Pomiar Spalin Silnika Diesla

Jakie związki chemiczne powstają w wyniku spalania oleju napędowego w silnikach Diesla?

Spalanie oleju napędowego w silnikach Diesla to proces chemiczny, podczas którego paliwo reaguje z tlenem z powietrza, prowadząc do powstania różnorodnych produktów. Spaliny silników Diesla są wieloskładnikowymi mieszaninami, zawierającymi kilkaset związków chemicznych, które są wynikiem niedoskonałego spalania oleju napędowego i silnikowego, a także zawartych w nich modyfikatorów i zanieczyszczeń. Te niepożądane produkty spalania wydzielają się do atmosfery zarówno w postaci gazów i par, jak i w formie cząstek stałych.

Główne związki chemiczne powstające w wyniku tego procesu to:

1. Dwutlenek węgla (CO2): Jako główny produkt spalania, powstaje z połączenia węgla zawartego w oleju napędowym z tlenem.
2. Woda (H2O): Jest produktem połączenia wodoru z paliwa z tlenem, wydalana jako para wodna.
3. Tlenki azotu (NOx): Powstają z azotu i tlenu pod wpływem wysokich temperatur w komorze spalania, przyczyniając się do smogu i kwaśnych deszczy.
4. Tlenek węgla (CO): Toksyczny gaz, będący efektem niecałkowitego spalania z niedoboru tlenu.
5. Cząstki stałe (PM): Zawierają sadzę i metale ciężkie, mogące wnikać do płuc.
6. Węglowodory (HC): Niecałkowicie spalone paliwo uwalniające szkodliwe węglowodory do atmosfery.

W skład fazy gazowej spalin wchodzą alifatyczne węglowodory i ich nitrowe pochodne, a także wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne o niskim ciężarze cząsteczkowym, takie jak naftalen, acenaftalen, antracen, fluoren, i fluoranten. Emisja cząstek stałych o różnych wymiarach i kształtach jest charakterystyczna dla silników Diesla, przy czym na wielkość tej emisji wpływają liczne czynniki, w tym zawartość siarki w paliwie, liczba cetanowa oraz gęstość paliwa. Węgiel elementarny (pierwiastkowy) stanowi główny składnik cząstek stałych, na których powierzchni adsorbowane są związki organiczne i nieorganiczne, głównie siarczany.

Jakie substancje zawarte w spalinach Diesla mają udowodnione działanie rakotwórcze?

Spaliny emitowane z silników Diesla mają znaczący wpływ na zdrowie pracowników narażonych na ich działanie, szczególnie w środowiskach zamkniętych lub słabo wentylowanych. Te spaliny są mieszaninami produktów niecałkowitego spalania oleju napędowego i silnikowego, zawierających dodatki i zanieczyszczenia, w tym węgiel elementarny (EC), który jest głównym składnikiem frakcji stałej spalin. Ponad 90% cząstek emitowanych przez silniki Diesla ma średnicę mniejszą niż 1 μm, co zwiększa ich zdolność do penetracji głębokich regionów płuc i absorpcji przez pęcherzyki płucne.

Skutki zdrowotne ekspozycji na spaliny Diesla obejmują:

1. Zwiększone ryzyko raka: Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) uznała spaliny silnika Diesla za rakotwórcze dla ludzi (Grupa 1), wskazując szczególnie na związek z nowotworami płuc. Submikronowe cząstki stałe spalin, na których powierzchni adsorbowane są mutagenne i rakotwórcze substancje, takie jak wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, mogą przedostawać się do strefy wymiany gazowej płuc, powodując gruczolaki i gruczolakoraki.
2. Problemy z układem oddechowym: Długotrwała ekspozycja na spaliny Diesla może prowadzić do przewlekłych chorób płuc, astmy, i innych problemów z oddychaniem.
3. Wpływ na serce i układ krążenia: Ekspozycja na spaliny Diesla wiąże się z zwiększonym ryzykiem chorób serca i problemów z układem krążenia.
4. Reakcje alergiczne i podrażnienie: Cząstki stałe i gazowe składniki spalin mogą wywoływać alergie, podrażnienia oczu, skóry i dróg oddechowych.
5. Zmniejszenie funkcji płuc i stres oksydacyjny: Regularna ekspozycja na spaliny Diesla może prowadzić do obniżenia funkcji płuc i wywoływać stres oksydacyjny w organizmie.

Regulacje prawne dotyczące ekspozycji na spaliny Diesla:

Praca w narażeniu na spaliny emitowane z silników Diesla została zidentyfikowana jako proces uwalniający substancje rakotwórcze, co doprowadziło do wprowadzenia regulacji prawnych mających na celu ochronę pracowników. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/130 ustala wartość dopuszczalnego stężenia w powietrzu na stanowiskach pracy (BOELV) na poziomie 0,05 mg/m^3 mierzonego jako węgiel elementarny, z różnymi terminami wdrożenia w zależności od sektora.

