Solunabilir Tozların Ölçümü ve Analizi Nasıl Yapılır?
İş yerlerinde çeşitli işlemler sonucu oluşan ve havada askıya geçen tozları uzun süre soluyan işçilerde çeşitli akciğer hastalıkları görülebilmektedir. Tozların neden olduğu bu tür meslek hastalıklarının tümüne birden “pnömokonyoz” adı verilir. 14. 09. 1990 tarih ve 20635 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan Maden ve Taşocakları İşletmelerinde ve Tünel Yapımında Tozla Mücadeleyle İlgili Yönetmelikte ise Pnömokonyoz–Akciğer Toz Hastalığı, “akciğerde toz birikmesi ve buna karşı dokusal tepkime sonucu oluşan akciğer hastalığı” olarak tanımlanmıştır. Pnömokonyoz, hastalığa neden olan tozun cinsine göre adlandırılmaktadır. Örneğin, kristal yapıda SiO2 içeren alfa kuvars, beta kuvars, tridimit ve kristobalit minerallerinin tozlarına uzun süre maruz kalan işçilerde silikoz (silikosis), kömür tozunun solunması ile antrakoz, demir tozlarının solunmasıyla sideroz ve asbest tozlarının solunmasıyla asbestoz adı verilen rahatsızlıklar oluşabilmektedir.
Günümüzde, pnömokonyozun tedavisi olanaklı değildir. Bu nedenle, hastalıkla mücadele, işyeri çalışma koşullarının iyileştirilmesi ve pnömokonyoz şüphelilerinin ortamdan uzaklaştırılması ile yapılmaktadır.
İşyerlerinde müsaade edilen solunabilir toz sınır değerlerinin aşılmamasına özen gösterilerek hastalığın oluşumuna engel olunabilir. Bunu sağlamak için; solunabilir tozların örneklerinin alınması ve mineralojik özelliklerinin incelenmesi konuları büyük önem kazanmaktadır. Tarım, madencilik ve madencilikle ilgili sektörler, taş ocağı ve kum ocağı işletmeleri, inşaat sektörü, çimento ve cam endüstrisi, demir ve çelik endüstrisi, döküm sanayisi, lastik ve plastik imalathaneleri, kuyumculuk atölyeleri, diş laboratuarları silikoz riski taşıyan sektörlerdir. Amerikan Ulusal İş Güvenliği ve Sağlığı Enstitüsü (National Institute for Occupational Safety and Health-NIOSH) tarafından yürütülen bir araştırmada 1,7 milyon Amerikan işçisinin potansiyel olarak silikoz riski taşıyan iş kollarında çalıştığı belirtilmektedir.
TOZ TÜRLERİ
Tozlar, kimyasal kökenlerine ve biyolojik etkilerine göre sınıflandırılabilir. Mesleki sağlık açısından ise tozlar üç gurupta incelenmektedir:
TOZ ÖRNEKLEME YÖNTEMLERİ
Çalışanların maruz kaldığı alveollere ulaşan tozların miktarını ölçmek üzere ISO (1991) standardına uygun, gravimetrik temelli, siklonlu kişisel örnekleyiciler kullanılmaktadır. Toz örnekleme işlemi, siklon ve filtre ile ilişkilendirilmiş olan bir hava pompası vasıtasıyla yapılmaktadır. Toz konsantrasyonunun ölçümü (mg/m3), pompanın belirli bir süre içinde çektiği hava miktarı (m3) ile filtre üzerinde tutulan kirleticilerin ağırlığının (mg) belirlenmesi ile hesaplanabilmektedir. Akış debileri 1,7 L/dakika olan Dorr-Oliver ve 2,2 L/dakika debili Higgins-Dewell siklonları en az hata ile örnekleme yapabilen siklon türleridirler. Dorr-Oliver 10–mm siklonu Amerikan Maden Güvenliği ve Sağlığı Kurumu (Mine Safety and Health Administration – MSHA) tarafından yaygın olarak kullanılırken, İngiltere’de Higgins–Dewell siklonu tercih edilmektedir. İş maruziyet sınır değerleri için farklı ifadeler kullanılabilmektedir;
Amerika Birleşik Devletleri (OSHA), Belçika, Danimarka, Finlandiya, Norveç, Portekiz, İsveç, Yunanistan, İspanya ve Fransa’da solunabilir tozlardaki kristalin yapıda SiO2 miktarının sınır değeri Kuvars, Tridimit ve Kristobalit için ayrı ayrı belirlenmiştir. Maruziyet sınır değeri Amerika Birleşik Devletleri (OSHA), Yunanistan, Danimarka, Belçika, Norveç, Portekiz, İsveç ve Fransa’da Kuvars için 0,1 mg/cm3, Tridimit ve Kristobalit için 0,05 mg/cm3 olarak belirlenmiştir.
