Jeden z sledovaných parametrov pracovného prostredia, ktoré môžu nepriaznivo ovplyvňovať zdravie človeka, je množstvo prachu, resp. koncentrácia tuhých znečisťujúcich látok v ovzduší. Z hygienického hľadiska pod pojmom prach rozumieme drobné častice tuhých materiálov, ktoré sú rozptýlené v ovzduší alebo sú usadené na jednotlivých objektoch. Tieto častice vznikajú pri rôznych technologických procesoch ako aj prestupom z okolitého prostredia. Prestup je zapríčinený tým, že pracovné alebo obytné vnútorné priestory s dlhodobým alebo krátkodobým pobytom ľudí musia byť vetrané. Vetranie je možné zabezpečiť prirodzeným vetraním alebo núteným vetraním. Vetranie sa určuje podľa miery znečistenia ovzdušia, počtu osôb, vykonávanej činnosti ako aj tepelnej záťaže [1].

Nebezpečenstvo vzniká predovšetkým v tom prípade, že zdroje prachu sú v nedostatočne vetraných priestoroch, kde sa prach hromadí a zvyšuje sa jeho koncentrácia v ovzduší. Vysoké koncentrácie prachu v ovzduší môžu spôsobiť závažné zdravotné ťažkosti a pri niektorých druhoch prachu hrozí aj potenciálne nebezpečenstvo výbuchu.

Biologické účinky prachu

Z hľadiska biologických účinkov prachu môžeme prach kategorizovať na prach inertný, ktorý má nepatrné biologické účinky, a prach so škodlivými účinkami. Prach so škodlivými účinkami je možné rozdeliť do týchto skupín, [2]:

- prach bez fibrogénnych účinkov: jeho účinok sa prejavuje prostredníctvom mechanického dráždenia dýchacích ciest, spojiviek očí a pokožky; ide o prach z dreva, konope, srsti, cementu, skleneného vlákna, páleného vápna a pod;

- prach s fibrogénnym účinkom: vyvoláva bujnenie väziva v pľúcach, tzv. pľúcnu fibrózu; ide o prach z azbestu, grafitu, keramických ílov, šamotu, zlievarenských pieskov, oxidu kremičitého atď;

- toxický prach: jeho účinok sa prejavuje nielen na dýchacích cestách, ale pôsobí toxicky na celý organizmus; ide o prach s obsahom olova, mangánu, ortuti a pod;

- rádioaktívny prach: môže vplyvom svojho žiarenia viesť k zmenám, poškodeniu alebo narušeniu biologických štruktúr; ide o prach s obsahom uránu, tória, rádia, zirkónu atď;

- alergénny prach: dokáže spôsobovať prieduškovú astmu a kožné ekzémy,

- karcinogénny prach: je schopný vyvolať zhubné bujnenie tkaniva; do tejto skupiny patrí prach niklu, chromáty, azbest atď;

- prach z minerálnych vlákien (sklenené a čadičové vlákna): účinok tohto prachu sa prejavuje aj pri nízkych koncentráciách, a to vo forme mechanického dráždenia pokožky a sliznice.

