Giovedi, 10 marzo 2011 17: 16

Valutazione dell'ambiente di lavoro

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Sorveglianza dei pericoli e metodi di indagine

La sorveglianza occupazionale prevede programmi attivi per anticipare, osservare, misurare, valutare e controllare l'esposizione a potenziali rischi per la salute sul posto di lavoro. La sorveglianza spesso coinvolge un team di persone che comprende un igienista del lavoro, un medico del lavoro, un infermiere di medicina del lavoro, un addetto alla sicurezza, un tossicologo e un ingegnere. A seconda dell'ambiente e del problema occupazionale, possono essere impiegati tre metodi di sorveglianza: medico, ambientale e biologico. La sorveglianza medica viene utilizzata per rilevare la presenza o l'assenza di effetti nocivi per la salute di un individuo dall'esposizione professionale a contaminanti, eseguendo esami medici e test biologici appropriati. La sorveglianza ambientale viene utilizzata per documentare la potenziale esposizione a contaminanti per un gruppo di dipendenti, misurando la concentrazione di contaminanti nell'aria, in campioni sfusi di materiali e sulle superfici. La sorveglianza biologica viene utilizzata per documentare l'assorbimento di contaminanti nel corpo e correlarli con i livelli di contaminanti ambientali, misurando la concentrazione di sostanze pericolose o dei loro metaboliti nel sangue, nelle urine o nell'alito esalato dei lavoratori.

Sorveglianza medica

La sorveglianza medica viene eseguita perché le malattie possono essere causate o esacerbate dall'esposizione a sostanze pericolose. Richiede un programma attivo con professionisti che siano informati sulle malattie professionali, le diagnosi e il trattamento. I programmi di sorveglianza medica forniscono misure per proteggere, istruire, monitorare e, in alcuni casi, compensare il dipendente. Può includere programmi di screening prima dell'assunzione, visite mediche periodiche, test specializzati per rilevare cambiamenti precoci e menomazioni causate da sostanze pericolose, cure mediche e un'ampia tenuta di registri. Lo screening pre-assunzione prevede la valutazione di questionari di anamnesi occupazionale e medica e risultati di esami fisici. I questionari forniscono informazioni su malattie pregresse e malattie croniche (soprattutto asma, malattie della pelle, polmonari e cardiache) e passate esposizioni professionali. Esistono implicazioni etiche e legali dei programmi di screening pre-assunzione se vengono utilizzati per determinare l'idoneità all'occupazione. Tuttavia, sono di fondamentale importanza quando vengono utilizzati per (1) fornire una registrazione dell'occupazione precedente e delle esposizioni associate, (2) stabilire uno stato di salute di base per un dipendente e (3) testare l'ipersensibilità. Gli esami medici possono includere test audiometrici per la perdita dell'udito, test della vista, test della funzionalità degli organi, valutazione dell'idoneità all'uso di dispositivi di protezione respiratoria e analisi delle urine e del sangue di base. Gli esami medici periodici sono essenziali per valutare e rilevare le tendenze nell'insorgenza di effetti avversi sulla salute e possono includere il monitoraggio biologico per contaminanti specifici e l'uso di altri biomarcatori.

Sorveglianza ambientale e biologica

La sorveglianza ambientale e biologica inizia con un'indagine sull'igiene professionale dell'ambiente di lavoro per identificare potenziali pericoli e fonti di contaminanti e determinare la necessità di monitoraggio. Per gli agenti chimici, il monitoraggio potrebbe comportare il campionamento dell'aria, della massa, della superficie e biologico. Per gli agenti fisici, il monitoraggio potrebbe includere misure di rumore, temperatura e radiazioni. Se è indicato il monitoraggio, l'igienista occupazionale deve sviluppare una strategia di campionamento che includa quali dipendenti, processi, attrezzature o aree campionare, il numero di campioni, per quanto tempo campionare, con quale frequenza campionare e il metodo di campionamento. Le indagini sull'igiene industriale variano in complessità e focalizzazione a seconda dello scopo dell'indagine, del tipo e delle dimensioni dello stabilimento e della natura del problema.

Non esistono formule rigide per l'esecuzione dei sondaggi; tuttavia, un'accurata preparazione prima dell'ispezione in loco aumenta notevolmente l'efficacia e l'efficienza. Le indagini motivate da reclami e malattie dei dipendenti hanno un ulteriore obiettivo di identificare la causa dei problemi di salute. Le indagini sulla qualità dell'aria interna si concentrano sulle fonti di contaminazione interne ed esterne. Indipendentemente dal rischio professionale, l'approccio generale al rilevamento e al campionamento dei luoghi di lavoro è simile; pertanto, questo capitolo utilizzerà gli agenti chimici come modello per la metodologia.

Vie di esposizione

La mera presenza di stress professionali sul posto di lavoro non implica automaticamente che esista un significativo potenziale di esposizione; l'agente deve raggiungere il lavoratore. Per le sostanze chimiche, la forma liquida o di vapore dell'agente deve entrare in contatto e/o essere assorbita dal corpo per indurre un effetto negativo sulla salute. Se l'agente è isolato in un recinto o catturato da un sistema locale di ventilazione di scarico, il potenziale di esposizione sarà basso, indipendentemente dalla tossicità intrinseca della sostanza chimica.

La via di esposizione può influire sul tipo di monitoraggio effettuato nonché sul potenziale di pericolo. Per gli agenti chimici e biologici, i lavoratori sono esposti per inalazione, contatto con la pelle, ingestione e iniezione; le vie più comuni di assorbimento nell'ambiente lavorativo sono attraverso le vie respiratorie e la pelle. Per valutare l'inalazione, l'igienista occupazionale osserva la possibilità che le sostanze chimiche si disperdano nell'aria sotto forma di gas, vapori, polveri, fumi o nebbie.

L'assorbimento cutaneo delle sostanze chimiche è importante soprattutto in caso di contatto diretto con la pelle attraverso schizzi, nebulizzazione, bagnatura o immersione con idrocarburi liposolubili e altri solventi organici. L'immersione include il contatto del corpo con indumenti contaminati, il contatto delle mani con guanti contaminati e il contatto delle mani e delle braccia con liquidi sfusi. Per alcune sostanze, come ammine e fenoli, l'assorbimento cutaneo può essere rapido quanto l'assorbimento attraverso i polmoni per le sostanze che vengono inalate. Per alcuni contaminanti come pesticidi e coloranti benzidinici, l'assorbimento cutaneo è la via principale di assorbimento e l'inalazione è una via secondaria. Tali sostanze chimiche possono facilmente entrare nel corpo attraverso la pelle, aumentare il carico corporeo e causare danni sistemici. Quando reazioni allergiche o ripetuti lavaggi seccano e screpolano la pelle, c'è un drammatico aumento del numero e del tipo di sostanze chimiche che possono essere assorbite dal corpo. L'ingestione, una via di assorbimento non comune per gas e vapori, può essere importante per le particelle, come il piombo. L'ingestione può verificarsi mangiando cibo contaminato, mangiando o fumando con le mani contaminate e tossendo e quindi deglutendo particolato precedentemente inalato.

L'iniezione di materiali direttamente nel flusso sanguigno può avvenire da aghi ipodermici che perforano inavvertitamente la pelle degli operatori sanitari negli ospedali e da proiettili ad alta velocità rilasciati da fonti ad alta pressione e direttamente a contatto con la pelle. Gli spruzzatori di vernice airless e i sistemi idraulici hanno pressioni sufficientemente elevate da perforare la pelle e introdurre sostanze direttamente nel corpo.

