Azione 2.1 R8 - Presidi e Metodiche ver finale

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Azione 2.1
UniUrb - Azione 2.1
Sviluppo attività
R7 Strumenti e metodiche per
il Monitoraggio Versione Finale
28.12.2011
R8  Strumenti e metodiche per l‟Esecuzione dei Monitoraggi
Indice
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02
03
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05
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Campionamento passivo con Radiello di composti organici volatili (COV)
Metodica analitica GC-MS dei campioni prelevati
Sul campo: scelta della tipologia, dei tempi e del numero di campionamenti
passivi
Sistema di monitoraggio in continuo per il rilevamento dello Stirene
Campionamento e caratterizzazione dei materiali particolati (PM)
Campionamento ed analisi dei solidi fibriformi (fibre)
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01  Campionamento passivo con Radiello di composti organici volatili (COV)
Il campionamento passivo si effettua per mezzo di un dispositivo all‟interno del quale i COV si
trasferiscono alla superficie di un adsorbente (carbone attivo) seguendo la legge della diffusione
di Fick. Per i rilevamenti si utilizzerà il campionatore passivo Radiello riportato in figura 1.
Come si vede nella figura, all‟interno di un cilindro poroso di polipropilene sinterizzato è
contenuta una cartuccia di rete di acciaio inox, riempita con 530 mg di carbone attivo, verso la
quale le molecole di COV migrano per diffusione. L‟adsorbente, contenuto nella cartuccia, è in
grado di adsorbire 80 mg di stirene prima di saturarsi. Nel caso in cui, ad esempio, la
concentrazione di stirene nell‟ambiente fosse 320 ppmv e si campionasse per 8 ore consecutive,
si utilizzerebbe il 50% della capacità adsorbente della cartuccia, mentre, se la concentrazione
media di stirene nell‟aria fosse 20 pppv (limite di legge) e si campionasse per 8 ore si
utilizzerebbe il 3% della capacità adsorbente. Queste premesse forniscono ampie garanzie sulla
idoneità del Radiello a coprire un intero turno lavorativo (8 ore).
Figura 1: rappresentazione schematica del campionatore passivo Radiello.
Prima di esporre il campionatore passivo Radiello, si estrae la cartuccia dalla provetta di
custodia e la si inserisce nel corpo diffusivo del Radiello che viene poi
avvitato al suo
supporto. A questo punto il Radiello può essere applicato ad un operaio o sistemato
nell‟ambiente di lavoro per eseguire il campionamento.
Completata la fase di campionamento personale e/o ambientale, la cartuccia viene estratta dal
diffusore e riposta in una apposita provetta di vetro dove, una volta chiusa ermeticamente, può
essere conservata in frigorifero per un massimo di 30 giorni alla temperatura di 4 °C.
Il recupero degli analiti, adsorbiti dalla cartuccia, viene effettuato all‟interno della provetta di
conservazione, introducendovi 2 ml di solfuro di carbonio di elevata purezza ed agitando ogni 5
minuti. L‟estrazione si ritiene completata dopo 30 minuti. Un‟aliquota dell‟estratto così ottenuto
(1 µL ) viene poi sottoposta ad analisi GC-MS.
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02  Metodica analitica GC-MS dei campioni prelevati
L‟analisi GC-MS viene eseguita iniettando 1 µL dell‟estratto dalla cartuccia del Radiello o dalla
fiala del campionatore attivo, in un gascromatografo Agilent 5860, equipaggiato con una
colonna capillare Vocol lunga 60 m × 0,25 mm (d.i.) ed accoppiato ad uno spettrometro di
massa quadrupolare Agilent 6890 fatto operare in SCAN, da m/z 30 ad m/z 300. Il programma
di temperatura del forno del GC è il seguente: 50 °C per 2 minuti e poi fino a 200°C a 10°/min.
Come gas di trasporto è usato l‟elio al flusso di 1 ml/min. La temperatura dell‟iniettore viene
fissata a 250 °C e quella del detector a 200 °C.