Działanie spalin silników Diesla jest ściśle zależne od dawki i wielkości cząstek. Szczególnie cząstki o średnicy mniejszej niż 2,5 μm (PM2.5) i te jeszcze mniejsze, powodujące stres oksydacyjny i reakcje zapalne, są odpowiedzialne za nieodwracalne zmiany w drogach oddechowych. W związku z tym, ważne jest stosowanie środków ochrony, takich jak poprawa wentylacji, stosowanie osobistego sprzętu ochronnego oraz ograniczenie czasu ekspozycji, aby minimalizować ryzyko zdrowotne dla pracowników.

Które zawody i branże są najbardziej narażone na ekspozycję na spaliny Diesla?

Pracownicy wielu branż i zawodów mogą być narażeni na spaliny silnika Diesla, szczególnie ci, którzy pracują w zamkniętych lub słabo wentylowanych przestrzeniach, gdzie koncentracja tych spalin może być wysoka. Oto kilka przykładów stanowisk pracy, na których występuje zwiększone ryzyko ekspozycji na spaliny Diesla:

1. Przemysł transportowy: Kierowcy ciężarówek, autobusów, pracownicy zajmujący się obsługą i naprawą pojazdów, pracownicy kolei, portów i lotnisk mogą być regularnie narażeni na spaliny.
2. Górnictwo: Pracownicy kopalń, szczególnie w kopalniach podziemnych, gdzie używane są maszyny napędzane silnikami Diesla, mogą być narażeni na wysokie stężenia spalin.
3. Budownictwo i roboty ziemne: Pracownicy budowlani i operatorzy maszyn ciężkich pracujący z koparkami, spychaczami, i innym ciężkim sprzętem napędzanym dieslem.
4. Przemysł rolniczy: Rolnicy i pracownicy gospodarstw, którzy używają traktorów i maszyn rolniczych z silnikami Diesla.
5. Warsztaty naprawcze i serwisowe: Mechanicy i technicy pracujący przy naprawie i konserwacji pojazdów z silnikami Diesla.
6. Magazyny i logistyka: Pracownicy magazynów i centrów logistycznych, gdzie używane są wózki widłowe i inne pojazdy napędzane dieslem.

Wymienione grupy zawodowe są szczególnie narażone na negatywne skutki zdrowotne wynikające z ekspozycji na spaliny Diesla, co podkreśla potrzebę stosowania odpowiednich środków ochrony osobistej, poprawy wentylacji oraz regularnego monitorowania jakości powietrza na tych stanowiskach pracy.

Na czym polega pomiar spalin silnika Diesla?

Pobieranie próbek powietrza w celu określenia stężenia spalin silników Diesla mieroznych jako węgiel elementaerny (EC) jest  wykonane za pomocą przyrządów indywidualnych, zainstalowanych na pracowniku i wyposażonych w głowicę  pomiarową  usytuowaną  w strefie oddychania (możliwie blisko dróg oddechowych pracownika). Dozymetria indywidualna jest oczywiście metodą  preferowaną, gdyż najbardziej odzwierciedla narażenie pracowników na szkodliwe działanie pyłów podczas całego dnia pracy. Zasady pobierania próbek powietrza w środowisku pracy oraz interpretacji uzyskanych wyników są określone w normie PN‐Z‐04008‐7:2002 i PN‐Z‐04008‐7:2002/Az1:2004 oraz Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy 2023, nr 1(115), s. 5–25. Metoda polega na przepuszczeniu badanego powietrza zawierającego spaliny silnika Diesla przez filtr kwarcowy. Do oznaczania węgla elementarnego w próbkach powietrza pobieranych w środowisku pracy, gdzie emitowane są spaliny z silników Diesla, stosuje się analizator termiczno-optyczny z detekcją płomieniowo-jonizacyjną (TOA-FID).

Do po­­bie­­ra­­nia pró­­bek po­­wie­­trza, uży­­wa­­my pre­­cy­­zy­j­nych aspi­­ra­­to­­rów oso­­bi­­stych z pró­b­ni­­ka­­mi sor­b­cy­j­ny­­mi oraz ka­­li­­bra­­to­­ra prze­­pły­­wu, za po­­mo­­cą któ­­re­­go spra­w­dza­­my aspi­­ra­­to­­ry przed roz­­po­­czę­­ciem i po za­­ko­ń­cze­­niu ka­ż­de­­go ba­­da­­nia. Spra­w­dze­­nie ta­­kie da­­je pe­w­ność, że wy­­nik po­­bo­­ru jest pra­­wi­­dło­­wy i nie ma ko­­nie­cz­no­­­ści je­­go po­­w­ta­­rza­­nia.

Jakie są kluczowe metody ograniczenia ekspozycji pracowników na spaliny silnika Diesla?