L'ispezione walk-through

Lo scopo dell'indagine iniziale, chiamata ispezione walk-through, è raccogliere sistematicamente informazioni per giudicare se esiste una situazione potenzialmente pericolosa e se è indicato il monitoraggio. Un igienista del lavoro inizia il sondaggio walk-through con una riunione di apertura che può includere rappresentanti della direzione, dipendenti, supervisori, infermieri di medicina del lavoro e rappresentanti sindacali. L'igienista occupazionale può avere un forte impatto sul successo dell'indagine e su eventuali successive iniziative di monitoraggio creando un team di persone che comunicano apertamente e onestamente tra loro e comprendono gli obiettivi e la portata dell'ispezione. I lavoratori devono essere coinvolti e informati fin dall'inizio per garantire che la cooperazione, non la paura, domini l'indagine.

Durante l'incontro vengono richiesti diagrammi di flusso di processo, schemi di layout degli impianti, rapporti di controllo ambientale passati, programmi di produzione, programmi di manutenzione delle attrezzature, documentazione dei programmi di protezione individuale e statistiche relative al numero di dipendenti, turni e reclami sanitari. Tutti i materiali pericolosi utilizzati e prodotti da un'operazione sono identificati e quantificati. Viene compilato un inventario chimico di prodotti, sottoprodotti, intermedi e impurità e vengono ottenute tutte le schede di sicurezza dei materiali associate. I programmi di manutenzione, l'età e le condizioni delle apparecchiature sono documentati poiché l'uso di apparecchiature più vecchie può comportare esposizioni più elevate a causa della mancanza di controlli.

Dopo l'incontro, l'igienista del lavoro effettua un sopralluogo visivo del luogo di lavoro, vagliando le operazioni e le pratiche lavorative, con l'obiettivo di identificare potenziali stress professionali, classificare il potenziale di esposizione, identificare la via di esposizione e stimare la durata e frequenza di esposizione. Esempi di stress da lavoro sono riportati nella figura 1. L'igienista del lavoro utilizza l'ispezione di passaggio per osservare il luogo di lavoro e ottenere risposte alle domande. Esempi di osservazioni e domande sono riportati nella figura 2.

Figura 1. Stress occupazionali. 

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Figura 2. Osservazioni e domande da porre in un sondaggio walk-through.

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Oltre alle domande mostrate nella figura 5, dovrebbero essere poste domande che scoprano ciò che non è immediatamente ovvio. Le domande potrebbero riguardare:

  1. attività non ordinarie e programmi per le attività di manutenzione e pulizia
  2. recenti cambiamenti di processo e sostituzioni chimiche
  3. recenti cambiamenti fisici nell'ambiente di lavoro
  4. cambiamenti nelle funzioni lavorative
  5. recenti ristrutturazioni e riparazioni.

 

Le attività non di routine possono comportare picchi significativi di esposizione a sostanze chimiche difficili da prevedere e misurare durante una tipica giornata lavorativa. I cambiamenti di processo e le sostituzioni chimiche possono alterare il rilascio di sostanze nell'aria e influire sulla successiva esposizione. I cambiamenti nella disposizione fisica di un'area di lavoro possono alterare l'efficacia di un sistema di ventilazione esistente. I cambiamenti nelle funzioni lavorative possono comportare compiti svolti da lavoratori inesperti e maggiori esposizioni. Ristrutturazioni e riparazioni possono introdurre nuovi materiali e sostanze chimiche nell'ambiente di lavoro che liberano sostanze chimiche organiche volatili o sono irritanti.

Indagini sulla qualità dell'aria interna

Le indagini sulla qualità dell'aria interna sono distinte dalle tradizionali indagini sull'igiene del lavoro perché si riscontrano tipicamente nei luoghi di lavoro non industriali e possono comportare esposizioni a miscele di tracce di sostanze chimiche, nessuna delle quali da sola sembra in grado di causare malattie (Ness 1991). L'obiettivo delle indagini sulla qualità dell'aria interna è simile alle indagini sull'igiene del lavoro in termini di identificazione delle fonti di contaminazione e determinazione della necessità di monitoraggio. Tuttavia, le indagini sulla qualità dell'aria interna sono sempre motivate da reclami sulla salute dei dipendenti. In molti casi, i dipendenti hanno una varietà di sintomi tra cui mal di testa, irritazione alla gola, letargia, tosse, prurito, nausea e reazioni di ipersensibilità aspecifiche che scompaiono quando tornano a casa. Quando i problemi di salute non scompaiono dopo che i dipendenti hanno lasciato il lavoro, dovrebbero essere prese in considerazione anche le esposizioni non professionali. Le esposizioni non professionali includono hobby, altri lavori, inquinamento atmosferico urbano, fumo passivo ed esposizioni indoor in casa. Le indagini sulla qualità dell'aria interna utilizzano spesso questionari per documentare i sintomi e i reclami dei dipendenti e collegarli all'ubicazione del lavoro o alla funzione lavorativa all'interno dell'edificio. Le aree con la più alta incidenza di sintomi vengono quindi prese di mira per ulteriori ispezioni.

Le fonti di contaminanti dell'aria interna che sono state documentate nelle indagini sulla qualità dell'aria interna includono:

  • ventilazione inadeguata (52%)
  • contaminazione dall'interno dell'edificio (17%)
  • contaminazione dall'esterno dell'edificio (11%)
  • contaminazione microbica (5%)
  • contaminazione dai materiali da costruzione (3%)
  • cause sconosciute (12%).

 

Per le indagini sulla qualità dell'aria interna, l'ispezione walk-through è essenzialmente un'ispezione dell'edificio e dell'ambiente per determinare potenziali fonti di contaminazione sia all'interno che all'esterno dell'edificio. Le fonti interne all'edificio includono:

  1. materiali da costruzione come isolanti, pannelli truciolari, adesivi e vernici
  2. occupanti umani che possono rilasciare sostanze chimiche dalle attività metaboliche
  3. attività umane come il fumo
  4. attrezzature come le fotocopiatrici
  5. sistemi di ventilazione che possono essere contaminati da microrganismi.

 

Le osservazioni e le domande che possono essere poste durante il sondaggio sono elencate nella figura 3.

Figura 3. Osservazioni e domande per un'indagine walk-through sulla qualità dell'aria interna.

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Strategie di campionamento e misurazione

Limiti di esposizione professionale

Dopo che l'ispezione di passaggio è stata completata, l'igienista del lavoro deve determinare se il campionamento è necessario; il campionamento dovrebbe essere eseguito solo se lo scopo è chiaro. L'igienista del lavoro deve chiedere: "Cosa verrà fatto dei risultati del campionamento e a quali domande risponderanno i risultati?" È relativamente facile campionare e ottenere numeri; è molto più difficile interpretarli.

I dati di campionamento dell'aria e biologici vengono solitamente confrontati con i limiti di esposizione professionale (OEL) raccomandati o obbligatori. I limiti di esposizione professionale sono stati sviluppati in molti paesi per l'inalazione e l'esposizione biologica ad agenti chimici e fisici. Ad oggi, su un universo di oltre 60,000 sostanze chimiche utilizzate commercialmente, circa 600 sono state valutate da una varietà di organizzazioni e paesi. Le basi filosofiche per i limiti sono determinate dalle organizzazioni che le hanno sviluppate. I limiti più utilizzati, chiamati valori limite di soglia (TLV), sono quelli emessi negli Stati Uniti dalla Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH). La maggior parte degli OEL utilizzati dalla Occupational Safety and Health Administration (OSHA) negli Stati Uniti si basa sui TLV. Tuttavia, l'Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (NIOSH) del Dipartimento della salute e dei servizi umani degli Stati Uniti ha suggerito i propri limiti, chiamati limiti di esposizione raccomandati (REL).