La curva di calibrazione viene costruita utilizzando soluzioni ottenute dall‟estrazione di cartucce
vergini del Radiello con CS2 o di fiale del campionatore attivo con DCM, inquinate
artificialmente, per mezzo di soluzioni standard, contenenti quantità note di stirene, e se
necessario, di altri COV, in modo da coprire l‟intervallo di concentrazione in cui sono comprese
le concentrazioni dei campioni reali.
Confrontando, con i valori riportati nella curva di calibrazione, le aree dei picchi dello stirene o
degli altri COV presenti nel cromatogramma, figura 2, relativo al campione reale, si ottiene la
quantità in peso, m (μg), di analita che la cartuccia del Radiello ha adsorbito durante il tempo, t
(min), dell‟esposizione. Noti questi valori e quello della portata equivalente, ad esempio, dello
stirene nel Radiello (106/61 ml min-1), fornito dal fabbricante del campionatore passivo, è
possibile risalire alla concentrazione dello stirene (μg m-3) utilizzando la seguente formula:
gm3 
m( g )
61ml min  t min 
1
106
dove:
μg m-3 = concentrazione dello stirene nell‟aria campionata con il Radiello.
m (μg) = quantità in peso di stirene adsorbito sulla cartuccia del Radiello (determinata
sperimentalmente mediante GC-MS)
106/61 ml min-1 = portata equivalente del campionatore passivo Radiello nei confronti dello
stirene (fornita dal fabbricante, dipende dalla temperatura).
Per trasformare la concentrazione in μg m-3 a quella in μl l-1(ppmv) si utilizza la seguente
formula:
μl l-1(ppmv) = μg m-3 • 24 / 104 • 10-3
dove: 24 = volume molare dello stirene aeriforme a 20 °C e 104 = peso molecolare dello
stirene.
Operando in SCAN è, inoltre, possibile identificare la presenza di altri VOC (es. α-metilstirene,
m-metilstirene, p-metilstirene) nel campione di resina, la cui analisi quantitativa viene eseguita
tenendo conto del fattore di risposta di questi composti rispetto allo stirene.
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Figura 2: cromatogramma relativo all’analisi GC-MS di una soluzione standard contenente
stirene ed altri COV
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03  Sul campo: scelta della tipologia, dei tempi e del numero di campionamenti.
Al fine quantizzare il livello di esposizione degli operatori all‟interno dei reparti produttivi nei
differenti scenari, si effettueranno tre tipologie di campionamento sul campo:
 Campionamento personale
 Campionamento ambientale nell‟ambito primario (all‟interno del pezzo lavorato o in
prossimità a 1,75 m di altezza)
 Campionamento ambientale nell‟ambito secondario (a 3/4 m di distanza dal pezzo
lavorato a 1,75 m di altezza)
Per ciò che riguarda l‟ambito primario, a seconda delle dimensioni e della geometria del pezzo
lavorato, si potranno posizionare un numero congruo di campionatori passivi per valutare
l‟effettiva esposizione ambientale, che può essere influenzata da vari fattori ( Report Attività
04_Azione 2.1). Per esempio nel caso nel caso si stia laminado uno scafo fisso, si
posizioneranno tre campionatori passivi Radiello uno a prua, uno a poppa e una nella parte
centrale dello scafo, per valutare la differente esposizione ambientale in zone differenti del
pezzo lavorato.
Per l‟effettuazione dei campionamenti ci si atterrà alla norma UNI EN 689/97, nella quale viene
esplicitamente evidenziato che : “a condizione che l’esposizione durante un certo periodo di
lavoro non cambi in modo significativo, si possono scegliere tempi di campionamento che non
coprono l’intero periodo... Tuttavia i tempi non campionati restano un grave punto di debolezza
per la credibilità di qualsiasi misurazione dell’esposizione…”. Tenendo conto di quanto sopra
riportato, e come verificato dalla elaborazione dei dati nel Report 04, per evitare che i tempi
non campionati restino un grave punto di debolezza per la credibilità di qualsiasi misurazione,
per valutare l‟effettiva esposizione media degli operai nell‟intero turno lavorativo (8 ore), come
è previsto dalle normative vigenti, si effettueranno sempre campionamenti della durata di 8
ore.