İngiltere, İtalya, Lüksemburg, Hollanda, Avusturya, İsviçre ve Avustralya’da ise kristalin yapıda SiO2 miktarı için Kuvars, Tridimit ve Kristobalit minerallerinin solunabilir tozlardaki toplamı dikkate alınmaktadır. İngiltere’de WEL 0,1 mg/m3, İrlanda ve İtalya’da 0,05 mg/m3, Lüksemburg, Avusturya ve İsviçre’de 0,15 mg/m3, Hollanda’da 0,075 mg/m3 ve Avustralya’da 0,1 mg/m3’dür.
NIOSH ise solunabilir tozlardaki kristalin SiO2 miktarı için REL değerini 0,05 mg/m3 olarak önermektedir. Kuruluş, önerdikleri REL konsantrasyonun pnömokonyoz riskini tam olarak önleyemediğini, ancak, halen toz örnekleme ve kristalin yapıda SiO2 miktarını belirlemek üzere kullanılmakta olan yöntemlerin de, REL’in 0,05 mg/m3 değerinden daha aşağıya çekilmesine olanak vermediğini belirtmektedir.
Ülkemizde, Maden ve Taşocakları İşletmelerinde ve Tünel Yapımında Tozla Mücadeleyle İlgili Yönetmelik kapsamına giren işyerlerinde, ortam havasında kristal yapıda SiO2 içeriği %5’ten az olduğu takdirde Eşik Sınır Değerleri (ESD; TWA), 5 mg/m3 olarak kabul edilmektedir. Ortam havasında kristal yapıda SiO2 içeriği %5’ten fazla olan işyerlerinde ise Eşik Sınır Değer (ESD = 25 / %SiO2) eşitliği yardımıyla bulunmaktadır. Bu durumda, yönetmelik kapsamındaki işyerlerinde, tamamen kristal yapıda SiO2 içeren solunabilir tozlarda uzun süre ve olağan çalışma koşullarında sağlık açısından herhangi bir sorun oluşturmayacağı öngörülen ESD 0,25 mg/m3 olmaktadır.
SERBEST KUVARS MİKTARININ BELİRLENMESİNDE KULLANILAN YÖNTEMLER
Toz örneklerinin kristalin yapıda SiO2 miktarının belirlenmesi için üç temel yöntemden yararlanılmaktadır. Bunlar;
Bunlardan kırmızı ötesi spektroskopisi ve X-ışınları kırınımı teknikleri yaygın olarak kullanılmaktadır. FTIR tekniği, XRD tekniği kadar kesin sonuçlar vermemesine rağmen, maliyetinin daha düşük olması nedeniyle, özellikle, iyi tanımlanmış örnek matrislerinde kullanılabilmektedir. Ancak, toz numunesinin kaolin benzeri silikatlar ve amorf silika içermesi veya kristal yapıda SiO2 miktarının çok düşük olması durumunda, FTIR tekniğinin hata oranı yükselmektedir.
NIOSH Method 7500, OSHA Method ID–142, MSHA Method P–2 ve HSE Method MDHS 101, solunabilir tozlardaki kristalin yapıda SiO2 miktarını belirlemek üzere kullanılan en yaygın XRD yöntemleridir. XRD, kristal yapıda SiO2 içeren alfa kuvars, beta kuvars, tridimit ve kristobalit minerallerini tanımlayabilmekte ve örnek matrisinde yer alabilecek diğer mineralleri de analiz edebilmektedir. Türkiye’de, ortam havasındaki kristal yapıda SiO2 analizi, TC Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı, İş Sağlığı ve Güvenliği Genel Müdürlüğüne bağlı olarak faaliyet gösteren İş Sağlığı ve Güvenliği Merkezi Müdürlüğünün (İSGÜM) Ankara’daki laboratuarında ve FTIR tekniği ile yapılmaktadır.