Per le esposizioni nell'aria, ci sono tre tipi di TLV: un'esposizione media ponderata nel tempo di otto ore, TLV-TWA, per proteggere dagli effetti cronici sulla salute; un limite medio di esposizione a breve termine di quindici minuti, TLV-STEL, per proteggere dagli effetti acuti sulla salute; e un valore limite istantaneo, TLV-C, per proteggere da asfissianti o sostanze chimiche immediatamente irritanti. Le linee guida per i livelli di esposizione biologica sono chiamate indici di esposizione biologica (BEI). Queste linee guida rappresentano la concentrazione di sostanze chimiche nel corpo che corrisponderebbe all'esposizione per inalazione di un lavoratore sano a una concentrazione specifica nell'aria. Al di fuori degli Stati Uniti, ben 50 paesi o gruppi hanno stabilito OEL, molti dei quali sono identici ai TLV. In Gran Bretagna, i limiti sono chiamati Health and Safety Executive Occupational Exposure Standards (OES), e in Germania gli OEL sono chiamati Maximum Workplace Concentrations (MAKs).

Gli OEL sono stati fissati per esposizioni aeree a gas, vapori e particolato; non esistono per esposizioni aeree ad agenti biologici. Pertanto, la maggior parte delle indagini sull'esposizione al bioaerosol confronta le concentrazioni indoor con quelle outdoor. Se il profilo interno/esterno e la concentrazione di organismi sono diversi, potrebbe esistere un problema di esposizione. Non ci sono OEL per il campionamento della pelle e della superficie e ogni caso deve essere valutato separatamente. Nel caso del campionamento superficiale, le concentrazioni vengono solitamente confrontate con concentrazioni di fondo accettabili che sono state misurate in altri studi o sono state determinate nello studio corrente. Per il campionamento cutaneo, le concentrazioni accettabili sono calcolate in base alla tossicità, al tasso di assorbimento, alla quantità assorbita e alla dose totale. Inoltre, il monitoraggio biologico di un lavoratore può essere utilizzato per studiare l'assorbimento cutaneo.

Strategia di campionamento

Una strategia di campionamento ambientale e biologico è un approccio per ottenere misurazioni dell'esposizione che soddisfi uno scopo. Una strategia attentamente progettata ed efficace è scientificamente difendibile, ottimizza il numero di campioni ottenuti, è conveniente e dà priorità alle esigenze. L'obiettivo della strategia di campionamento guida le decisioni relative a cosa campionare (selezione di agenti chimici), dove campionare (campione personale, di area o fonte), chi campionare (quale lavoratore o gruppo di lavoratori), durata del campionamento (tempo reale o integrato), quanto spesso campionare (quanti giorni), quanti campioni e come campionare (metodo analitico). Tradizionalmente, il campionamento eseguito a fini normativi comporta brevi campagne (uno o due giorni) che si concentrano sulle esposizioni peggiori. Sebbene questa strategia richieda un dispendio minimo di risorse e tempo, spesso acquisisce la quantità minima di informazioni e ha poca applicabilità alla valutazione delle esposizioni professionali a lungo termine. Per valutare le esposizioni croniche in modo che siano utili per i medici del lavoro e gli studi epidemiologici, le strategie di campionamento devono prevedere campionamenti ripetuti nel tempo per un gran numero di lavoratori.

Scopo

L'obiettivo delle strategie di campionamento ambientale e biologico è quello di valutare l'esposizione dei singoli dipendenti o di valutare le fonti di contaminanti. Il monitoraggio dei dipendenti può essere eseguito per:

  • valutare le esposizioni individuali a sostanze tossiche croniche o acute
  • rispondere ai reclami dei dipendenti su salute e odori
  • creare una linea di base delle esposizioni per un programma di monitoraggio a lungo termine
  • determinare se le esposizioni sono conformi alle normative governative
  • valutare l'efficacia dei controlli ingegneristici o di processo
  • valutare le esposizioni acute per la risposta alle emergenze
  • valutare le esposizioni nei siti di rifiuti pericolosi
  • valutare l'impatto delle pratiche di lavoro sull'esposizione
  • valutare le esposizioni per singole mansioni lavorative
  • indagare su malattie croniche come l'avvelenamento da piombo e mercurio
  • indagare la relazione tra esposizione professionale e malattia
  • effettuare uno studio epidemiologico.

 

Il monitoraggio della sorgente e dell'aria ambiente può essere eseguito per:

  • stabilire la necessità di controlli tecnici come sistemi di ventilazione di scarico locali e involucri
  • valutare l'impatto delle modifiche alle apparecchiature o ai processi
  • valutare l'efficacia dei controlli ingegneristici o di processo
  • valutare le emissioni da apparecchiature o processi
  • valutare la conformità dopo le attività di bonifica come la rimozione dell'amianto e del piombo
  • rispondere all'aria interna, alle malattie della comunità e ai reclami sugli odori
  • valutare le emissioni dai siti di rifiuti pericolosi
  • indagare su una risposta di emergenza
  • effettuare uno studio epidemiologico.

 

Durante il monitoraggio dei dipendenti, il campionamento dell'aria fornisce misure sostitutive della dose risultante dall'esposizione per inalazione. Il monitoraggio biologico può fornire la dose effettiva di una sostanza chimica risultante da tutte le vie di assorbimento, comprese l'inalazione, l'ingestione, l'iniezione e la pelle. Pertanto, il monitoraggio biologico può riflettere in modo più accurato il carico corporeo totale e la dose di un individuo rispetto al monitoraggio dell'aria. Quando la relazione tra esposizione aerea e dose interna è nota, il monitoraggio biologico può essere utilizzato per valutare le esposizioni croniche passate e presenti.

Gli obiettivi del monitoraggio biologico sono elencati nella figura 4.

Figura 4. Obiettivi del monitoraggio biologico.

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Il monitoraggio biologico ha i suoi limiti e dovrebbe essere eseguito solo se raggiunge obiettivi che non possono essere raggiunti con il solo monitoraggio dell'aria (Fiserova-Bergova 1987). È invasivo e richiede che i campioni vengano prelevati direttamente dai lavoratori. I campioni di sangue generalmente forniscono il mezzo biologico più utile da monitorare; tuttavia, il sangue viene prelevato solo se non sono applicabili test non invasivi come l'urina o il respiro espirato. Per la maggior parte delle sostanze chimiche industriali, i dati relativi al destino delle sostanze chimiche assorbite dall'organismo sono incompleti o inesistenti; pertanto, è disponibile solo un numero limitato di metodi di misurazione analitica e molti non sono sensibili o specifici.

I risultati del monitoraggio biologico possono essere molto variabili tra gli individui esposti alle stesse concentrazioni aeree di sostanze chimiche; l'età, la salute, il peso, lo stato nutrizionale, le droghe, il fumo, il consumo di alcol, i farmaci e la gravidanza possono influenzare l'assorbimento, l'assorbimento, la distribuzione, il metabolismo e l'eliminazione delle sostanze chimiche.