Sempre attenendosi alla normativa sopracitata, l‟approccio migliore per la valutazione
dell‟esposizione personale prevede che si suddivida l‟insieme del personale esposto in gruppi
omogenei rispetto all‟esposizione.
Per valutare l‟omogeneità, la norma, propone il seguente criterio: nessuna misura deve essere
inferiore alla metà o superiore al doppio della media aritmetica delle misure relative al gruppo di
operai monitorati.
Nella tabella 1 viene riportata l‟elaborazione dei monitoraggi personali effettuati in due cantieri.
Nel cantiere 1 sono stati effettuati 4 campionamenti personali sugli addetti alla laminazione di
uno scafo basculante. In questo caso, applicando la norma UNI EN 689/97, risulta che il criterio
di omogeneità è rispettato. Infatti il valore di concentrazione minimo, 11 ppm v, è superiore alla
metà della media delle concentrazioni, 8 ppmv, mentre il valore di concentrazione massimo, 20
ppmv, è inferiore al doppio del valore medio 32 ppmv. Anche nel cantiere 2 è rispettato il criterio
di omogeneità come previsto dalla norma UNI.
Questa elaborazione ci permetterà di ridurre il numero di campionamenti da effettuare sugli
operai che svolgeranno la stessa mansione.
Cantiere
n° di
campioni
Valore
medio
ppmv
Valore
minimo
ppmv
Valore
massimo
ppmv
1
2
4
8
16
18
11
10
20
29
Tabella 1: concentrazioni di stirene relative ai campionamenti personali effettuati durante le
operazioni di laminazione di due scafi basculanti, in due cantieri differenti.
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04  Sistema di monitoraggio in continuo per il rilevamento dello Stirene.
Oltre ai monitoraggi con i campionatori passivi Radiello, si effettueranno monitoraggi in continuo
con dei sistemi di monitoraggio messi a punto ad hoc per i nostri scopi.
Per permettere di avere l‟ambiente di lavoro sempre sotto controllo e monitorato in ogni istante
durante le fasi di lavoro in qualsiasi scenario, è stato progettato un sistema di monitoraggio in
continuo delle emissioni di stirene, molto versatile, che può essere adattato ad ogni scenario
lavorativo.
Si utilizzeranno dei sensori in grado di trasmettere il segnale wire-less ad un PC che possa
dialogare con più sensori.
Il sistema di monitoraggio in continuo, utilizza come componente primaria l„analizzatore di VOC
a diffusione con tecnologia PID (Fotoionizzazione), TVOC (Figura 3), in grado di rilevare
concentrazioni nel campo delle frazioni di ppm.
Questo sistema di rivelazione una volta collegato al sistema wireless Nibe consente di
monitorare fino a distanze di 1 Km.
Nibe è un sistema di monitoraggio capace di acquisire, registrare e gestire automaticamente su
di un PC, in modo continuo, le misure di concentrazione di stirene rilevate dall‟analizzatore
TVOC. Nibe memorizza direttamente i dati nel modulo Tx e li ritrasmette poi via radio ad
intervalli determinati al modulo di ricezione Rx collegato al PC via USB, senza necessità di
cablaggi.
Il PC è utilizzato per:
1. Visualizzare i canali monitorati
2. Acquisire i dati dal modulo ricevente
3. Memorizzare le informazioni nei database
Nibe dispone di 2 canali analogici ed 8 digitali che consentono di gestire contemporaneamente 8
analizzatori che potranno essere collocati all‟interno degli ambiti primari e secondari di uno
scenario lavorativo.
Tutti i dati acquisiti possono essere mostrati contemporaneamente, sia a livello grafico che
numerico.
Il sistema dispone anche di allarmi che possono essere comunicati via display, via e-mail e via
SMS, a seconda della necessità.
