Das Einatmen von Staub löst oft einen Niesanfall aus; dies ist eine Möglichkeit, wie sich die Lunge vor Partikeln in der Luft schützt. Die meisten Partikel sind so groß, dass sie die natürlichen Abwehrmechanismen des Körpers auslösen, aber ein Teil ist klein genug, um tief in der Lunge zu bleiben. Dort können sie schwere Atemwegserkrankungen wie „Staublunge“ und Asbestose verursachen.
Behörden überwachen die Luftqualität im Freien auf kleine Partikel, aber in Innenräumen liegt dies in der Verantwortung von Gebäudeverwaltern und Arbeitgebern. Unternehmen sollten wissen, welchen Belastungen ihre Mitarbeiter, Kunden und sogar Nachbarn ausgesetzt sind, sowohl aus gesundheitlichen Gründen als auch manchmal zur Prozesskontrolle. Dieses Whitepaper von OMEGA Engineering untersucht die Probleme, die durch mikroskopisch kleine Partikel verursacht werden, und wie ein Unternehmen diese überwachen kann. Die einzelnen Abschnitte befassen sich mit folgenden Themen:
- Luftverschmutzung durch Partikel
- Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit Partikelverschmutzung
- Quellen der Feinstaubbelastung
- Überwachung und Kontrolle der Feinstaubbelastung
- Fünf Umgebungen, in denen die Feinstaubbelastung überwacht werden sollte
- Handgeführte Überwachungsgeräte
Luftverschmutzung durch Feinstaub
Luftverschmutzung Die Luft ist voller Feinstaub (PM). Tiere geben Hautschuppen ab, beim Befahren einer unbefestigten Straße wird Staub aufgewirbelt, beim Verbrennen von Müll entsteht Rauch. Dieser Feinstaub tritt in zwei Formen auf: als feste Partikel und als Aerosole. Feste Partikel haben genug Masse, um sich mit der Zeit abzusetzen, aber Aerosole sind flüssige oder feste Partikel, die so klein sind, dass sie in der Luft schweben bleiben.
PM wird nach seinem aerodynamischen Durchmesser klassifiziert, der nicht unbedingt mit der tatsächlichen Größe übereinstimmt. Nach der Definition der Johns Hopkins School of Public Health ist der aerodynamische Durchmesser eines Partikels „... der Durchmesser einer Kugel mit einer Dichte, die die gleiche Absetzgeschwindigkeit wie das Partikel hätte“. (Die Größenbestimmung von Partikeln auf diese Weise vereinfacht die Messung).
Luftverschmutzungsstandards basierten in der Vergangenheit auf Messungen von PM mit einem aerodynamischen Durchmesser von mehr als 10 Mikrometern (bezeichnet als PM10). Messstationen meldeten die über einen bestimmten Zeitraum erfassten Partikel in Mikrogramm pro Kubikmeter (μg/m3). In jüngerer Zeit sind Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen sehr feiner Partikel auf die menschliche Gesundheit gewachsen. Als Reaktion darauf bevorzugen Behörden wie die EPA nun Messungen bis zu einem aerodynamischen Durchmesser von 2,5 Mikrometern. Dementsprechend wird ein neueres Messgerät für Partikelverschmutzung die Werte in PM2,5 angeben.
Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit Partikelverschmutzung
Die Lunge tauscht Sauerstoff mit dem Blut aus. Dies geschieht in den Alveolen, die wie Trauben (aber viel kleiner) am Ende der Bronchialäste aussehen. Kapillargefäße in den Alveolenwänden lassen Sauerstoff ins Blut gelangen und Kohlendioxid zurückführen.
Beim Einatmen gelangt Luft in die Lunge, zusammen mit Partikeln aus der Luft. Größere Partikel werden in der Nase herausgefiltert, während immer kleinere Partikel tiefer in der Lunge hängen bleiben. Mechanismen wie Schleim, Zilien (winzige Härchen) und spezielle Zellen, sogenannte Makrophagen, arbeiten zusammen, um Partikel einzufangen.
Wenn PM in die Lunge gelangt, hat dies Auswirkungen, die von relativ geringfügigen Symptomen wie Husten bis hin zu Asthmaanfällen, verminderter Lungenfunktion und potenziell tödlichen Problemen wie Pneumokoniose reichen. Gesundheitsprobleme treten meist bei sehr kleinen PM auf. Wenn sie eine Größe von etwa 2,5 Mikrometern haben, können sie sich in den Lungenbläschen festsetzen, wo der Körper so reagiert, dass bleibende Schäden entstehen.
Quellen der Feinstaubbelastung
Spritzlackierung Staub tritt fast überall auf. Eine unvollständige Liste umfasst Baustellen und Deponien, Bergwerke, Steinbrüche, Fertigungsprozesse wie Mehlmahlen, Sandstrahlen und Textilproduktion. Prozesse wie Spritzlackierung und Bearbeitung mit Schneidflüssigkeiten erzeugen Aerosole aus Flüssigkeiten, die gemeinhin als Nebel bezeichnet werden. Verbrennungsprozesse wie offenes Feuer und Dieselabgase erzeugen ein festes Aerosol, das als Rauch bezeichnet wird. Verbrennungsanlagen können ein besonderes Problem für die Luftverschmutzung darstellen, da eine höhere Verbrennungseffizienz kleinere Partikel erzeugt, die oft in den Bereich der PM2,5-Klassifizierung fallen.