 

Cosa assaggiare

La maggior parte degli ambienti professionali ha esposizioni a più contaminanti. Gli agenti chimici vengono valutati sia singolarmente sia come aggressioni multiple simultanee ai lavoratori. Gli agenti chimici possono agire indipendentemente all'interno del corpo o interagire in modo da aumentare l'effetto tossico. La questione di cosa misurare e come interpretare i risultati dipende dal meccanismo biologico di azione degli agenti quando sono all'interno del corpo. Gli agenti possono essere valutati separatamente se agiscono indipendentemente su sistemi di organi completamente diversi, come un irritante per gli occhi e una neurotossina. Se agiscono sullo stesso sistema di organi, come due irritanti respiratori, il loro effetto combinato è importante. Se l'effetto tossico della miscela è la somma degli effetti separati dei singoli componenti, si parla di additivo. Se l'effetto tossico della miscela è maggiore della somma degli effetti dei singoli agenti, il loro effetto combinato è detto sinergico. L'esposizione al fumo di sigaretta e all'inalazione di fibre di amianto comporta un rischio molto maggiore di cancro ai polmoni rispetto a un semplice effetto additivo.

Il campionamento di tutti gli agenti chimici in un posto di lavoro sarebbe costoso e non necessariamente difendibile. L'igienista occupazionale deve dare la priorità alla lunga lista di potenziali agenti in base al pericolo o al rischio per determinare quali agenti ricevono l'attenzione.

I fattori coinvolti nella classificazione delle sostanze chimiche includono:

  • se gli agenti interagiscono in modo indipendente, additivo o sinergico
  • tossicità intrinseca dell'agente chimico
  • quantità utilizzate e generate
  • numero di persone potenzialmente esposte
  • durata prevista e concentrazione dell'esposizione
  • fiducia nei controlli ingegneristici
  • cambiamenti previsti nei processi o nei controlli
  • limiti di esposizione professionale e linee guida.
Dove assaggiare

Per fornire la migliore stima dell'esposizione dei dipendenti, vengono prelevati campioni d'aria nella zona di respirazione del lavoratore (entro un raggio di 30 cm dalla testa) e sono chiamati campioni personali. Per ottenere campioni della zona respiratoria, il dispositivo di campionamento viene posizionato direttamente sul lavoratore per tutta la durata del campionamento. Se i campioni di aria vengono prelevati vicino al lavoratore, al di fuori della zona di respirazione, vengono chiamati campioni di area. I campioni di area tendono a sottostimare le esposizioni personali e non forniscono buone stime dell'esposizione per inalazione. Tuttavia, i campioni di area sono utili per valutare le fonti di contaminanti e misurare i livelli ambientali di contaminanti. I campioni di area possono essere prelevati mentre si cammina attraverso il posto di lavoro con uno strumento portatile o con stazioni di campionamento fisse. Il campionamento dell'area viene abitualmente utilizzato nei siti di abbattimento dell'amianto per il campionamento della bonifica e per le indagini sull'aria interna.

Chi assaggiare

Idealmente, per valutare l'esposizione professionale, ogni lavoratore dovrebbe essere campionato individualmente per più giorni nel corso di settimane o mesi. Tuttavia, a meno che il posto di lavoro non sia piccolo (<10 dipendenti), di solito non è possibile campionare tutti i lavoratori. Per ridurre al minimo l'onere del campionamento in termini di attrezzature e costi e aumentare l'efficacia del programma di campionamento, viene campionato un sottogruppo di dipendenti dal posto di lavoro e i risultati del monitoraggio vengono utilizzati per rappresentare le esposizioni per la forza lavoro più ampia.

Per selezionare i dipendenti che sono rappresentativi della forza lavoro più ampia, un approccio consiste nel classificare i dipendenti in gruppi con esposizioni attese simili, chiamati gruppi di esposizione omogenei (HEG) (Corn 1985). Dopo la formazione degli HEG, un sottoinsieme di lavoratori viene selezionato casualmente da ciascun gruppo per il campionamento. I metodi per determinare le dimensioni del campione appropriate presuppongono una distribuzione lognormale delle esposizioni, un'esposizione media stimata e una deviazione standard geometrica compresa tra 2.2 e 2.5. I dati di campionamento precedenti potrebbero consentire l'utilizzo di una deviazione standard geometrica inferiore. Per classificare i dipendenti in HEG distinti, la maggior parte degli igienisti occupazionali osserva i lavoratori sul posto di lavoro e prevede qualitativamente le esposizioni.

Esistono molti approcci alla formazione di HEG; in generale, i lavoratori possono essere classificati in base alla somiglianza dell'attività lavorativa o alla somiglianza dell'area di lavoro. Quando vengono utilizzate sia la somiglianza del lavoro che dell'area di lavoro, il metodo di classificazione è chiamato zonizzazione (vedi figura 5). Una volta dispersi nell'aria, gli agenti chimici e biologici possono avere modelli di concentrazione spaziale e temporale complessi e imprevedibili in tutto l'ambiente di lavoro. Pertanto, la vicinanza della fonte rispetto al dipendente potrebbe non essere il miglior indicatore della somiglianza dell'esposizione. Le misurazioni dell'esposizione effettuate su lavoratori inizialmente previsti per esposizioni simili possono mostrare che vi è una variazione maggiore tra i lavoratori del previsto. In questi casi, i gruppi di esposizione dovrebbero essere ricostruiti in insiemi più piccoli di lavoratori e il campionamento dovrebbe continuare a verificare che i lavoratori all'interno di ciascun gruppo abbiano effettivamente esposizioni simili (Rappaport 1995).

Figura 5. Fattori coinvolti nella creazione di HEG utilizzando la suddivisione in zone.

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Le esposizioni possono essere stimate per tutti i dipendenti, indipendentemente dal titolo di lavoro o dal rischio, oppure possono essere stimate solo per i dipendenti che si presume abbiano le esposizioni più elevate; questo è chiamato campionamento del caso peggiore. La selezione dei dipendenti per il campionamento nel caso peggiore può essere basata sulla produzione, la vicinanza alla fonte, i dati di campionamento passati, l'inventario e la tossicità chimica. Il metodo del caso peggiore viene utilizzato a fini normativi e non fornisce una misura dell'esposizione media a lungo termine e della variabilità giornaliera. Il campionamento relativo alle attività comporta la selezione di lavoratori con lavori che hanno compiti simili che si verificano su base meno giornaliera.

Ci sono molti fattori che entrano in esposizione e possono influenzare il successo della classificazione HEG, inclusi i seguenti:

  1. I dipendenti raramente svolgono lo stesso lavoro anche quando hanno la stessa descrizione del lavoro e raramente hanno le stesse esposizioni.
  2. Le pratiche di lavoro dei dipendenti possono alterare in modo significativo l'esposizione.
  3. I lavoratori che sono mobili nell'area di lavoro possono essere imprevedibilmente esposti a diverse fonti di contaminanti durante il giorno.
  4. Il movimento dell'aria in un luogo di lavoro può aumentare in modo imprevedibile l'esposizione dei lavoratori che si trovano a una distanza considerevole da una fonte.
  5. Le esposizioni possono essere determinate non dalle mansioni lavorative ma dall'ambiente di lavoro.

