Spaliny emitowane z silników Diesla, mierzone jako węgiel elementarny : metoda oznaczania w powietrzu na stanowiskach pracy

• Autorzy: Szewczyńska Małgorzata , Pośniak Małgorzata , Kowalska Joanna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.5869

Warianty tytułu

EN

Diesel engine exhaust measured as elemental carbon : determination in workplace air

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Polsce dotychczas nie było konieczności oznaczania stężenia węgla elementarnego (EC) w celu oceny narażenia inhalacyjnego pracowników, ponieważ polska wartość NDS jest ustalona dla frakcji respirabilnej spalin silników Diesla. Nie ma również żadnych danych dotyczących poziomu stężeń EC w powietrzu stanowisk pracy, a narażenie na ten niebezpieczny dla zdrowia czynnik dotyczy bardzo dużej populacji pracowników zatrudnionych m.in. w podziemnych wyrobiskach górniczych, jak również strażaków, kierowców tirów, autobusów, a także pracowników stacji obsługi samochodów (Szymańska i in. 2019). Wprowadzenie do Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/130 z dnia 16 stycznia 2019 r. wartości BOELV 0,05 mg/m³ dla spalin silników wysokoprężnych Diesla w środowisku pracy, mierzonych jako węgiel elementarny, wymaga dostosowania przepisów krajowych do tej wartości i opracowania metody oznaczania węgla elementarnego. Celem prac badawczych było opracowanie metody oznaczania węgla elementarnego w powietrzu na stanowiskach pracy na poziomie 0,005 mg/m³ . W wyniku badań opracowano metodę oznaczania węgla elementarnego w powietrzu na stanowiskach pracy z zastosowaniem termo- -optycznego analizatora z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym. Metoda polega na przepuszczeniu badanego powietrza zawierającego spaliny silnika Diesla przez filtr kwarcowy umieszczony w kasecie i analizie w odpowiednim programie temperaturowym. Uzyskano oznaczalność EC 0,0027 mg/m³ . Całkowita precyzja badania wynosiła 5,6%, względna niepewność całkowita 11,2%, a niepewność rozszerzona 22,4%. Zakres tematyczny artykułu obejmuje zagadnienia zdrowia oraz bezpieczeństwa i higieny środowiska pracy będące przedmiotem badań z zakresu nauk o zdrowiu oraz inżynierii środowiska.

EN

In Poland, until now it has not been necessary to determine the elemental carbon (EC) concentrations because Polish NDS values are set for a respirable fraction of diesel exhausts. No data on the level of EC concentrations in workplace air are available although the exposure to this hazardous factor concerns a large population of workers. The exposure concerns people working in underground mines and tunneling, firefighters, lorry and bus drivers, and car service station workers. The introduction of 0.05 mg/m³ BOELV value for diesel exhaust gases in working environment, measured as elemental carbon into the Directive 2019/130 of the European Parliament, requires the adjustment of the national legislation. The aim of the study was to develop a method for determining EC in workplace air at the level of 0.005 mg/m³ . As a result, a method for determination EC in workplace air using a thermo-optical analyzer with a flame ionization detector was developed. The method consists in passing the tested air containing diesel exhaust gases through a quartz filter placed in a cassette and its analysis in an appropriate temperature program. An EC determination of 0.0027 mg/m³ was obtained. The total accuracy of the method was 5.6%, a relative total uncertainty was 11.2% and an expanded uncertainty was 22.4%. This article discusses problems of occupational safety and health, which are covered by health sciences and environmental engineering.

Słowa kluczowe

PL

węgiel elementarny; metoda analityczna; powietrze na stanowiskach pracy; spaliny silników Diesla; nauki o zdrowiu; inżynieria środowiska

EN

elemental carbon; determination method; workplace air; Diesel engine emissions; health sciences; environmental engineering

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 4 (106)
• Strony: 143--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szewczyńska Małgorzata

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy 00-701 Warszawa, ul. Czerniakowska 16 POLAND

autor

Pośniak Małgorzata

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy 00-701 Warszawa, ul. Czerniakowska 16 POLAND

autor

Kowalska Joanna

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy 00-701 Warszawa, ul. Czerniakowska 16 POLAND