Aby poprawić warunki pracy pracowników narażonych na działanie spalin silnika Diesla, konieczne jest zastosowanie zintegrowanych środków, które minimalizują ekspozycję na te szkodliwe substancje. Priorytetem powinny być środki ochrony zbiorowej, które bezpośrednio eliminują zagrożenie z miejsca pracy. Obejmuje to:

1. Zaawansowane systemy wentylacji i klimatyzacji: Instalacja wentylacji ogólnej i miejscowej wyposażona w wielostopniowe układy do oczyszczania powietrza, które efektywnie usuwają szkodliwe cząstki, gazy i pary zawarte w spalinach. Liczba wymian powietrza na godzinę, będąca kluczowym parametrem charakteryzującym wentylację ogólną, powinna być dostosowana do intensywności emisji spalin, z uwzględnieniem specyfiki miejsca pracy, takiego jak warsztaty mechaniczne czy garaże.
2. Ograniczenie emisji u źródła: Stosowanie paliw o niskiej zawartości siarki, regularne przeglądy i serwis pojazdów oraz maszyn z silnikami Diesla, aby zminimalizować ich emisję spalin. Rozważanie zastosowania alternatywnych źródeł energii, gdzie to możliwe, w celu zmniejszenia zależności od silników Diesla.
3. Optymalizacja czasu pracy: Planowanie pracy w taki sposób, by ograniczyć czas ekspozycji pracowników na spaliny, np. przez rotację zadań.
4. Stosowanie osobistego sprzętu ochronnego (ŚOI): W sytuacjach, gdzie uniknięcie ekspozycji nie jest możliwe, stosowanie odpowiedniego sprzętu ochronnego, takiego jak maski z filtrami przeciwpyłowymi, może zapewnić dodatkową warstwę ochrony.
5. Edukacja i szkolenie pracowników: Informowanie pracowników o ryzykach związanych z ekspozycją na spaliny Diesla oraz o najlepszych praktykach minimalizowania ekspozycji.
6. Monitorowanie jakości powietrza: Regularne pomiary jakości powietrza na stanowiskach pracy, aby identyfikować obszary wymagające poprawy i śledzić efektywność wprowadzonych środków ochronnych.

W projekcie systemów wentylacyjnych kluczową rolę odgrywa odpowiednia liczba wymian powietrza na godzinę, obliczana w oparciu o specyfikę danego miejsca pracy i intensywność emisji spalin. W warsztatach mechanicznych ważne jest, aby wentylacja miejscowa była zaprojektowana z uwzględnieniem rodzaju wykonywanych prac i stężenia spalin u źródła ich emisji, natomiast w garażach – z uwzględnieniem najbardziej niekorzystnych warunków pracy silnika.

Implementacja tych środków wymaga współpracy pomiędzy pracodawcami a pracownikami oraz inwestycji w technologie i praktyki, które mogą znacząco poprawić jakość powietrza w miejscu pracy, zmniejszając tym samym ryzyko zdrowotne związane z ekspozycją na spaliny Diesla.

Jakie są kluczowe kryteria doboru środków ochrony układu oddechowego dla pracowników narażonych na spaliny Diesla?

Aby minimalizować zagrożenia zdrowotne związane z ekspozycją na spaliny silników Diesla, kluczowe jest stosowanie skutecznych środków profilaktycznych, wśród których najważniejsze miejsce zajmują sprawnie działające systemy wentylacyjne. Są one podstawą do zapewnienia czystego powietrza w miejscu pracy. Jednak w sytuacjach, gdzie charakter pracy uniemożliwia wykorzystanie systemów wentylacyjnych, konieczne jest zapewnienie pracownikom odpowiednio dobranych środków ochrony układu oddechowego. To obowiązek każdego pracodawcy, aby sprzęt ochronny był:

• Prawidłowo dobrany do rodzaju i poziomu zagrożenia, co wymaga identyfikacji zanieczyszczeń powietrza i oceny ich wpływu na zdrowie.
• Dostosowany do warunków panujących na stanowisku pracy, uwzględniając specyfikę wykonywanych czynności.
• Ergonomiczny, nie wpływający negatywnie na komfort pracy, oraz dopasowany do indywidualnych potrzeb i stanu zdrowia użytkownika.

Rodzaje sprzętu ochrony układu oddechowego:

1. Filtropochłaniacze par organicznych, które mogą być łączone z różnymi częściami twarzowymi, takimi jak maski pełnotwarzowe lub półmaski. Te urządzenia są zdolne do filtrowania i pochłaniania zarówno cząstek stałych, jak i gazów.
2. Półmaski filtrująco-pochłaniające z zaworami, zapewniające ochronę przed cząstkami stałymi oraz niektórymi gazami i parami.
3. Sprzęt z dodatkowym źródłem zasilania, takie jak systemy ze wspomaganiem przepływu powietrza, wyposażone w maski lub półmaski, które oferują ulepszoną ochronę i komfort użytkowania poprzez ciągłe dostarczanie filtrowanego powietrza do użytkownika.

Przy doborze sprzętu ochrony układu oddechowego niezbędne jest uwzględnienie specyfiki pracy, możliwych zagrożeń, a także preferencji i potrzeb pracowników. Regularne szkolenia z zakresu prawidłowego użytkowania, konserwacji oraz terminowej wymiany filtrów i innych elementów są kluczowe dla skuteczności ochrony. Wdrażanie tych środków pozwala na stworzenie bezpieczniejszego środowiska pracy i zmniejszenie ryzyka negatywnych skutków zdrowotnych wynikających z ekspozycji na spaliny silników Diesla.