İş yerlerinde çeşitli işlemler sonucu oluşan ve havada askıya geçen tozları uzun süre soluyan işçilerde çeşitli akciğer hastalıkları görülebilmektedir. Tozların neden olduğu bu tür meslek hastalıklarının tümüne birden “pnömokonyoz” adı verilir. 14. 09. 1990 tarih ve 20635 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan Maden ve Taşocakları İşletmelerinde ve Tünel Yapımında Tozla Mücadeleyle İlgili Yönetmelikte ise Pnömokonyoz–Akciğer Toz Hastalığı, “akciğerde toz birikmesi ve buna karşı dokusal tepkime sonucu oluşan akciğer hastalığı” olarak tanımlanmıştır. Pnömokonyoz, hastalığa neden olan tozun cinsine göre adlandırılmaktadır. Örneğin, kristal yapıda SiO2 içeren alfa kuvars, beta kuvars, tridimit ve kristobalit minerallerinin tozlarına uzun süre maruz kalan işçilerde silikoz (silikosis), kömür tozunun solunması ile antrakoz, demir tozlarının solunmasıyla sideroz ve asbest tozlarının solunmasıyla asbestoz adı verilen rahatsızlıklar oluşabilmektedir.
Günümüzde, pnömokonyozun tedavisi olanaklı değildir. Bu nedenle, hastalıkla mücadele, işyeri çalışma koşullarının iyileştirilmesi ve pnömokonyoz şüphelilerinin ortamdan uzaklaştırılması ile yapılmaktadır.
İşyerlerinde müsaade edilen solunabilir toz sınır değerlerinin aşılmamasına özen gösterilerek hastalığın oluşumuna engel olunabilir. Bunu sağlamak için; solunabilir tozların örneklerinin alınması ve mineralojik özelliklerinin incelenmesi konuları büyük önem kazanmaktadır. Tarım, madencilik ve madencilikle ilgili sektörler, taş ocağı ve kum ocağı işletmeleri, inşaat sektörü, çimento ve cam endüstrisi, demir ve çelik endüstrisi, döküm sanayisi, lastik ve plastik imalathaneleri, kuyumculuk atölyeleri, diş laboratuarları silikoz riski taşıyan sektörlerdir. Amerikan Ulusal İş Güvenliği ve Sağlığı Enstitüsü (National Institute for Occupational Safety and Health-NIOSH) tarafından yürütülen bir araştırmada 1,7 milyon Amerikan işçisinin potansiyel olarak silikoz riski taşıyan iş kollarında çalıştığı belirtilmektedir.
TOZ TÜRLERİ
Tozlar, kimyasal kökenlerine ve biyolojik etkilerine göre sınıflandırılabilir. Mesleki sağlık açısından ise tozlar üç gurupta incelenmektedir:
- Solunabilir tozlar: %50’sinin aerodinamik çapı 80 – 100 µm’nin altında kalan, trokal ve alveollere ulaşan tozları da içeren, maruz kalındığında ise tüm solunum sistemini etkileyen tozlardır. Ağız ve burun yoluyla alınan, havada asılı kalan tüm parçacıkların kütlesi şeklinde de tanımlanmaktadır,
- Trokal tozlar: %50’sinin aerodinamik çapı 10 µm’nin altında kalan, alveollere ulaşan tozları da içeren, maruz kalındığında alt solunum yollarını etkileyen ve akciğere kadar ulaşabilen tozlardır,
- Alveollere ulaşan tozlar: %50’sinin aerodinamik çapı 4 µm’nin altında kalan ve maruz kalındığında alveollere kadar ulaşabilen tozlardır.
