Minerály jako složka aerosolů v. Minerály jako složka aerosolů v oblastech nezatížených zvýšenou prašností

Transkript

1 Minerály v ovzduší

2 Minerály v ovzduší Minerály jako složka aerosolů v oblastech nezatížených zvýšenou prašností Minerály jako složka aerosolů v oblastech zatížených zvýšenou prašností Minerály v pracovním ovzduší

3 Minerály v pracovním ovzduší těžba uhlí Antrakóza. Alveolární makrofágy sa nazývají antrakofágy (prašné buňky). Tvoří se intra-plazmatické útvary okrouhlého tvaru. Z makrofágů se antrakóza dostává přes lymfatické cévy do lymfatických uzlin. Za patologických okolností může dojít k retrográdnímu toku lymfy a obsah se může dostat do dutiny břišní (i do sleziny). Příkladem antrakózy může být profesionální zaprášení u horníků (uhlík nevyvolává výraznější funkční změny na plících; při zvýšeném obsahu SiO vzniká 2 silikóza - uhlokopská pneomokonióza (nemoc černých plic) Z celkového počtu 3406 případů nemocí z povolání uznaných v ČR v r bylo 580 případů silikózy a uhlokopské pneomokoniózy

4 Riebeckit Na 2 (Fe 2+,Mg) 3 (Fe 3+ ) 2 Si 8 O 22 (OH,F) 2

5 Struktura serpentinu

6 Největší ložisko krokydolitu je v Jižní Africe, druhé největší v Austrálii. Krokydolit je též znám jako modrý azbest nebo "riebeckitový" asbest". Čím je obsah Fe vyšší, tím je barva minerálů sk. riebeckitu tmavší a a hustota lesk vyšší. Riebeckit se nachází v alkalických granitech, syenitech, rulách a metamorfovaných páskovaných Fe rudách (BIF). Glaukofan se vyskyruje pouze v metamorfovaných horninách. Azbestový riebeckit se nachází jen v metamorfovaných horninách. Bohatý trojmocným Fe Přechodný (Fe 3+ Al) Bohatý Al 3+ i Bohatý dvojmocným Fe Riebeckit Na 2 Fe Fe (+2) 3Fe (+3) 2Si O 22 (OH) 2 Feroglaukofan Si 8 Na2Fe(+2) Fe(+2)3Al2Si8 O22(OH)2 Bohatý hořčíkem Magnesioriebeckit Na2Mg Mg3Fe(+3) Fe(+3)2Si 8O22(OH)2 Crossit Na2(Mg Mg, Fe(+2) (+2))3(Fe(+3), Al)2Si8O22(OH)2 Glaukofan Na2Mg Mg3Al2Si8O22 (OH)2

7 Těžba, zpracování a používání asbestu Dlouhodobá expozice ovzduší se zvýšeným obsahem azbestových vláken, zvláště krokydolitu a amositu, v menší míře chrysotilu, může vést ke vzniku: Maligní mezothelioma rakovina pleury, obalu plic, perikardia, obalu břišních orgánů. Vyvíjí se let po započetí expozice abestovému ovzduší. Názory na možnost akutní vznik maligní mezoteliomy se různí. Rakovina plic se může vyvinout 20 a více let po započetí expozice abestovému ovzduší i tehdy, kdž nejsou pozorovány příznaky azbestózy. Kombinae azbestózy s kouřením zvyšuje riziko vzniku rakoviny plic o 40%,ale nezvyšuje riziko vzniku mezotheliomy. Asbestóza vznik zjizvenin ve výstelcre plic, zvláště v alveolách (plícních sklípcích). Zjizvení způsobuje ztlušťování plicní stěny, zmenšení objemu plic a nedostatečné okysličování krve. Ztluštění pleury počáteční stádium rozvoje azbestózy; způsobeno obrannou reakcí organismu snaží se odstranit zapíchnutý azbest z těla

8 Zdravotní limity asbestu Occupational Safety and Health Administration (OSHA): Hranice přípustnosti: průměrná denní koncentrace v pracovním prostředí je 200,000 vláken/m 3.