Vo všeobecnosti, všetky druhy prachu sú škodlivé a môžu spôsobiť vážne zdravotné problémy. Pri rôznych veľkostiach častíc prachu sa uplatňujú rôzne fyzikálne vplyvy (gravitácia, odpor vzduchu, prúdenie vzduchu, elektrická príťažlivosť alebo odpudivosť). Častice väčšie ako 10 μm sa po niekoľkých minútach od svojho vzniku (popr. opätovného vymrštenia) usadzujú v tesnej blízkosti miesta zdroja. V ovzduší zamorenom prachom preto prevládajú častice menšie ako 10 μm. Častice o veľkosti 1 μm sa usadzujú len veľmi pozvoľne a častice menšie ako 0,1 μm sa takmer vôbec neusadzujú. Častice menšie ako 10 μm sú pre človeka zvlášť nebezpečné, pretože môžu prenikať hlboko do dýchacích ciest a s vdychovaným vzduchom sa dostávajú až do pľúcnych alveol. Pre meranie v praxi je účelne rozdeliť prach na dve veľkostné frakcie (resp. zložky) – na respirabilnú a nerespirabilnú. Zmyslom tohto triedenia je napodobniť triedenie prachu v organizme pri jeho vdychovaní. Respirabilnou frakciou nazývame tú časť prachu, ktorá pri vdychovaní preniká až do pľúcnych alveol a zdržuje sa v nich. Aby výsledky merania respirabilnej frakcie u rôznych typov prachomerov boli vzájomne porovnateľné a po technickej stránke čo najviac zodpovedali už uvedeným požiadavkám, boli medzinárodnou konvenciou stanovené štandardné krivky frakčnej priepustnosti. Pre kvantifikovanie množstva prachu v prostredí sa najčastejšie používa hmotnostná koncentrácia, definovaná ako hmotnosť prachových častíc v jednotkovom objeme plynu (t.j. v jednotkách mg/m³ alebo μg/m³) alebo v niektorých prípadoch početná koncentrácia. Polietavý prach predstavuje sumu častíc rôznej veľkosti, ktoré sú voľne rozptýlené v ovzduší. Pôvod majú v rôznych technologických procesoch, uvoľňujú sa najmä pri spaľovaní tuhých látok, sú obsiahnuté vo výfukových plynoch motorových vozidiel. Do ovzdušia sa však dostávajú aj vírením častíc usadených na zemskom povrchu (sekundárna prašnosť). Zdravotná významnosť prachu závisí od veľkosti častíc. Zatiaľ čo väčšie častice (nad 10 μm) môžu pôsobiť iba podráždenie horných dýchacích ciest s kašľom a kýchaním a dráždenie očných spojiviek, menšie častice sa dostávajú až do dolných dýchacích ciest a častice s rozmerom pod 2,5 μm môžu prestupovať do pľúcnych kanálikov a buď sa usadzovať v pľúcach, alebo aj prenikať do krvného obehu. Z tohto aspektu sa ukazovateľ prašnosti delí na:

- celkovú prašnosť (Total Suspended Particle – TSP),

- častice s veľkosťou pod 10 μm (Particle Matter – PM10),

- častice menšie ako 2,5 μm (PM2,5).

Expozičné limity v pracovnom ovzduší

Najvyššie prípustný expozičný limit (NPEL) je definovaný ako najvyššia koncentrácia chemického faktora (plynu, pary alebo hmotnostných častíc) v pracovnom ovzduší. Táto vo všeobecnosti nemá škodlivé účinky na zdravie zamestnancov, ani nespôsobí neodôvodnené obťažovanie, napr. nepríjemným zápachom, a to aj pri opakovanej a dlhodobej expozícii denne počas osemhodinovej pracovnej zmeny a 40-hodinového pracovného týždňa. Najvyššie prípustné expozičné limity (NPEL) pre chemické faktory sú stanovené priemernou hodnotou a krátkodobou hodnotou. Najvyššie prípustný expozičný limit priemerný predstavuje časovo vážený priemer hodnôt koncentrácií nameraných v dýchacej zóne zamestnanca za osemhodinovú pracovnú zmenu a 40-hodinový pracovný týždeň. Najvyššie prípustný expozičný limit krátkodobý stanovuje povolené krátkodobé prekročenie hodnôt NPEL v dĺžke 15 minút v priebehu zmeny. Povolené krátkodobé prekročenie nad NPEL (píková koncentrácia) je limitované s ohľadom na lokálne dráždivé alebo systémové účinky chemických faktorov a je určené koncentráciou a pri niektorých chemických faktoroch aj kategóriou I a II, [7]. Pre všetky tieto chemické faktory musí byť dodržaný aj priemerný osemhodinový NPEL. Pre chemické faktory s výraznými lokálnymi dráždivými účinkami je stanovený len krátkodobý NPEL. Najvyššie prípustné expozičné limity plynov a pár sú stanovené nezávisle od teploty a tlaku v ml/m³ alebo ppm (parts per milion) a závisle od týchto premenných v mg/m³ pri teplote 20°C a tlaku 101,3 kPa. Prepočet koncentrácie mg/m³ na ppm je daný vzťahom (1):