Bibliografia

• 1. Birch M.E., Cary R.A. (1996). Elemental carbon-based method for monitoring occupational exposures to particulate diesel exhaust. Aerosol Sci. Tech. 25, 221–241.
• 2. Brown S., Minor H., O’Brien T., Hameed Y., Feenstra B., Kuebler D., Wetherell W., Day R., Tun R., Landis E., Rice J. (2019). Review of sunset OC/EC instrument measurements during the EPA’s sunset carbon evaluation project. Atmosphere 10, 287.
• 3. Cao G., Zhang X., Zheng F. (2006). Inventory of black carbon and organic carbon emissions from China. Atmos. Environ. 40, 6516–6527.
• 4. Cavalli F., Viana M., Yttri K.E., Genberg J., Putaud J.-P. (2010). Toward a standardised thermal-optical protocol for measuring atmospheric organic and elemental carbon: the EUSAAR protocol. Atmos. Meas. Tech. 3, 79–89.
• 5. Chameides W.L., Yu H., Liu S.C., Bergin M., Zhou X., Mearns L. et al. (1999). Case study of the effects of atmospheric aerosols and regional haze on agriculture: an opportunity to enhance crop yields in China through emission controls? Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 13626–13633.
• 6. Chernyshev V.V., Zakharenko A.M., Ugay S.M., Hien T.T., Hai L.H., Kholodov A.S., Burykina T.I., Stratidakis A.K., Mezhuev Y. O., Tsatsakis A.M., Golokhvast K.S. (2018). Morphologic and chemical composition of particulate matter in motorcycle engine exhaust. Toxicol. Rep. 5, 224–230.
• 7. Fang J., Yu G., Liu L., Hu S., Stuart Chapin F. (2018). Climate change, human impacts, and carbonse questration in China. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 17, 115(16), 4015–4020.
• 8. Houghton J.T., Ding Y., Griggs D.J., Noguer M., van der Linden P.J., Dai X., Maskell K., Johnson C.A. (2001). Climate change 2001: the scientific basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
• 9. Hussein T., Saleh S.S.A., dos Santos V.N., Abdullah H., Boor B.E. (2019). Black carbon and particulate matter concentrations in Eastern Mediterranean urban conditions: an assessment based on integrated stationary and mobile observations. Atmosphere 10, 323.
• 10. IARC (2014). International Agency for Research on Cancer. Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk to humans. Vol. 1–110. IARC, Lyon.
• 11. Junker C., Liousse C. (2008). A global emission inventory of carbonaceous aerosol from historic records of fossil fuel and biofuel consumption for the period 1860–1997. Atmos. Chem. Phys. 8, 1195–1207.
• 12. Lee S., Jankewicz G., Kim J.-H., Chung K.B. (2018). A periodic case study of diesel vehicle drivers exposed to diesel particulate matter in an underground coal mine. Environ. Eng. Res. 23(3), 265–270.
• 13. Martins J.V., Artaxo P., Liousse C., Reid J.S., Hobbs P.V., Kaufman Y.J. (1998). Effects of black carbon content, particle size, and mixing on light absorption by aerosols from biomass burning in Brazil. J. Geophys. Res. 103, 32041– 32050.
• 14. McCartney T.C., Cantrell B.K. (1992). A cost-effective personal diesel exhaust aerosol sampler [In:] Diesels in underground mines: measurement and control of particulate emissions (Information circular 9324). Proceedings of the Bureau of Mines information and technology transfer seminar. Minneapolis, MN, September 29-30, 1992, 24–30.
• 15. Menon S., Hansen J., Nazarenko L., Luo Y. (2002). Climate effects of black carbon aerosols in China and India. Science 297, 2250–2253.
• 16. NIOSH (2003). National Institute of Occupational Safety and Health. Diesel particulate matter (as elemental carbon). Method 5040. NIOSH manual of analytical methods. 4th ed.
• 17. Ohta S., Hori M., Yamagata S., Murao N. (1998). Chemical characterization of atmospheric fine particles in Sapporo with determination of water content. Atmos. Environ. 32, 1021–1025.
• 18. Okugaki T., Kitatsuji Y., Kasuno M., Yoshizumi A., Kubota H., Shibafuji Y., Maeda K., Yoshida Z., Kihara S. (2009). Development of high performance electrochemical solvent extraction method. J.Electroanal. Chem. 629, 50–56.
• 19. Ramanathan V., Crutzen P.J., Lelieveld J., Mitra A.P., Althausen D., Anderson J. et al. (2001). Indian Ocean Experiment: an integrated analysis of the climate forcing and effects of the great Indo-Asian haze. J. Geophys. Res. 106, 28371–28398.
• 20. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (DzU 2018, poz. 1286) [Polish legal act].
• 21. Schauer J.J., Mader B.T., Deminter J.T., Heidemann G., Bae M.S., Seinfeld J.H., Flagan R.C., Cary R.A., Smith D., Huebert B.J., Bertram T., Howell S., Kline J.T., Quinn P., Bates T., Turpin B., Lim H.J., Yu J.Z., Yang H., Keywood, M.D. (2003). ACE-Asia intercomparison of a thermal-optical method for the determination of particle-phase organic and elemental carbon. Environ. Sci. Technol. 37, 993–1001.
• 22. Schmid H., Laskus L., Abraham H.J., Baltensperger U., Lavanchy V., Biazjak M., Burba P., Cachier H., Crow D., Chow J., Gnauk T., Even A., ten Brink H.M., Giesen K.-P., Hitzenberger R., Hueglin C., Maenhaut W., Pio C., Carvahlo A., Putaud J.-P., Toom-Sauntry D., Puxbaum H. (2001). Results of the “carbon conference” international aerosol carbon round robin test stage I. Atmos. Environ. 35, 2111–2121.
• 23. Seposo X., Ueda K., Park S.S., Sudo K., Takemura T., Nakajima T. (2019). Effect of global atmospheric aerosol emission change on PM2.5-related health impacts. Glob. Health Action 12, 1664130.
• 24. SKC Inc. (2020). Diesel particulate matter cassette [https:// www.skcinc.com/catalog/pdf/instructions/1643.pdf, dostęp: 17.11.2020].
• 25. Szymańska J., Frydrych B., Bruchajzer E. (2019). Spaliny emitowane z silników Diesla, mierzone jako węgiel elementarny. Dokumentacja proponowanych dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego [Diesel engine exhaust, measured as elemental carbon. Documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)]. PiMOŚP [Principles and Methods of Assessing the Working Environment] 4(102), 43–103.
• 26. Wang J., Yu A., Yang L., Fang Ch. (2019). Research on organic carbon and elemental carbon distribution characteristics and their influence on fine particulate matter (PM2.5) in Changchun City. Environments 6, 21.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).