Meting van de blootstelling aan kwarts Roger Grosjean FOD WASO Laboratorium
Grenswaarden in België Bindend: het blootstellen van werknemers aan concentraties boven de grenswaarde is een inbreuk op de bepalingen inzake welzijn op het werk. Bindend karakter van grenswaarden impliceert dat grenswaarden haalbaar moeten zijn en dat naleving / overtredingen moeten kunnen vastgesteld worden door middel van metingen.
Definitie van grenswaarde Een definitie van grenswaarde bevat drie componenten: 1. een concentratie 2. een wegingstijd (referentieperiode) 3. een «doelwit»
Concentratie / doelwit De grenswaarde wordt uitgedrukt als een concentratie in de ademzone van de werknemer («doelwit»). Ademzone is ruimtelijk gedefinieerd. (Definitie is niet geldig bij dragen ademhalingsbescherming) Eenheden: massa/ volume eenheden (e.g. mg per m³) voor gassen en dampen volume/ volume eenheden (p.p.m)
Referentieperiode Het principe is dat de /of het verloop van de concentratie in functie van de tijd wordt gewogen over een bepaalde tijdsperiode. Het zogenaamde tijdgewogen gemiddelde. De wegingstijd bedraagt gewoonlijk 8 uur (of een deel ervan) indien minder dan 8 uur per dag wordt gewerkt.
Herinnering Grenswaarden zijn onderdeel van hiërarchisch gestructureerde maatregelen Louter respect van grenswaarden: geen garantie voor goede toepassing wetgeving en goede arbeidshygiëne Geen scherpe afbakening veilige of onveilige situatie
Meting = monsterneming + analyse + berekening resultaat Hoofdstuk I Titel V Codex Art. 7 14
Wat wil ik weten? meettaken volgens EN 482 vergelijken van de blootstelling door inhalatie met grenswaarden grenswaarden uitgedrukt in massa/volume eenheden (mg per m³) of ook volume/ volume eenheden (ppm) voor gassen en dampen referentieperiode is een onderdeel van de grenswaarde
Plannen van metingen goede voorbereiding cruciaal mogelijke blootstellingen: lijst van stoffen (aangekocht) en agentia (=ruimer: dekt ook hetgeen al dan niet intentioneel gevormd wordt) werkplaatsfactoren: configuratie, werkprocédé; activiteiten werknemers
Goede strategie gestructureerde aanpak rekening houden met variabiliteit van blootstellingen ( between-worker en intraworker ) representativiteit van metingen
Variabiliteit van blootstellingen variatie concentratie in functie van tijd (dag, seizoenen, ) variatie concentratie in functie van plaats: sterke concentratiegradiënten komen voor. variabiliteit in functie van taken (veel stof, weinig stof ) blootstellingen kunnen verschillen ook voor werknemers met gelijkaardige taken
Persoonlijke /stationaire monsterneming De concentratie gemeten met persoonlijke monsterneming bedraagt meestal een veelvoud van die gemeten met stationaire monsterneming.
Personal sampling
Scenario metingen monsterneming analyse verslag werkgever preventie-adviseur lab werkgever of erkend lab lab werkgever of erkend lab werkgever werkgever erkend lab erkend lab erkend lab
Relevante deeltjesfractie De relevante deeltjesfractie voor de blootstelling aan kwarts is de inadembare (= alveolaire) fractie, dit is de subfractie van de geïnhaleerde fractie die het niet-gecilieerde gedeelte van de ademhalingswegen kan bereiken. De conventies voor de verschillende deeltjesfracties zijn vastgelegd in de EN 481 (ISO/TR/7708-1992) (ook aanvaard door ACGIH)
Inadembare fractie metalen BCIRA cycloon
Meting inadembare fractie - Cycloon
Polymorfen van kristallijn SiO2 Alpha Quartz Alpha Cristobalite Tridymite
Analysemethoden Historisch belangrijk: nat chemische methoden (Talvitie methode) Huidige technieken: 1. X-stralendiffractie XRD 2. IR vooral Fourier Transform methode (FTIR)
Onderscheid directe/indirecte methoden Directe methode: de filter (waarop de deeltjes werden verzameld) wordt rechtstreeks geanalyseerd. Indirecte methode: de filter wordt verast, de deeltjes worden opnieuw op een filter afgezet of in een KBr pastille opgenomen voor IR analyse.
Directe op filtermethode Weinig monstervoorbereiding nodig (weinig kans op verliezen) Verdeling over filter van afgezette deeltjes cruciaal (kalibratie en analyse monsters met zelfde type cycloon) Beperking debiet bij monsterneming door restrictie filter
Indirecte methode Omslachtige monstervoorbereiding (reproduceerbaarheid verliezen?) In theorie: meer monster verzamelen met hogere debieten van cycloon (komt neer op lagere detectielimieten).