 

Durata del campione

Le concentrazioni di agenti chimici nei campioni di aria vengono misurate direttamente in campo, ottenendo risultati immediati (real-time o grab), oppure raccolte nel tempo in campo su terreni di campionamento o in sacchi di campionamento e misurate in laboratorio (integrato ) (Lynch 1995). Il vantaggio del campionamento in tempo reale è che i risultati vengono ottenuti rapidamente in loco e possono acquisire misurazioni di esposizioni acute a breve termine. Tuttavia, i metodi in tempo reale sono limitati perché non sono disponibili per tutti i contaminanti preoccupanti e potrebbero non essere sufficientemente sensibili dal punto di vista analitico o accurati per quantificare i contaminanti mirati. Il campionamento in tempo reale potrebbe non essere applicabile quando l'igienista del lavoro è interessato alle esposizioni croniche e richiede misurazioni della media ponderata nel tempo da confrontare con gli OEL.

Il campionamento in tempo reale viene utilizzato per valutazioni di emergenza, ottenere stime grezze della concentrazione, rilevamento di perdite, monitoraggio dell'aria ambiente e della sorgente, valutazione dei controlli tecnici, monitoraggio delle esposizioni a breve termine inferiori a 15 minuti, monitoraggio delle esposizioni episodiche, monitoraggio di sostanze chimiche altamente tossiche ( monossido di carbonio), miscele esplosive e monitoraggio dei processi. I metodi di campionamento in tempo reale possono catturare concentrazioni variabili nel tempo e fornire informazioni qualitative e quantitative immediate. Il campionamento integrato dell'aria viene solitamente eseguito per il monitoraggio personale, il campionamento dell'area e per confrontare le concentrazioni con gli OEL medi ponderati nel tempo. I vantaggi del campionamento integrato sono che i metodi sono disponibili per un'ampia varietà di contaminanti; può essere utilizzato per identificare sconosciuti; l'accuratezza e la specificità sono elevate e i limiti di rilevamento sono generalmente molto bassi. I campioni integrati che vengono analizzati in un laboratorio devono contenere abbastanza contaminanti per soddisfare i requisiti analitici minimi rilevabili; pertanto, i campioni vengono raccolti in un periodo di tempo predeterminato.

Oltre ai requisiti analitici di un metodo di campionamento, la durata del campionamento dovrebbe essere abbinata allo scopo del campionamento. Per il campionamento alla fonte, la durata si basa sul processo o sul tempo di ciclo o quando sono previsti picchi di concentrazione. Per il campionamento dei picchi, i campioni devono essere raccolti a intervalli regolari durante il giorno per ridurre al minimo i bias e identificare i picchi imprevedibili. Il periodo di campionamento dovrebbe essere sufficientemente breve da identificare i picchi fornendo al contempo un riflesso del periodo di esposizione effettivo.

Per il campionamento personale, la durata è abbinata al limite di esposizione professionale, alla durata dell'attività o all'effetto biologico previsto. I metodi di campionamento in tempo reale sono utilizzati per valutare le esposizioni acute a sostanze irritanti, asfissianti, sensibilizzanti e agenti allergenici. Il cloro, il monossido di carbonio e l'idrogeno solforato sono esempi di sostanze chimiche che possono esercitare i loro effetti rapidamente ea concentrazioni relativamente basse.

Gli agenti di malattie croniche come il piombo e il mercurio vengono solitamente campionati per un intero turno (sette ore o più per campione), utilizzando metodi di campionamento integrati. Per valutare le esposizioni a turno intero, l'igienista occupazionale utilizza un singolo campione o una serie di campioni consecutivi che coprono l'intero turno. La durata del campionamento per le esposizioni che si verificano per meno di un intero turno è solitamente associata a particolari compiti o processi. I lavoratori edili, il personale addetto alla manutenzione degli interni e gli addetti alla manutenzione stradale sono esempi di lavori con esposizioni legate a compiti.

Quanti campioni e quanto spesso campionare?

Le concentrazioni di contaminanti possono variare di minuto in minuto, di giorno in giorno e di stagione in stagione, e la variabilità può verificarsi tra individui e all'interno di un individuo. La variabilità dell'esposizione influenza sia il numero di campioni che l'accuratezza dei risultati. Le variazioni nell'esposizione possono derivare da diverse pratiche di lavoro, cambiamenti nelle emissioni inquinanti, volume di sostanze chimiche utilizzate, quote di produzione, ventilazione, variazioni di temperatura, mobilità dei lavoratori e assegnazioni di compiti. La maggior parte delle campagne di campionamento viene eseguita per un paio di giorni all'anno; pertanto, le misurazioni ottenute non sono rappresentative dell'esposizione. Il periodo durante il quale i campioni vengono raccolti è molto breve rispetto al periodo non campionato; l'igienista del lavoro deve estrapolare dal periodo campionato a quello non campionato. Per il monitoraggio dell'esposizione a lungo termine, ciascun lavoratore selezionato da un HEG dovrebbe essere campionato più volte nel corso di settimane o mesi e le esposizioni dovrebbero essere caratterizzate per tutti i turni. Mentre il turno diurno può essere il più impegnativo, il turno di notte può avere la minima supervisione e potrebbero esserci errori nelle pratiche lavorative.

Tecniche di misurazione

Campionamento attivo e passivo

I contaminanti vengono raccolti sui mezzi di campionamento estraendo attivamente un campione d'aria attraverso il mezzo o consentendo passivamente all'aria di raggiungere il mezzo. Il campionamento attivo utilizza una pompa alimentata a batteria e il campionamento passivo utilizza la diffusione o la gravità per portare i contaminanti nel mezzo di campionamento. Gas, vapori, particolato e bioaerosol sono tutti raccolti mediante metodi di campionamento attivo; gas e vapori possono anche essere raccolti mediante campionamento per diffusione passiva.

Per i gas, i vapori e la maggior parte delle particelle, una volta raccolto il campione, viene misurata la massa del contaminante e la concentrazione viene calcolata dividendo la massa per il volume dell'aria campionata. Per gas e vapori, la concentrazione è espressa in parti per milione (ppm) o mg/m3, e per le particelle la concentrazione è espressa in mg/m3 (Dinardi 1995).

Nel campionamento integrato, le pompe di campionamento dell'aria sono componenti critici del sistema di campionamento poiché le stime della concentrazione richiedono la conoscenza del volume dell'aria campionata. Le pompe vengono selezionate in base alla portata desiderata, alla facilità di manutenzione e calibrazione, alle dimensioni, al costo e all'idoneità per ambienti pericolosi. Il criterio di selezione principale è la portata: le pompe a bassa portata (da 0.5 a 500 ml/min) vengono utilizzate per il campionamento di gas e vapori; le pompe ad alta portata (da 500 a 4,500 ml/min) vengono utilizzate per il campionamento di particolato, bioaerosol e gas e vapori. Per assicurare volumi di campione accurati, le pompe devono essere calibrate accuratamente. La calibrazione viene eseguita utilizzando standard primari come misuratori di bolle di sapone manuali o elettronici, che misurano direttamente il volume, o metodi secondari come misuratori di test a umido, contatori di gas secco e rotametri di precisione che sono calibrati rispetto a metodi primari.