Najvyššie prípustné expozičné limity pevných aerosólov sú uvedené v mg/m³ a pre vláknitý aerosól sú uvedené počtom vlákien na cm³ (vl/cm³) alebo v mg/m³. V Tab. 1 sú uvedené krátkodobé najvyššie prípustné expozičné limity.

A. Plyny, pary, aerosóly s prevažne toxickým účinkom v pracovnom ovzduší

Označenie faktorov písmenom znamená jeho hlavné charakteristiky, ako je uvedené v nasledujúcom delení:

• K - znamená, že faktor môže byť ľahko absorbovaný kožou. Niektoré faktory, ktoré ľahko prenikajú kožou, môžu spôsobovať až smrteľné otravy, často bez varovných príznakov (napr. anilín, nitrobenzén, nitroglykol, fenoly a pod.). Pri látkach s významným prienikom cez kožu, či už v podobe kvapalín alebo pár je osobitne dôležité zabrániť kožnému kontaktu.

• S - znamená, že faktor môže spôsobiť senzibilizáciu. Senzibilizujúce účinky majú faktory, ktoré spôsobujú vyšší výskyt precitlivenosti alergického typu. Pri práci s nimi je potrebná osobitná opatrnosť. Dodržiavanie najvyššie prípustných expozičných limitov nezabezpečí, že nevzniknú u vnímavých osôb alergické reakcie.

• R - znamená, že expozícia je meraná ako respirabilná frakcia aerosólu, ktorá môže preniknúť až do pľúcnych alveol a pre ktorú je stanovený limit.

• I - znamená, že expozícia je meraná ako inhalovateľná frakcia aerosólu, ktorá môže byť vdýchnutá do dýchacích ciest a pre ktorú je stanovený limit.

B. Najvyššie prípustné expozičné limity pre pevné aerosóly bez toxického účinku

Spôsob a techniku odberu, stanovenie koncentrácie polietavého prachu v respirabilnej a inhalovateľnej frakcii v pracovnom ovzduší podľa prijatej Johannesburskej konvencie, upravuje technická norma EN 481 [3]. Stratégiu merania, výber vhodného postupu a spracovanie výsledkov upravujú slovenské technické normy EN 482 a EN 689, [4, 5]. NPEL pre pevné aerosóly, teda pre prach, sa stanovuje ako celozmenová priemerná hodnota expozície celkovej (inhalovateľnej) koncentrácie pevného aerosólu (NPELc) alebo jeho respirabilnej frakcie (NPELr). Ako vyhovujúcu hodnotíme expozíciu, len ak sú dodržané obidve hodnoty NPEL pre daný pevný aerosól. V prípade zmesi musí byť zároveň dodržaný NPEL pre jednotlivé zložky zmesi, [6]. Za aerosól s fibrogénnym účinkom sa považuje nerozpustný pevný aerosól (vrátane aerosólových kvapiek), ktorý obsahuje viac ako 1% fibrogénnej zložky a pri pokusoch vykazuje zreteľnú fibrogénnu reakciu pľúcneho tkaniva. Pri stanovovaní NPEL pre pevné aerosóly neprihliadame na možné alergické účinky a na obsah mikroorganizmov v prachu. Výber niektorých aerosólov, ktoré sa môžu vyskytovať na technologickom pracovisku s fibrogénným účinkom, sú uvedené v Tab. 2 s nešpecifickým účinkom v Tab. 3 a s dráždivým účinkom v Tab. 4. V prípade obsahu fibrogénnej zložky >1 % v respirabilnej frakcii prachu sa vypočíta NPELr pre respirabilnú frakciu prachu podľa (2):