Pnömokonyoz, 0,2–5 µm boyutlarındaki alveollere ulaşan tozların orada birikmesi sonucu oluşmaktadır. Bu nedenle, akciğer toz yükünün belirlenmesi, aslında, onun mineral içeriğinin belirlenmesi demektir. Akciğerde 10–30 gram toz birikmiş olan bir işçinin hiçbir şikâyeti olmayabileceği gibi, 3 gram kristal yapıda SiO2 tozu birikmesi ciddi sonuçlar doğurabilmektedir. Kural olarak solunabilir tozlar, kristal yapıda SiO2 bakımından ne kadar zengin ise, hastalık yaratma riski de o denli fazla olarak kabul edilmektedir.
TOZ ÖRNEKLEME YÖNTEMLERİ
Çalışanların maruz kaldığı alveollere ulaşan tozların miktarını ölçmek üzere ISO (1991) standardına uygun, gravimetrik temelli, siklonlu kişisel örnekleyiciler kullanılmaktadır. Toz örnekleme işlemi, siklon ve filtre ile ilişkilendirilmiş olan bir hava pompası vasıtasıyla yapılmaktadır. Toz konsantrasyonunun ölçümü (mg/m3), pompanın belirli bir süre içinde çektiği hava miktarı (m3) ile filtre üzerinde tutulan kirleticilerin ağırlığının (mg) belirlenmesi ile hesaplanabilmektedir. Akış debileri 1,7 L/dakika olan Dorr-Oliver ve 2,2 L/dakika debili Higgins-Dewell siklonları en az hata ile örnekleme yapabilen siklon türleridirler. Dorr-Oliver 10–mm siklonu Amerikan Maden Güvenliği ve Sağlığı Kurumu (Mine Safety and Health Administration – MSHA) tarafından yaygın olarak kullanılırken, İngiltere’de Higgins–Dewell siklonu tercih edilmektedir. İş maruziyet sınır değerleri için farklı ifadeler kullanılabilmektedir;
- İş Güvenliği ve Sağlığı İdaresi (Occupational Safety and Health Administration – OSHA) tarafından Permissible Exposure Limit (PEL),
- Amerikan Ulusal İş Güvenliği ve Sağlığı Enstitüsü (National Institute for Occupational Safety and Health - NIOSH) tarafından Recommended Exposure Limit (REL),
- American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) tarafından Threshold Limit Value (TLV),
- Fransa’da Valeur Moyenne d’Exposition (VME) ve Valeur Limite d’Exposition (VLE),
- Almanya’da Maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK),
- Hollanda’da Maximaal Aanvaarde Concentratie,
- İngiltere’de Sağlık ve Güvenlik Komisyonu (Healty and Safety Commission) onaylanan İşyeri Maruziyet Sınır Değerleri (Workplace Exposure Limits – WEL) ve
- Türkiye’de de Eşik Sınır Değer (ESD) ifadeler kullanılmaktadır.
- Zaman Ağırlıklı Ortalama (Time Weighted Average–TWA): En az 8 saat ve olağan çalışma koşullarında, işçinin maruz kaldığı toz konsantrasyonunu ifade eder.
- Kısa Dönem Maruziyet Sınır Değeri (Short term exposure limits–STEL): 15 dakika süreyle maruziyet konsantrasyonunu belirlemek üzere yapılan ölçümlerde kullanılır.
Amerika Birleşik Devletleri (OSHA), Belçika, Danimarka, Finlandiya, Norveç, Portekiz, İsveç, Yunanistan, İspanya ve Fransa’da solunabilir tozlardaki kristalin yapıda SiO2 miktarının sınır değeri Kuvars, Tridimit ve Kristobalit için ayrı ayrı belirlenmiştir. Maruziyet sınır değeri Amerika Birleşik Devletleri (OSHA), Yunanistan, Danimarka, Belçika, Norveç, Portekiz, İsveç ve Fransa’da Kuvars için 0,1 mg/cm3, Tridimit ve Kristobalit için 0,05 mg/cm3 olarak belirlenmiştir.
