Metoder for måling av forurensninger i arbeidsatmosfæren

Det er prøvetakings- og analysemetoder for de fleste stoffer som har en fastsatt grenseverdi. Metodene er tilpasset blant annet type stoff og hvilken form og størrelse det forekommer i. 

Analysemetode stiller krav til prøvetakingsutstyr, prøvetakingstid, lagring, transport m.m. Måling av kjemiske og biologiske agens i luft krever at prøvetakingsvolumet er stort nok til at stoffet kan bestemmes med tilstrekkelig nøyaktighet i forhold til grenseverdien. Valg av filter eller adsorbent er ofte kritisk for den etterfølgende analysen.

Det er viktig å ta kontakt med et analyselaboratorium for råd og veiledning om prøvetaking og analyse før kartleggingen.

Prøvetakingsprinsipper

Målinger brukes for å kartlegge og vurdere det kjemiske arbeidsmiljøet på en arbeidsplass eller ved en bestemt arbeidsoperasjon. Prøvetaking av arbeidsatmosfæren skal gi et bilde av konsentrasjonen av bestemte forurensninger i luften (kvantitativ bestemmelse) og (eller) hvilke komponenter som er til stede (kvalitativ bestemmelse).

De to mest brukte metoder for prøvetaking av forurensninger er personlige prøver og stasjonære prøver. I spesielle tilfeller kan det være aktuelt å benytte mobile prøver.

Passiv og aktiv prøvetaking

For prøvetaking av forurensninger i arbeidsatmosfæren benyttes ofte to prinsipielt forskjellige teknikker: passiv og aktiv prøvetaking. Ved aktiv prøvetaking trekkes luften gjennom et adsorberende medium hvor forurensingene samles opp. Vanligvis benyttes en pumpe til å trekke luften gjennom mediumet, mens man ved passiv prøvetaking ikke benytter pumper, men utnytter diffusjonsprosesser. Aktiv prøvetaking kan benyttes for forurensninger i gass-, væske og fast fase, mens passiv prøvetaking foreløpig er begrenset til forurensninger i gassfase. Passive prøvetakere betegnes som oftest som dosimetre. Bruk av direktevisende måleutstyr er normalt aktiv prøvetaking.

Direktevisende måleinstrumenter

De fleste direktevisende måleinstrumenter har til felles at en sensor produserer et elektrisk signal som måles etter at signalet er forsterket. Direktevisende måleinstrumenter er utviklet for organiske løsemidler, uorganiske gasser og partikler. Det utvikles jevnlig nye typer instrumenter. I slike instrumenter skjer prøvetaking og analyse i ett trinn, og instrumentet viser konsentrasjonen direkte. Dette innebærer at konsentrasjonen kan måles over korte tidsintervaller, ofte mindre enn ett minutt.

Direktevisende instrumenter er derfor spesielt egnet for å følge konsentrasjoner over tid. Det er nyttig for å kunne vurdere forurensninger som kan forårsake akutte helseeffekter. Man kan også studere tidsbegrensede aktiviteter. Resultatene kan ofte lagres fortløpende, og forskjellige estimater kan leses ut etter prøvetaking, som bl.a. middelverdi, maksimums- og minimumsverdi og standardavvik. Instrumentene er ofte utstyrt med en alarm som aktiviseres når en viss verdi overskrides. 

Med bærbare instrumenter kan målinger utføres på mange ulike steder i løpet av kort tid. Bærbare instrumenter er derfor nyttige ved kartlegging av eksponeringskilder og ved seleksjon av arbeidstakere for eksponeringsmålinger i detaljerte undersøkelser.

En svakhet ved flere instrumenter er at de er unøyaktige og mindre spesifikke sammenlignet med andre metoder.  Få instrumenter er dessuten utviklet for personbårne målinger, men antallet er økende. Direktevisende instrumenter er spesielt egnet for kartlegging av luftforurensninger i arbeidsatmosfære i forundersøkelser, og for måling av gasser som har en administrativ norm med takverdi.