Ak zliatiny železa obsahujú vyšší podiel kovov, pre ktoré sú stanovené NPEL, posudzuje sa prašnosť podľa NPEL týchto kovov. NPEL je dodržaný, ak sú dodržané NPEL pre všetky kovy a NPEL pre zliatiny železa. Za respirabilné vlákno sa považuje častica, ktorá vyhovuje súčasne všetkým nasledujúcim podmienkam:

- hrúbka vlákna < 3 μm,

- dĺžka vlákna 5 μm,

- pomer (dĺžka:hrúbka) je 3:1.

C. Výpočet NPEL pre zmesi chemických látok

Ak je v ovzduší prítomných niekoľko látok, ktoré pôsobia na ten istý orgánový systém, predpokladá sa, že pôsobia aditívne (účinok sa sčíta). Na hodnotenie výsledkov merania sa používa vzorec (3):

kde K₁, K₂, K₃ až Kn sú namerané koncentrácie jednotlivých chemických látok v zmesi, NPEL₁ až NPELn sú ich najvyššie prípustné expozičné limity. Limit (NPEL) pre zmes chemických látok je dodržaný, ak výsledok je menší alebo sa rovná 1. NPEL pre zmes chemických látok, ktorých účinky sa vzájomne ovplyvňujú (majú synergický účinok), nie je možné odvodiť z hodnôt NPEL pre jednotlivé látky [6].

D. Výpočet NPEL zmesi aerosólov (prachov)

Výpočet z NPEL jednotlivých aerosólov sa vyjadrí podľa (4):

Záver

Súčasný trend rozvoja priemyslu veľmi nepriaznivo vplýva na kvalitu ovzdušia životného a pracovného prostredia. Meranie koncentrácie prachu je jedným z pomocných nástrojov, ako sledovať túto situáciu, a zároveň je akousi technickou podporou legislatívy pri snahe o zníženie množstva znečisťujúcich látok v ovzduší.

Článok bol vypracovaný ako časť projektu KEGA 3/7426/09Tvorba didaktických podkladova vydanie vysokoškolskej učebnice„Fyzikálne faktory prostredia- objektivizácia a posudzovanie“.

Literatúra

[1] Kapalo, P.: Legislatívne požiadavky na výmenuvzduchu v budovách, In: Plynár,Vodár, Kúrenár + Klimatizácia.Roč. 7, č. 5 (2009), s. 46-47;ISSN 1335-9614.

[2] Serbousek, A.: Přístrojová technika pro měření čistoty ovzduší. FS VŠB, 1992, Ostrava, ISBN 80-7078-136-X.

[3] STN EN 481 Ovzdušie na pracovisku. Určenie veľkosti frakcií na meranie častíc rozptýlených vo vzduchu.

[4] STN EN 482 Ochrana ovzdušia. Pracovné ovzdušie. Všeobecné požiadavky na postupy merania chemických látok.

[5] STN EN 689 Ovzdušie na pracovisku. Pokyny na hodnotenie inhalačnej expozície chemickými látkami na porovnanie s limitnými hodnotami a stratégia merania.

[6] Vyhláška Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky č. 300/2007 Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky: ktorým sa mení nariadenie vlády Slovenskej republiky č. 355/2006 Z. z. O ochrane zamestnancov pred rizikami súvisiacimi s expozíciou chemickým faktorom pri práci

[7] Vyhláška Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky č. 448/2007 Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky: O podrobnostiach o faktoroch práce a pracovného prostredia vo vzťahu ku kategorizácii prác z hľadiska zdravotných rizík a o náležitostiach návrhu na zaradenie prác do kategórií

doc. Ing. Alena Pauliková, PhD, Technická univerzita v Košiciach

Recenzoval: doc. Ing. Danica Košičanová, PhD.