Messtechnische Erfassung und Charakterisierung ausgewählter ultrafeiner Stäube

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde anhand unterschiedlicher arbeits- und umweltbedingter Emissionsprozesse untersucht, ob sich die Anteile ultrafeiner Partikel in Staubemissionen durch gängige Messverfahren ermitteln lassen und ob die Ergebnisse der verschiedenen Verfahren im Sinne der arbeits- und umweltmedizinischen Prävention zu vergleichbaren Ergebnissen führen.Schweißarbeiten, Plasmaschneiden und eine Bushaltestelle wurden auf ihre staubförmigen Emissionen untersucht. Jeweils gleichzeitig eingesetzt wurden ein Partikelzähler, ein Gerät zur Bestimmung der Partikeloberfläche in der Umgebungsluft sowie ein Gerät zur fraktionierten Bestimmung der Partikelmasse. Ferner wurden Filter beaufschlagt und anschließend elektronenmikroskopisch (TEM) ausgewertet.Die folgenden Messdaten (Mittelwerte) wurden bestimmt: Partikelanzahl [Teilchen/ml]: 178 (Schweißen), 61091 (Plasmaschneiden) und 9434 (Dieselruß). Partikelmasse [mg/m3]: 6,71 (Schweißen), 0,119 (Plasmaschneiden) und 0,017 (Dieselruß). Partikeloberfläche [µm2/cm3]: 3340 (Schweißen), 157 (Plasmaschneiden) und 54,2 (Dieselruß). Die teilweise großen Unterschiede der verschiedenen Messergebnisse relativieren sich deutlich unter dem Elektronenmikroskop. Es wurden Agglomerate und Aggregate aus Primärteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ~ 20 nm bzw. ~20 50 nm nachgewiesen. Dabei betrug der Anteil der 20 nm Durchmesserfraktion ~50% und der Anteil der 20 50 nm großen Teilchen ungefähr 35% des gesamt detektierten Staubes.Alle untersuchten Stäube setzen sich überwiegend aus ultrafeinen Partikeln zusammen, die ohne elektronenmikroskopische Untersuchungen mit Partikelzählverfahren bzw. einer Bestimmung der Partikeloberfläche in der Umgebungsluft alleine nicht nachgewiesen werden können. Die Ursache hierfür liegt im Wesentlichen an der Neigung ultrafeiner Partikel zur Agglomeratbildung. Aus arbeits- und umweltmedizinischer Sicht bedeutet dies: Ohne elektronenmikroskopische Kontrolle werden mögliche Gefahren durch toxikologisch relevante ultrafeine Partikel nicht erkannt. The present study investigates by taking reference to different work-related and environmentally related emission processes if the proportion of ultra-fine particles of dust emissions can be determined by common measurement techniques and if the results of these measurement techniques yield comparable results in the sense of occupational and environmental medicine prevention.Welding processes, plasma cutting and a bus stop have been investigated in terms of their dust emissions. At the same time a particle counter, a device to determine the surface of particles in the ambient air as well as a device to fractionally determine the mass of particles have been employed. Moreover filter impacts were analyzed by an electron microscope.The following measurement data (median values) have been determined: Particles counter [particles/ml] 178 (welding), 61091 (plasma cutting) and 9434 (diesel exhaust).Particles mass [mg/m3] 6.17 (welding), 0.119 (plasma cutting) and 0.017 (diesel exhaust).Particles surface [µm2/cm3] 3340 (welding), 157 (plasma cutting) and 54.2 (diesel exhaust).The partly substantial differences between measurement techniques are significantly modified by the results of electron microscope. Agglomerates and aggregates of primary particles with an average diameter of ~20 nm, respectively ~20 - 50 nm have been detected. The fraction of particles with a 20 nm diameter was ~50% and the fraction with a 20 50 nm diameter was ~35% of the total dust.The analyzed dusts were predominated composed of ultra-fine particles. Without an electron microscope, just analysing by particle counter techniques, respectively techniques to determine the surface of particles in the ambient air, ultrafine particles cannot correctly characterised caused by the tendency of ultra-fine particulates to form agglomerates.This implies from a work-related and environmentally related perspective:Without the control of an electron microscope potential toxicologically risk of relevant ultra-fine particles will not be identified.