Gas e vapori: mezzi di campionamento

Gas e vapori vengono raccolti utilizzando tubi assorbenti solidi porosi, impinger, monitor passivi e sacchi. I tubi assorbenti sono tubi di vetro cavi che sono stati riempiti con un solido granulare che consente l'adsorbimento di sostanze chimiche inalterate sulla sua superficie. Gli assorbenti solidi sono specifici per gruppi di composti; i sorbenti comunemente usati includono carbone, gel di silice e Tenax. L'assorbente di carbone, una forma amorfa di carbonio, è elettricamente non polare e adsorbe preferenzialmente gas e vapori organici. Il gel di silice, una forma amorfa di silice, viene utilizzato per raccogliere composti organici polari, ammine e alcuni composti inorganici. A causa della sua affinità per i composti polari, adsorbe il vapore acqueo; pertanto, a un'umidità elevata, l'acqua può spostare le sostanze chimiche di interesse meno polari dal gel di silice. Tenax, un polimero poroso, viene utilizzato per il campionamento di concentrazioni molto basse di composti organici volatili non polari.

La capacità di catturare con precisione i contaminanti nell'aria ed evitare la perdita di contaminanti dipende dalla velocità di campionamento, dal volume di campionamento e dalla volatilità e concentrazione del contaminante aereo. L'efficienza di raccolta degli adsorbenti solidi può essere influenzata negativamente dall'aumento di temperatura, umidità, portata, concentrazione, dimensione delle particelle di adsorbente e numero di sostanze chimiche concorrenti. Man mano che l'efficienza della raccolta diminuisce, le sostanze chimiche andranno perse durante il campionamento e le concentrazioni saranno sottostimate. Per rilevare la perdita chimica o la rottura, i tubi assorbenti solidi hanno due sezioni di materiale granulare separate da un tappo di schiuma. La sezione anteriore viene utilizzata per la raccolta del campione e la sezione posteriore viene utilizzata per determinare la penetrazione. La penetrazione si verifica quando almeno dal 20 al 25% del contaminante è presente nella sezione posteriore del tubo. L'analisi dei contaminanti da assorbenti solidi richiede l'estrazione del contaminante dal mezzo utilizzando un solvente. Per ogni lotto di tubi assorbenti e sostanze chimiche raccolte, il laboratorio deve determinare l'efficienza di desorbimento, l'efficienza di rimozione delle sostanze chimiche dall'assorbente da parte del solvente. Per carbone e gel di silice, il solvente più comunemente usato è il solfuro di carbonio. Per Tenax, le sostanze chimiche vengono estratte utilizzando il desorbimento termico direttamente in un gascromatografo.

Gli impinger sono solitamente bottiglie di vetro con un tubo di ingresso che consente all'aria di essere aspirata nella bottiglia attraverso una soluzione che raccoglie i gas e i vapori per assorbimento invariato in soluzione o per reazione chimica. Gli impinger vengono utilizzati sempre meno nel monitoraggio sul posto di lavoro, in particolare per il campionamento personale, perché possono rompersi e il mezzo liquido può riversarsi sul dipendente. Ci sono una varietà di tipi di gorgogliatori, tra cui bottiglie di lavaggio a gas, assorbitori a spirale, colonne di perline di vetro, gorgogliatori nani e gorgogliatori fritti. Tutti gli impinger possono essere utilizzati per raccogliere campioni di area; il impinger più comunemente usato, il midget impinger, può essere utilizzato anche per il campionamento personale.

I monitor passivi o di diffusione sono piccoli, non hanno parti mobili e sono disponibili sia per contaminanti organici che inorganici. La maggior parte dei monitor organici utilizza carbone attivo come mezzo di raccolta. In teoria, qualsiasi composto che può essere campionato da un tubo assorbente di carbone e da una pompa può essere campionato utilizzando un monitor passivo. Ogni monitor ha una geometria dal design unico per fornire una frequenza di campionamento efficace. Il campionamento inizia quando il coperchio del monitor viene rimosso e termina quando il coperchio viene riposizionato. La maggior parte dei monitor di diffusione sono accurati per esposizioni medie ponderate nel tempo di otto ore e non sono appropriati per esposizioni a breve termine.

I sacchetti di campionamento possono essere utilizzati per raccogliere campioni integrati di gas e vapori. Hanno proprietà di permeabilità e adsorbimento che consentono la conservazione per un giorno con perdite minime. I sacchetti sono realizzati in Teflon (politetrafluoroetilene) e Tedlar (polivinilfluoruro).

Mezzo di campionamento: materiali particolati

Il campionamento professionale per materiali particolati, o aerosol, è attualmente in uno stato di cambiamento; i metodi di campionamento tradizionali saranno infine sostituiti da metodi di campionamento selettivo della dimensione delle particelle (PSS). Verranno discussi per primi i metodi di campionamento tradizionali, seguiti dai metodi PSS.

I mezzi più comunemente usati per la raccolta degli aerosol sono i filtri in fibra oa membrana; la rimozione dell'aerosol dal flusso d'aria avviene per collisione e attaccamento delle particelle alla superficie dei filtri. La scelta del mezzo filtrante dipende dalle proprietà fisiche e chimiche degli aerosol da campionare, dal tipo di campionatore e dal tipo di analisi. Quando si selezionano i filtri, è necessario valutarne l'efficienza di raccolta, la caduta di pressione, l'igroscopicità, la contaminazione di fondo, la resistenza e la dimensione dei pori, che possono variare da 0.01 a 10 μm. I filtri a membrana sono prodotti in una varietà di dimensioni dei pori e sono generalmente realizzati in estere di cellulosa, cloruro di polivinile o politetrafluoroetilene. La raccolta delle particelle avviene sulla superficie del filtro; pertanto, i filtri a membrana vengono solitamente utilizzati nelle applicazioni in cui verrà eseguita la microscopia. I filtri in esteri misti di cellulosa possono essere facilmente sciolti con acido e sono solitamente utilizzati per la raccolta di metalli per l'analisi mediante assorbimento atomico. I filtri Nucleopore (policarbonato) sono molto resistenti e termicamente stabili e vengono utilizzati per il campionamento e l'analisi delle fibre di amianto mediante microscopia elettronica a trasmissione. I filtri in fibra sono generalmente realizzati in fibra di vetro e vengono utilizzati per campionare aerosol come pesticidi e piombo.

Per le esposizioni professionali agli aerosol, è possibile campionare un volume noto di aria attraverso i filtri, è possibile misurare l'aumento totale di massa (analisi gravimetrica) (mg/m3 aria), si può contare il numero totale di particelle (fibre/cc) o si possono identificare gli aerosol (analisi chimica). Per i calcoli di massa, è possibile misurare la polvere totale che entra nel campionatore o solo la frazione respirabile. Per la polvere totale, l'aumento di massa rappresenta l'esposizione dalla deposizione in tutte le parti del tratto respiratorio. I campionatori di polvere totale sono soggetti a errori dovuti a forti venti che passano attraverso il campionatore e all'errato orientamento del campionatore. I venti forti e i filtri rivolti verso l'alto possono causare la raccolta di particelle extra e una sovrastima dell'esposizione.

Per il campionamento della polvere respirabile, l'aumento di massa rappresenta l'esposizione dalla deposizione nella regione di scambio gassoso (alveolare) del tratto respiratorio. Per raccogliere solo la frazione respirabile, viene utilizzato un preclassificatore chiamato ciclone per alterare la distribuzione della polvere nell'aria presentata al filtro. Gli aerosol vengono aspirati nel ciclone, accelerati e fatti roteare, provocando l'espulsione delle particelle più pesanti verso il bordo del flusso d'aria e la loro caduta in una sezione di rimozione nella parte inferiore del ciclone. Le particelle respirabili inferiori a 10 μm rimangono nel flusso d'aria e vengono aspirate e raccolte sul filtro per la successiva analisi gravimetrica.