Kalibrering av instrumentet er en forutsetning for å få pålitelige måleresultater. Instrumenter som har lav spesifisitet, bør kalibreres i samme atmosfære hvor instrumentet skal brukes. Kalibrering av instrumenter beskrives vanligvis i bruksanvisningen, men ofte omtales bare kalibrering av det elektriske systemet. Det er viktig å merke seg at dette ikke er tilstrekkelig, og at instrumenter også må kalibreres i atmosfære med kjent konsentrasjon. 

Hvis en ønsker å måle relative forskjeller i eksponering, er absolutt kalibrering av mindre betydning, for eksempel ved evaluering av forebyggende tiltak, og ved utvelgelse av grupper for eksponeringsmålinger.

I slike tilfeller er det viktig at målingene utføres over relativt kort tid for å unngå drift i instrumentet.

Materialprøver

Ved orienterende undersøkelser kan det være hensiktsmessig å analysere materialprøver (bulkprøver) for å avklare forekomst av stoffer som er spesielt helsefarlige.

Hvis slike stoffer påvises, må det ofte tas spesielle hensyn når materialet håndteres på arbeidsplassen.

Mest utbredt er undersøkelser av bygningsmaterialer for asbest før sanerings- eller reparasjonsarbeid settes i gang. Et annet eksempel er midler til sandblåsing som ikke skal inneholde mer enn 1 % krystallinsk silika.

Ellers kan materialprøver være nødvendige i analysen av luftprøver, som ved analyse av oljetåke hvor oljeprøven benyttes som referanse.

Måling av aerosoler (støv, tåke, røyk)

Aerosol er en felles betegnelse på finfordelte partikler av fast stoff, væske eller en blanding av fast stoff og væske i luft. 

En av faktorene som har betydning for om inhalerte partikler fra en aerosol kan forårsake helseskade, er partikkelstørrelsen (definert ved partikkelens aerodynamiske diameter, dae). Aerodynamisk diameter er avhengig av partikkelens tetthet, form og størrelse, og den tilsvarer diameteren til en sfærisk partikkel med tetthet lik 1 g/cm3 og med samme fallhastighet som den aktuelle partikkelen. 

Ved prøvetaking av aerosoler er følgende partikkelfraksjoner av interesse:

Inhalerbar fraksjon: Massefraksjonen av det totale antallet luftbårne partikler som kan inhaleres gjennom nese og munn.

Torakal fraksjon: Massefraksjonen av inhalerte partikler som kan passere forbi nese og munn.

Respirabel fraksjon: Massefraksjonen av inhalerte partikler som kan trenge ned til de terminale bronkiolene og lungeblærene.

Fraksjonene er definert med formler som beskriver andelen som inngår i de ulike fraksjonene som funksjon av aerodynamisk diameter. Inhalerbar fraksjon kan som en tilnærmelse beskrives som partikler ≤ 100 μm, torakal fraksjon < 30 μm og respirabel fraksjon < 10 μm.

Figuren viser andel av den totale aerosolen som funksjon av partikkelstørrelse som inngår i inhalerbar, torakal og respirabel fraksjon som definert i NS-EN 481.

Figuren viser andel av den totale aerosolen som funksjon av partikkelstørrelse som inngår i inhalerbar, torakal og respirabel fraksjon som definert i NS-EN 481.

Ved prøvetaking av aerosoler må en ta hensyn til hvilken av disse fraksjonene som er relevant med tanke på vurdering av helsefare, og velge prøvetakingsutstyr som tilfredsstiller kravene til oppsamlingseffektivitet for de ulike fraksjonene.