9 Studie pro údobí let 1963 až Celkem zahrnuto 187 razičů, z čehož 15 onemocnělo uhlokopskou pneumokoniózou (8,02%), a 372 rubačů, z nichž onemocnělo pneumokoniózou 31(8,33%). Z grafu vychází pro raziče nejvýše přípustná expozice 3050 směn pro raziče, 3800 směn pro rubače pro pravděpodobnost onemocnění uhlokopskou pneumokoniózou 5 %. Výsledky analýzy přežití - riziko fibrogenního prachu u razičů

10 Polétavý prach Posuzování prachů v ovzduší a ekologických problémů s nimi spojených

11 Účel a možné aplikace analýzy polétavého prachu Zdraví a bezpečnost práce Detekce a monitoring azbestu a jiných minerálních látek (volný SiO 2 ) představujících nebezpečí při vdechování Sledování kvality městského ovzduší Sledování prvků skupiny platiny a olova z výfukových plynů Zjišťování formy toxických prvků v polétavém prachu Monitoring průmyslových emisí, mj. radioaktivních částic Zjišťování eroze půdy Sledování přírodních katastrof např. vulkanických popílků z recentních sopečných výbuchů Prokazování původu prašnosti při stížnostech občanů

12 Průmyslové procesy spojené s emisí prachu Těžba uhlí Těžba břidlice, provoz lomů (zejména vápenky) Sušení kaolinu Výroba cementu Spalování fosilních paliv Hutnictví mohou produkovat polétavý prach, který při vdechování může způsobit trvalé poškození plicní tkáně a může být spojen s jistými druhy rakoviny

13 Metody charakterizace azbestových prachů Detailní charakterizaci prachu z hlediska jeho minerálního složení, velikosti, tvaru a morfologie povrchu částic, chemismu jednotlivých částic i celkových vzorků mohou poskytnout: filtrace a velikostní třídění (PM 10, PM 2.5 ) skenovací elektronová mikroskopie a mikroanalýza RTG diffrakce, laserová ablační mikrosonda ICP-MS analýza protonová sonda (PIXE) iontová mikrosonda

14 Elektronová mikroskopie a mikroanalýza, RTG-difrakce Chrysotilový asbest SEM obraz v sekundárních elektronech Chrysotil a amosit XRTG-difrakční záznam získaný ze vzorku a jeho porovnání se standardy

15 Strategie vzorkování Vzorkování může být uskutečňováno dynamicky - prosáváním vzduchu). Rychlejší, není nebezpečí kontaminace, jednorázové méně reprezentativní. staticky. Netrpí aerodynamickými problémy jako směrové kolektory prachu). Vzorkovací zařízení typu Frisbee (se suchou pěnou) mohou být umístěny v shlucích (charakterizace prachu v různých výškových úrovních ke zjišťování rychlosti vypadávání prachu), v liniích zjišťování změn složení prachu se změnou vzdálenosti od zdroje. Používají se na jednoměsíční úhrnná měření, netrpí Statický vzorkovač typu Frisbee. Plochá sběrná mísa je chráněna před kontaminací ptačím trusem plašicími dráty. Prach je soustředěn v dešťové vodě, která stéká do 5 litrové nádoby pod ní (není vidět)

16 Azbesty - definice Amfiboly: skupina minerálů jejichž krystalová mřížka je tvořena dlouhými, úzkými strukturními jednotkami, které jsou tvořeny dvěma tenkými páskami dvojitých řetězů silikátových tetraedrů, mezi nimiž je brucitová páska.tvar každé z těchto jednotek je podobný trámku s profilem I (íčko).k minerálům důležitým při analýze azbestů patří cummingtonit-grunerit, krokydolit (riebeckit), tremolit-aktinolit a antofylit. Azbest: termín pro přírodní vláknité minerály - chrysotil, cummingtonit-gruneritový asbest (amosit), antofylitový asbest, tremolitový asbest, krokydolit, aktinolitový asbest a tyto minerály chemicky upravené či alterované. Vlákno: Částice s délkou větší nebo rovnou 5 µm a s poměrem délky ku šířce větším nebo rovným 3:1. Mohou sem spadat i štěpné úlomky.

17 Trocha historie První zaznamenané použití azbestu ve Finsku okolo 2500 př.n.l (v proutěném pletivu v dřevěných chatrčí, pro zvyšování pevnosti keramiky. Negativní vliv na lidské zdraví byl pozorován už před 2000 lety zpráva Plinia Mladšího o špatném zdraví otroků v asbestových dolech. První moderní zmínka o ekotoxicitě - British Labor Inspectorate, Případy asbestózy byly popsány v literatuře na začátku 20. století. První podezření na vyvolání rakoviny 30. léta Příčinná souvislos s mesotheliomem prokázána v r