X-stralendiffractie Dure techniek (investering); hoge vereisten kwalificatie personeel Zowel directe als indirecte techniek mogelijk Correctie matrix mogelijk Interferenties gedocumenteerd Laat onderscheid tussen verschillende polymorfen toe
Diffractogram van kwarts Counts @QUARTZ.RD 10000 2500 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Position [ 2Theta]
Diffractometer
Minder zware investering FTIR Zowel directe als indirecte techniek mogelijk Meet Si-O stretching vibratie: geringe selectiviteit. Onderscheid polymorfen en silicaten moeilijk
Detectielimiet/ kwantificeringslimiet De detectielimiet ( gevoeligheid!) is de hoeveelheid / concentratie die men nog juist kan onderscheiden van de achtergrond (gewoonlijk 3 x standaardafwijking van achtergrondsignaal). In de praktijk 5-10 µg per monster (voor zuiver kwarts!) De kwantificeringslimiet is de hoeveelheid die men nog juist kwantitatief kan bepalen (5, 6 of 10 maal standaardafwijking van achtergrondsignaal). Belangrijk in dit verband is de blancobepaling die dikwijls de beperkende factor is. Er bestaan verschillende soorten blanco s. In principe moet steeds een veldblanco genomen worden: dit is een monster dat hetzelfde parcours doorloopt als de echte monsters (met uitzondering van de gewilde blootstelling aan het agens).
Onzekerheid een meting kan onderhevig zijn aan een systematische fout ( bias ) daarnaast is er de spreiding van de resultaten inherent aan de monsterneming en de analyse beide worden gecombineerd in een formule voor de meetonzekerheid
Hoe dient onzekerheid geïnterpreteerd? Standpunt werkgever : aantonen zeker geen overschrijding van de grenswaarde bovenste kant betrouwbaarheidsinterval Standpunt inspecteur : aantonen zeker overschrijding grenswaarde onderste kant betrouwbaarheidsinterval
Voorbeeld meetonzekerheid werkgever De meting van de concentratie van een stof (met een grenswaarde van 100 µg per m³) levert een resultaat op van 90 µg per m³. De meetonzekerheid bedraagt 20 %. Met dit resultaat kan de werkgever niet aantonen dat hij de grenswaarde niet overschrijdt. De bovengrens van het betrouwbaarheidsinterval bedraagt immers: 90 + 0,2.90 = 108 µg per m³
Voorbeeld meetonzekerheid Voorbeeld inspecteur De meting van de concentratie van een stof (met een grenswaarde van 100 µg per m³) levert een resultaat op van 120 µg per m³. De meetonzekerheid bedraagt 30 %. Met dit resultaat kan een inspecteur geen overschrijding van de grenswaarde aantonen. De ondergrens van het betrouwbaarheidsinterval bedraagt immers: 120-120. 0,3 = 84 µg per m³
Uitdagingen bij verlaging van de grenswaarde Behalen criteria EN 482 twijfelachtig voor concentraties beneden de 50 µg per m³ (o.m. meetonzekerheid < 30 % voor het bereik tussen 0,5 2 GW; detectielimiet) Dit zal in een aantal gevallen leiden tot situaties waarbij geen uitspraak mogelijk is of een grenswaarde al of niet overschreden wordt voor een bepaald monster.
Hoeveelheid zuiver kwarts verzameld op filter bij debiet van 2,2 l/ min Conc. in mg per m³ Massa na 8 uur in µg Massa na 4 uur in µg 0,1 106 53 0,05 53 26 0,025 26 13
Technische remedies Langer bemonsteren (niet onbeperkt mogelijk) Hoger debiet (bijvoorbeeld CIP 10: 10 l per minuut; alleen mogelijk voor de indirecte methode) Aanpassen cyclonen voor hoger debiet voor filterhouder van 25 mm (?): probleem restrictie bij kleine poriënwijdte (0,8 µm) Betere analytische technieken (nieuwe detectoren?)
Vaak vastgestelde problemen Lekkende cyclonen. Langdurige monsterneming onmogelijk: door de hoge stofconcentratie is na korte tijd de filterkoek zodanig dik dat de pomp stilvalt. Gebrekkige rapportering, ontbreken van contextuele informatie Inhoud verslag moet voldoen aan bijlage I D van Hoofdstuk I Titel V Chemische agentia.
Proefproject vakbekwaamheidsschema analyse kwarts Sinds enkele jaren loopt er een proefproject om de analyse van kwarts op filters te verbeteren. Initiële doelstelling: ontkrachten van de stelling de laboratoria zijn niet in staat betrouwbare metingen af te leveren. Deelnemers: HOGENT, SIBELCO, FBZ, BAYER en LIT FOD WASO Momenteel monsternemingen in parallel in een aantal bedrijven.