Gli errori di campionamento riscontrati durante l'esecuzione del campionamento delle polveri totali e respirabili determinano misurazioni che non riflettono accuratamente l'esposizione o si riferiscono a effetti nocivi per la salute. Pertanto, il PSS è stato proposto per ridefinire la relazione tra dimensione delle particelle, impatto negativo sulla salute e metodo di campionamento. Nel campionamento PSS, la misurazione delle particelle è correlata alle dimensioni associate a specifici effetti sulla salute. L'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e l'ACGIH hanno proposto tre frazioni di massa del particolato: massa del particolato inalabile (IPM), massa del particolato toracico (TPM) e massa del particolato respirabile (RPM). IPM si riferisce alle particelle che possono entrare attraverso il naso e la bocca e sostituirebbero la tradizionale frazione di massa totale. TPM si riferisce a particelle che possono penetrare nel sistema respiratorio superiore oltre la laringe. RPM si riferisce a particelle che sono in grado di depositarsi nella regione di scambio gassoso del polmone e sostituirebbe l'attuale frazione di massa respirabile. L'adozione pratica del campionamento PSS richiede lo sviluppo di nuovi metodi di campionamento dell'aerosol e limiti di esposizione professionale specifici per PSS.

Terreni di campionamento: materiali biologici

Esistono pochi metodi standardizzati per il campionamento di materiale biologico o bioaerosol. Sebbene i metodi di campionamento siano simili a quelli utilizzati per altri particolati aerodispersi, la vitalità della maggior parte dei bioaerosol deve essere preservata per garantire la coltivabilità in laboratorio. Pertanto, sono più difficili da raccogliere, archiviare e analizzare. La strategia per il campionamento dei bioaerosol prevede la raccolta direttamente su agar nutriente semisolido o la piastratura dopo la raccolta in fluidi, l'incubazione per diversi giorni e l'identificazione e la quantificazione delle cellule che sono cresciute. I cumuli di cellule che si sono moltiplicati sull'agar possono essere contati come unità formanti colonie (CFU) per batteri o funghi vitali e unità formanti placche (PFU) per virus attivi. Ad eccezione delle spore, i filtri non sono raccomandati per la raccolta di bioaerosol perché la disidratazione provoca danni cellulari.

I microrganismi aerosol vitali vengono raccolti utilizzando impinger interamente in vetro (AGI-30), campionatori a fessura e impattatori inerziali. Gli impinger raccolgono i bioaerosol nel liquido e il campionatore a fessura raccoglie i bioaerosol sui vetrini a volumi e portate elevati. L'impattatore viene utilizzato da uno a sei stadi, ciascuno contenente una capsula di Petri, per consentire la separazione delle particelle in base alle dimensioni.

L'interpretazione dei risultati del campionamento deve essere effettuata caso per caso poiché non esistono limiti di esposizione professionale. I criteri di valutazione devono essere determinati prima del campionamento; per le indagini sull'aria interna, in particolare, i campioni prelevati all'esterno dell'edificio vengono utilizzati come riferimento di base. Una regola empirica è che le concentrazioni dovrebbero essere dieci volte il fondo per sospettare contaminazione. Quando si utilizzano tecniche di piastramento delle colture, le concentrazioni sono probabilmente sottostimate a causa delle perdite di vitalità durante il campionamento e l'incubazione.

Campionamento cutaneo e superficiale

Non esistono metodi standard per valutare l'esposizione cutanea alle sostanze chimiche e prevedere la dose. Il campionamento della superficie viene eseguito principalmente per valutare le pratiche di lavoro e identificare potenziali fonti di assorbimento cutaneo e ingestione. Per valutare il potenziale cutaneo e di ingestione vengono utilizzati due tipi di metodi di campionamento della superficie: metodi diretti, che prevedono il campionamento della pelle di un lavoratore, e metodi indiretti, che comportano il campionamento delle superfici strofinate.

Il campionamento diretto della pelle comporta il posizionamento di garze sulla pelle per assorbire le sostanze chimiche, il risciacquo della pelle con solventi per rimuovere i contaminanti e l'utilizzo della fluorescenza per identificare la contaminazione della pelle. I tamponi di garza sono posizionati su diverse parti del corpo e sono lasciati esposti o sono posti sotto i dispositivi di protezione individuale. Al termine della giornata lavorativa gli assorbenti vengono rimossi e analizzati in laboratorio; la distribuzione delle concentrazioni da diverse parti del corpo viene utilizzata per identificare le aree di esposizione cutanea. Questo metodo è economico e facile da eseguire; tuttavia, i risultati sono limitati perché le garze non sono buoni modelli fisici delle proprietà di assorbimento e ritenzione della pelle e le concentrazioni misurate non sono necessariamente rappresentative dell'intero corpo.

I risciacqui cutanei comportano la pulizia della pelle con solventi o l'inserimento delle mani in sacchetti di plastica riempiti di solventi per misurare la concentrazione di sostanze chimiche sulla superficie. Questo metodo può sottostimare la dose perché viene raccolta solo la frazione non assorbita delle sostanze chimiche.

Il monitoraggio della fluorescenza viene utilizzato per identificare l'esposizione cutanea per sostanze chimiche che emettono naturalmente fluorescenza, come gli aromatici polinucleari, e per identificare le esposizioni per sostanze chimiche in cui sono stati aggiunti intenzionalmente composti fluorescenti. La pelle viene scansionata con una luce ultravioletta per visualizzare la contaminazione. Questa visualizzazione fornisce ai lavoratori la prova dell'effetto delle pratiche lavorative sull'esposizione; sono in corso ricerche per quantificare l'intensità della fluorescenza e metterla in relazione con la dose.

I metodi di campionamento con strofinamento indiretto comportano l'uso di garze, filtri in fibra di vetro o filtri di carta di cellulosa per pulire l'interno di guanti o respiratori o la parte superiore delle superfici. È possibile aggiungere solventi per aumentare l'efficienza della raccolta. Le garze oi filtri vengono poi analizzati in laboratorio. Per standardizzare i risultati e consentire il confronto tra i campioni, viene utilizzato un modello quadrato per campionare un campione di 100 cm2 la zona.

Mezzi biologici

I campioni di sangue, urina e aria espirata sono i campioni più adatti per il monitoraggio biologico di routine, mentre i capelli, il latte, la saliva e le unghie sono usati meno frequentemente. Il monitoraggio biologico viene eseguito raccogliendo campioni di sangue e urina sfusi sul posto di lavoro e analizzandoli in laboratorio. I campioni di aria espirata vengono raccolti in sacche di Tedlar, pipette di vetro appositamente progettate o tubi assorbenti, e vengono analizzati sul campo utilizzando strumenti a lettura diretta o in laboratorio. I campioni di sangue, urina e aria espirata vengono utilizzati principalmente per misurare il composto originario invariato (la stessa sostanza chimica che viene campionata nell'aria sul posto di lavoro), il suo metabolita o un cambiamento biochimico (intermedio) che è stato indotto nel corpo. Ad esempio, il piombo composto originario viene misurato nel sangue per valutare l'esposizione al piombo, il metabolita acido mandelico viene misurato nelle urine sia per lo stirene che per l'etilbenzene e la carbossiemoglobina è l'intermedio misurato nel sangue per l'esposizione sia al monossido di carbonio che al cloruro di metilene. Per il monitoraggio dell'esposizione, la concentrazione di un determinante ideale sarà altamente correlata con l'intensità dell'esposizione. Per il monitoraggio medico, la concentrazione di un determinante ideale sarà altamente correlata con la concentrazione dell'organo bersaglio.