Utstyr for prøvetaking av aerosoler på filter

Direktevisende utstyr

Det mest utbredte prinsippet for måling av aerosoler med direktevisende utstyr, er basert på lysspredning. Intensiteten av lysspredningen gir et mål for antallet partikler som blir belyst. Egenskaper ved partikler, som størrelse, form, overflatestruktur og optiske egenskaper, influerer på intensiteten av lysspredningen. Fordi administrative normer for aerosoler er basert på masse, må partikkelvekten estimeres fra lysspredning og antatt tetthet. Instrumentene må derfor fortrinnsvis kalibreres med støvtypen som skal måles. Mest praktisk (og antakelig best) er det å utføre kalibreringen ved samtidig prøvetaking på filter i arbeidsmiljøet som skal kartlegges.

En klasse av direktevisende instrumenter for aerosoler er såkalte fotometre. Disse instrumentene underestimerer partikler større enn 10 μm. Denne feilen kan kompenseres hvis det benyttes instrumenter som teller enkeltpartikler og klassifiserer disse etter størrelsen.

Prøvetaking av store partikler er vanskelig med stasjonært utstyr, fordi slike partikler sedimenterer raskt. Konsentrasjonen av store partikler nær stasjonære prøvetakere er som oftest lavere enn i innåndingssonen. Sedimentering av store partikler fører også til at støvkonsentrasjonen kan endre seg betydelig over korte avstander og over kort tid (mens små partikler holder seg svevende i flere timer).

Prøvetaking av biologiske faktorer og bioaerosoler

Mulighetene for vurdering av eksponering for biologiske faktorer (agens) og bioaerosoler er begrenset ved at det ikke finnes grenseverdier for vurdering av denne type påvirkning.

For ikke-smittefarlige mikroorganismer som muggsopp og bakterier, kan eksponeringsnivåer bestemmes, men kan ikke vurderes opp mot bestemte tallverdier. Det benyttes ulike metoder med ulike vurderingskriterier som kan gi vesentlig forskjellige svar.

For vurdering av smittefare bør såkalte dyrkningsmetoder benyttes fordi mikroorganismer må være levende for å kunne forårsake infeksjoner. For allergisk og ikke-spesifikk irritasjon er slike metoder mindre egnet. Metoder basert på prøvetaking på filter og analyse med mikroskopi og immunkjemi er tatt i bruk.

NS-EN 13098 og NS-EN 14031 er etablerte standarder for måling av mikroorganismer og endotoksiner (et toksin fra Gram-negative bakterier) i arbeidsatmosfæren

Biologiske faktorer forekommer ofte som aerosoler med biologiske agens bundet til partikler av fast stoff eller væske (eller begge deler). Det finnes en standard som stiller krav til prøvetakingsutstyr for volumetrisk bestemmelse av bioaerosoler og prøvingsmetoder (NS-EN 14583).

Biologiske agens kan være bundet til støv fra plantematerialer som trestøv. Det finnes grenseverdier for trestøv (ulike treslag) som kan måles ved prøvetaking på filter som ellers for aerosoler. Trestøv bestemmes gravimetrisk, og vurderingen av resultatet hviler på antakelsen om hvilken andel trestøv utgjør av total konsentrasjon på filteret.

Prøvetaking av løsemidler og andre flyktige organiske forbindelser

Prøvetaking av uorganiske gasser og damper

Prøvetaking med dosimetre og indikatorrør er beskrevet overskriften Prøvetakingsprinsipper. Det samme er prinsippet for impinger (gassvaskeflasker). Dette prøvetakingsutstyret egner seg best til stasjonær prøvetaking. 

Mange uorganiske gasser kan samles opp på impregnerte filtre. Prinsippet er basert på en kjemisk reaksjon mellom forurensningen og et kjemisk reagens, som danner en stabil forbindelse. Gassfiltre pakkes i vanlige filterkassetter som beskrevet under overskriften Måling av aerosoler.

Kombinert prøvetaking

I enkelte sammenhenger vil det være aktuelt med samtidig prøvetaking av aero-sol og damp/gass. Dette gjøres ved seriekobling av aerosolfilter for oppsamling av partikulært materiale og en adsorbent eller gassfilter for oppsamling av damp eller gass.