18 Vlákna v polarizovaném světle Vlákna azbestu (tenká, bílé), minerální vlny (tenká, tmavá) a celulózy (tlusté). (200x, zkřížené nikoly Vlákna azbestu (tenká, zbarvená), minerální vlny (tenká, transparentní) a celulózy (tlusté). (200x, zkřížené nikoly, sádrovcová destička

19 Interference. Vláknité látky, které mohou rušit stanovení asbestu: Skelná vlákna Anhydrit Rostlinná vlákna Sádrovec Některá syntetická vlákna Úlomky membrán Jehlice hub Rozsivky Mikroorganismy Wollastonit brucit mastek

20 Fyzikální a chemické vlastnosti azbestů Ve srovnání se štěpnými úlomky neazbestové formy týchž minerálů: asbestová vlákna se vyznačují vysokou pevností (tensile strength) ) v tahu ve směru podélné osy vlákna (nelámou se při ohýbání) jsou chemicky inertní, nehořlavé, tepelně odolné. kromě chrysotilu jsou nerozpustné v HCl; chrysotil je slabě rozpustný v HCl Azbest má vysoký elektrický odpor a dobrou schopnost pohlcovat zvuk. Může být utkán do kabelů, plachetek či jiného textilu, nebo z něj může být vyroben papír, plsť, desky.

21 Toxikologie Možné fyziologické následky dýchací expozice u asbestu jsou mesothelioma pleury nebo peritonea, intersticiální fibróza, asbestóza, pneumokonióza, či rakovina dýchacích cest. Přípustné limity expozice (USA OSHA) Dlouhodobá expozice vlákna /cm 3 Jednorázová expozice (30 minut) vlákno /cm 3 Okolo 95% asbestu v průmyslovém použití je chrysotilový asbest, zbytek představuje krokydolitový a amositový asbest. Antofylit a tremolit či aktinolit se mohou vyskytnout jako kontaminanty v různých průmyslových produktech.

22 Toxikologie II Asbestóza. Choroba postihující plíce, může se objevit i mnoho let po skončení expozice vysokým koncentracím asbestového prachu. Obvyklé příznaky krátký dech, suchý kašel. Rakovina plic. U pracovníků přicházejících do styku s asbestem je zvýšené riziko vzniku plicní rakoviny. Toto riziko je velmi zvýšeno u kuřáků. Mesotelioma.. Málo běžná a obvykle smrtelná forma rakoviny bujení napadá výstelku hrudní či břišní dutiny. Vyskytuje se zejména u dělníků přicházejících do styku s krokydolitem (modrý asbest). Objevuje se ovšem i u lidí, kteří nebyli vystaveni ovzduší s asbestem.

23 Odběr vzorků ovzduší Známý objem vzduch je prosát kazetou o průměru 25-mm, obsahující filtr ze směsných esterů celulózy nebo polykarbonátu. Kazeta musí být vybavena elektricky vodivým, 50 mm dlouhou prodlužovací kápí. Doba vzorkování se volí podle místní prašnosti tak, aby byla na filtru dosažena hustota mezi 100 a 1,300 vlákny /mm 2. Největším problémem příliš velké množství neasbestového prachu na filtru. Doporučená sací rychlost to 5.0 litrů vzduchu/minutu. Doporučené prosáté objemy: Minimum litrů Maximum: Práce na odstraňování asbestvých výrobků: viditelný prach litrů; malá prašnost litrů Kanceláře to 2,400 litrů

24 Optické vlastnosti asbestů Pravý asbest má obyčejně zháší přímo, kdežto u štěpných úlomků pozorujeme zhášení šikmé. Wollastonit se odliší při zkřížených nikolech podle změny interferenčních barev žlutá-modrá při otáčení podél osy vlákna poklepáním na podložní sklo, u asbestů e i.b. při otáčení podél osy vlákna nemění. Počítání se provádí mikroskopem se zařízením na fázový kontrast při zvětšení 400x. Chrysotil Amosit (Cummingtonit- Grunerit) Krokydolit (riebeckit) Antofylit Tremolit Aktinolit n = n = r n = n = a n = a n = Mg 3 Si 2 O 5 OH 4 (Mg,Fe Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Na 2 Fe Fe 2+ 3 Fe 3+ 2 Si (Mg,Fe Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Si 8 O 22 (OH) 2

25 Počítání s Walton- Beckettovou mřížkou Útvar č. Počet Vysvětlení 1 to 6 1 Single fibers all contained within the circle. 7 1/2 Fiber crosses circle once. 8 0 Fiber too short. 9 2 Two crossing fibers Fiber outside graticule Fiber crosses graticule twice. 12 1/2 Although split, fiber only crosses once.