Figura 3 – Analizzatore TVOC
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05  Campionamento e caratterizzazione dei materiali particolati (PM)
Per il campionamento dei materiali particolati negli ambienti di lavoro, non è stato preso in
considerazione il campionamento discontinuo su filtri perché non consente l‟analisi dimensionale
delle polveri che riveste molta importanza in campo tossicologico, bensì si utilizzerà un
analizzatore spettrometrico ( Grim Con.Tec Engineering ), riportato nella figura 4, che è in
grado di classificare dimensionalmente e quantitativamente il particolato aerosolico, operando
in continuo.
In figura 5 è riportato lo schema di funzionamento dello spettrometro per polveri: come si vede,
una sorgente laser emette un raggio che colpisce le particelle aerosoliche all‟interno di una
camera in cui sono trasportate da una pompa. Ogni particella, colpita dal raggio laser, per
effetto dello scattering, diventa sorgente di radiazioni, caratteristiche del diametro della
particella stessa, che sono analizzate da un rivelatore e successivamente elaborate. Lo
strumento è così in grado, attraverso un microprocessore, di contare le particelle e di
classificarle in funzione del diametro. Per il campionamento dei PM negli scenari da monitorare,
si utilizzeranno due strumenti in parallelo, uno fatto funzionare in modo da rilevare le varie
frazioni di interesse tossicologico “ modalità ambienti di lavoro” (particelle inalabili, particelle
toraciche e particelle respirabili) che consentirà di classificare dimensionalmente il particolato
aerosolico e di determinarne la sua concentrazione (µg/m3) nell‟aria e l‟altro fatto funzionare nel
modo ambientale in modo da rilevare le varie frazioni di interesse ambientale PM10, PM2,5 e
3
). Inoltre, la strumentazione potrà acquisire in
tempo reale i valori di temperatura, pressione ed umidità dell‟aria, consentendo così di correlare
questi parametri ai valori delle concentrazioni del PM.
Figura 4 - Analizzatore spettrometrometrico per polveri Grimm
Figura 5- Schema di funzionamento dell’analizzatore per polveri
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06  Campionamento ed analisi dei solidi fibriformi (Fibre).
A completamento dei rilievi effettuati sono stati effettuati dei campionamenti ambientali delle
fibre aerodisperse con prelievi di campioni massivi del materiale fibroso.
Il campionamento delle fibre aerodisperse verrà condotto con le modalità e i parametri fissati
dal D.lgs 277/91 (18) e dal D.M. 6/9/1994 (19).
In particolare, si effettueranno prelievi ambientali negli scenari di taglio e preparazione dei
supporti, utilizzando i seguenti dispositivi:
 per la captazione, filtri a membrana in policarbonato (NPF) del diametro di 25 mm e porosità
di 0,8 μm. Ci si avvarrà del dispositivo a cassette pre caricate con membrane in policarbonato
0,8 μm pronte per il campionamento della SKC (Figura 6).
 Per l'aspirazione, pompe a batteria tarate ad un flusso 6 e 9 l/min ± 10% in funzione del
livello di inquinamento e della durata dell'operazione (Figura 7).
Per quanto riguarda l'analisi quantitativa e qualitativa delle fibre, ci si avvarrà della metodica
analitica al microscopio elettronico a scansione (SEM).
Verranno considerate utili ai fini del conteggio, le fibre aventi le seguenti caratteristiche:
- diametro < 3 μm
- lunghezza > 5 μm
- rapporto lunghezza / diametro > 3
In accordo con il metodo suddetto, tali caratteristiche verranno valutate trascurando eventuali
contatti con particelle di diametro > 3 μm, nel senso che, anche in tal caso, le fibre verranno
considerate utili al conteggio e ciò per garantire un maggior livello di tutela dei lavoratori
esposti.
L‟analisi al SEM permetterà uno studio approfondito dei materiali in merito alla individuazione di
eventuali forme di fusione, superfici cristalline e/o disomogeneità composizionali delle fibre e
inoltre caratterizzazione chimica del PM sia per quanto riguarda la sua natura che quella delle
specie chimiche adsorbite sulla sua superficie della tipologia qualitativa delle polvere presente
negli ambienti di lavoro.
Figura 6: cassetta precaricata con filtro in policarbonato da 25 mm per il campionamento delle
fibre.
Figura 7: pompa a batteria, AIR FLOW campionatore portatile.
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