İngiltere, İtalya, Lüksemburg, Hollanda, Avusturya, İsviçre ve Avustralya’da ise kristalin yapıda SiO2 miktarı için Kuvars, Tridimit ve Kristobalit minerallerinin solunabilir tozlardaki toplamı dikkate alınmaktadır. İngiltere’de WEL 0,1 mg/m3, İrlanda ve İtalya’da 0,05 mg/m3, Lüksemburg, Avusturya ve İsviçre’de 0,15 mg/m3, Hollanda’da 0,075 mg/m3 ve Avustralya’da 0,1 mg/m3’dür.
NIOSH ise solunabilir tozlardaki kristalin SiO2 miktarı için REL değerini 0,05 mg/m3 olarak önermektedir. Kuruluş, önerdikleri REL konsantrasyonun pnömokonyoz riskini tam olarak önleyemediğini, ancak, halen toz örnekleme ve kristalin yapıda SiO2 miktarını belirlemek üzere kullanılmakta olan yöntemlerin de, REL’in 0,05 mg/m3 değerinden daha aşağıya çekilmesine olanak vermediğini belirtmektedir.
Ülkemizde, Maden ve Taşocakları İşletmelerinde ve Tünel Yapımında Tozla Mücadeleyle İlgili Yönetmelik kapsamına giren işyerlerinde, ortam havasında kristal yapıda SiO2 içeriği %5’ten az olduğu takdirde Eşik Sınır Değerleri (ESD; TWA), 5 mg/m3 olarak kabul edilmektedir. Ortam havasında kristal yapıda SiO2 içeriği %5’ten fazla olan işyerlerinde ise Eşik Sınır Değer (ESD = 25 / %SiO2) eşitliği yardımıyla bulunmaktadır. Bu durumda, yönetmelik kapsamındaki işyerlerinde, tamamen kristal yapıda SiO2 içeren solunabilir tozlarda uzun süre ve olağan çalışma koşullarında sağlık açısından herhangi bir sorun oluşturmayacağı öngörülen ESD 0,25 mg/m3 olmaktadır.
SERBEST KUVARS MİKTARININ BELİRLENMESİNDE KULLANILAN YÖNTEMLER
Toz örneklerinin kristalin yapıda SiO2 miktarının belirlenmesi için üç temel yöntemden yararlanılmaktadır. Bunlar;
- Toz numunelerine uygulanan bir dizi çözünürlük işleminin ardından arta kalan serbest silisin belirlenmesini esas alan kimyasal yöntemler,
- Kırılma indisi bilinen silisin immersiyonla renklendirme yöntemiyle tanınmasını esas alan mineralojik yöntemler ve
- Isı farkı analizi, X-ışınları kırınımı (XRD) ve furier dönüşümlü kırmızı ötesi spektroskopisi (FTIR) olmak üzere 3 farklı tekniğin geliştirildiği fiziksel yöntemler olarak sınıflandırılmaktadır.
Bunlardan kırmızı ötesi spektroskopisi ve X-ışınları kırınımı teknikleri yaygın olarak kullanılmaktadır. FTIR tekniği, XRD tekniği kadar kesin sonuçlar vermemesine rağmen, maliyetinin daha düşük olması nedeniyle, özellikle, iyi tanımlanmış örnek matrislerinde kullanılabilmektedir. Ancak, toz numunesinin kaolin benzeri silikatlar ve amorf silika içermesi veya kristal yapıda SiO2 miktarının çok düşük olması durumunda, FTIR tekniğinin hata oranı yükselmektedir.
NIOSH Method 7500, OSHA Method ID–142, MSHA Method P–2 ve HSE Method MDHS 101, solunabilir tozlardaki kristalin yapıda SiO2 miktarını belirlemek üzere kullanılan en yaygın XRD yöntemleridir. XRD, kristal yapıda SiO2 içeren alfa kuvars, beta kuvars, tridimit ve kristobalit minerallerini tanımlayabilmekte ve örnek matrisinde yer alabilecek diğer mineralleri de analiz edebilmektedir. Türkiye’de, ortam havasındaki kristal yapıda SiO2 analizi, TC Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı, İş Sağlığı ve Güvenliği Genel Müdürlüğüne bağlı olarak faaliyet gösteren İş Sağlığı ve Güvenliği Merkezi Müdürlüğünün (İSGÜM) Ankara’daki laboratuarında ve FTIR tekniği ile yapılmaktadır.