Überwachung der Partikelbelastung
Die Gesamtqualität der Außenluft wird durch ein Netzwerk von permanenten Messstationen überwacht. Unternehmen verwenden häufig ähnliche Geräte, um die PM-Werte zu überwachen, die über Schornsteine ausgestoßen werden.
Für die Luftqualität in Innenräumen sind Gebäudeeigentümer, -verwalter und Arbeitgeber verantwortlich. Eine permanente Überwachung ist zwar möglich, jedoch können Stichprobenuntersuchungen kostengünstiger sein. Diese könnten nach einem festen Zeitplan, beispielsweise im Rahmen einer Risikobewertung, oder ad hoc durchgeführt werden, wenn bestimmte Prozesse im Betrieb ablaufen. Die Ergebnisse einer solchen Untersuchung würden dabei helfen, zu bestimmen, welche Art von PSA an die Mitarbeiter ausgegeben werden sollte.
Einige Prozesse, wie z. B. das Sprühen von Farbe oder andere Beschichtungsanwendungen, müssen unter sehr sauberen Bedingungen durchgeführt werden. Regelmäßige Kontrollen mit einem Handmessgerät könnten eine Möglichkeit sein, um zu überprüfen, ob die Filter effektiv arbeiten (möglicherweise in Verbindung mit einem Handanemometer zur Überprüfung des Luftstroms).
Fünf Umgebungen, in denen die Partikelbelastung überwacht werden sollte
Diese Liste schließt den medizinischen, pharmazeutischen und Halbleiterbereich aus, da dort extrem hohe Reinheitsgrade erforderlich sind, die die Fähigkeiten eines tragbaren Partikelmessgeräts übersteigen.
- Verbrennungsprozesse. Verbrennungsanlagen, Dieselmotoren (wie sie in großen Generatoren verwendet werden), Gießereien und Schweißarbeiten können Arbeitnehmer und möglicherweise auch Personen außerhalb der unmittelbaren Arbeitsumgebung sehr kleinen Partikeln aussetzen.
- Fertigungsprozesse, insbesondere beim Schneiden und Sprühen. Schneidflüssigkeiten bilden leicht Aerosole, wenn sie durch rotierende Werkzeuge oder Scheiben aufgewirbelt werden. Auch Schleif-, Entgratungs-, Sandstrahl- und Sägevorgänge erzeugen Staub mit PM im Messbereich unterschiedlicher Größe in der Luft. Beim Schneiden von Textilien können sehr viele sehr kleine faserige PM entstehen. Das Sprühen von Farbe ist eine offensichtliche Quelle, aber auch das Mischen von Flüssigkeiten, insbesondere ohne Deckel oder Abdeckung, kann zu flüssigen Aerosolen führen.
- In Bergwerken und Steinbrüchen werden in großem Umfang Schneide- und Schleifarbeiten durchgeführt. Die Konzentration von PM in der Luft kann hoch sein und je nach Art der Materialien weitere Gesundheitsrisiken mit sich bringen.
- Sowohl Baustellen als auch Deponien verursachen Staub. Da diese im Freien liegen, können die Probleme zu lokal oder vorübergehend sein, als dass sie von permanenten Messstationen erfasst werden könnten. Häufige Kontrollen mit einem tragbaren Schadstoffmessgerät erkennen steigende PM-Konzentrationen, bevor sie für Arbeiter und Personen in Windrichtung gefährlich werden.
- Landwirtschaft. Tierhaare sowie Staub, der beim Pflügen oder Bearbeiten des Bodens und beim Befahren von unbefestigten Straßen entsteht, können ein Problem darstellen. Durch Überwachung lassen sich potenzielle Probleme erkennen, bevor sie zu Gesundheitsrisiken werden.
Handheld-Überwachungsgeräte
Die Handheld-Partikelmessgeräte HHTP21 bieten eine kostengünstige Möglichkeit, routinemäßige oder ad hoc durchgeführte Probenahmen durchzuführen. Mithilfe eines Fotodiodensensors misst es Werte bis hinunter zu PM2,5 mit einer Auflösung von 0,1 μg/m3. Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden ebenfalls gemessen, sodass die Umgebungsbedingungen zum Zeitpunkt der Messung erfasst werden können. Zur einfachen Verwendung wird die Luftqualität sowohl durch eine sechsfarbige LED-Anzeige als auch durch einen „Gesundheitsindex” mit Alarmkontakten angezeigt.
Gesundheitsschutz
Die mikroskopisch kleinen Partikel in Staub und Rauch können extrem gesundheitsschädlich sein. Jeder, der ein Unternehmen oder eine Organisation betreibt, in der Menschen Feinstaub ausgesetzt sein könnten, sollte die Einrichtung eines Überwachungsprogramms in Betracht ziehen. Ein Handmessgerät für Feinstaubbelastung ist eine kostengünstige Möglichkeit, die Gesundheit von Mitarbeitern, Kunden und Nachbarn zu schützen.