La tempistica della raccolta dei campioni può influire sull'utilità delle misurazioni; i campioni dovrebbero essere raccolti nei momenti che riflettono nel modo più accurato l'esposizione. La tempistica è correlata all'emivita biologica di escrezione di una sostanza chimica, che riflette la rapidità con cui una sostanza chimica viene eliminata dal corpo; questo può variare da ore ad anni. Le concentrazioni negli organi bersaglio di sostanze chimiche con emivite biologiche brevi seguono da vicino la concentrazione ambientale; le concentrazioni di organi bersaglio di sostanze chimiche con lunghe emivite biologiche fluttuano molto poco in risposta alle esposizioni ambientali. Per le sostanze chimiche con un'emivita biologica breve, inferiore a tre ore, viene prelevato un campione immediatamente alla fine della giornata lavorativa, prima che le concentrazioni diminuiscano rapidamente, per riflettere l'esposizione in quel giorno. I campioni possono essere prelevati in qualsiasi momento per sostanze chimiche con tempi di dimezzamento lunghi, come i bifenili policlorurati e il piombo.

Monitor in tempo reale

Gli strumenti a lettura diretta forniscono la quantificazione in tempo reale dei contaminanti; il campione viene analizzato all'interno dell'apparecchiatura e non richiede analisi di laboratorio fuori sede (Maslansky e Maslansky 1993). I composti possono essere misurati senza prima raccoglierli su supporti separati, quindi spedirli, conservarli e analizzarli. La concentrazione viene letta direttamente da un misuratore, display, registratore a nastro e data logger o da un cambio di colore. Gli strumenti a lettura diretta sono utilizzati principalmente per gas e vapori; sono disponibili alcuni strumenti per il monitoraggio del particolato. Gli strumenti variano in termini di costo, complessità, affidabilità, dimensioni, sensibilità e specificità. Includono dispositivi semplici, come tubi colorimetrici, che utilizzano un cambiamento di colore per indicare la concentrazione; strumenti dedicati specifici per una sostanza chimica, come indicatori di monossido di carbonio, indicatori di gas combustibili (esplosimetri) e misuratori di vapori di mercurio; e strumenti di rilevamento, come gli spettrometri a infrarossi, che schermano grandi gruppi di sostanze chimiche. Gli strumenti a lettura diretta utilizzano una varietà di metodi fisici e chimici per analizzare gas e vapori, tra cui conducibilità, ionizzazione, potenziometria, fotometria, traccianti radioattivi e combustione.

Gli strumenti portatili a lettura diretta comunemente usati includono gascromatografi alimentati a batteria, analizzatori di vapori organici e spettrometri a infrarossi. I gascromatografi e i rilevatori di vapori organici sono utilizzati principalmente per il monitoraggio ambientale nei siti di rifiuti pericolosi e per il monitoraggio dell'aria ambiente della comunità. I gascromatografi con rivelatori appropriati sono specifici e sensibili e possono quantificare le sostanze chimiche a concentrazioni molto basse. Gli analizzatori di vapori organici vengono solitamente utilizzati per misurare classi di composti. Gli spettrometri a infrarossi portatili sono utilizzati principalmente per il monitoraggio professionale e il rilevamento delle perdite perché sono sensibili e specifici per un'ampia gamma di composti.

Sono disponibili piccoli monitor personali a lettura diretta per alcuni gas comuni (cloro, acido cianidrico, acido solfidrico, idrazina, ossigeno, fosgene, anidride solforosa, biossido di azoto e monossido di carbonio). Accumulano misurazioni della concentrazione nel corso della giornata e possono fornire una lettura diretta della concentrazione media ponderata nel tempo, oltre a fornire un profilo dettagliato dei contaminanti per la giornata.

I tubi colorimetrici (tubi rivelatori) sono semplici da usare, economici e disponibili per un'ampia varietà di prodotti chimici. Possono essere utilizzati per identificare rapidamente le classi di contaminanti dell'aria e fornire stime approssimative delle concentrazioni che possono essere utilizzate per determinare le portate ei volumi delle pompe. I tubi colorimetrici sono tubi di vetro riempiti con materiale granulare solido che è stato impregnato di un agente chimico che può reagire con un contaminante e creare un cambiamento di colore. Dopo che le due estremità sigillate di un tubo sono state aperte, un'estremità del tubo viene inserita in una pompa a mano. Il volume raccomandato di aria contaminata viene campionato attraverso il tubo utilizzando un numero specificato di corse della pompa per una particolare sostanza chimica. Sul tubo si produce un cambiamento di colore o una macchia, di solito entro due minuti, e la durata della macchia è proporzionale alla concentrazione. Alcuni tubi colorimetrici sono stati adattati per campionamenti di lunga durata e vengono utilizzati con pompe a batteria che possono funzionare per almeno otto ore. Il cambiamento di colore prodotto rappresenta una concentrazione media ponderata nel tempo. I tubi colorimetrici sono adatti sia per l'analisi qualitativa che quantitativa; tuttavia, la loro specificità e accuratezza è limitata. La precisione dei tubi colorimetrici non è così elevata come quella dei metodi di laboratorio o di molti altri strumenti in tempo reale. Esistono centinaia di tubi, molti dei quali hanno sensibilità incrociate e possono rilevare più di una sostanza chimica. Ciò può causare interferenze che modificano le concentrazioni misurate.

I monitor di aerosol a lettura diretta non sono in grado di distinguere tra contaminanti, sono solitamente utilizzati per il conteggio o il dimensionamento delle particelle e sono utilizzati principalmente per lo screening, non per determinare TWA o esposizioni acute. Gli strumenti in tempo reale utilizzano proprietà ottiche o elettriche per determinare la massa totale e respirabile, il conteggio delle particelle e la dimensione delle particelle. I monitor per aerosol a dispersione di luce, o fotometri per aerosol, rilevano la luce diffusa dalle particelle mentre attraversano un volume nell'apparecchiatura. All'aumentare del numero di particelle, la quantità di luce diffusa aumenta ed è proporzionale alla massa. I monitor di aerosol a dispersione di luce non possono essere utilizzati per distinguere tra i tipi di particelle; se invece vengono utilizzati in un ambiente di lavoro dove è presente un numero limitato di polveri, la massa può essere attribuita ad un particolare materiale. I monitor di aerosol fibrosi vengono utilizzati per misurare la concentrazione nell'aria di particelle come l'amianto. Le fibre sono allineate in un campo elettrico oscillante e sono illuminate con un laser a elio neon; gli impulsi di luce risultanti vengono rilevati da un tubo fotomoltiplicatore. I fotometri ad attenuazione della luce misurano l'estinzione della luce da parte delle particelle; il rapporto tra luce incidente e luce misurata è proporzionale alla concentrazione.

Tecniche analitiche

Esistono molti metodi disponibili per l'analisi dei campioni di laboratorio per i contaminanti. Alcune delle tecniche più comunemente utilizzate per quantificare gas e vapori nell'aria includono la gascromatografia, la spettrometria di massa, l'assorbimento atomico, la spettroscopia infrarossa e UV e la polarografia.

La gascromatografia è una tecnica utilizzata per separare e concentrare sostanze chimiche in miscele per la successiva analisi quantitativa. Il sistema è costituito da tre componenti principali: il sistema di iniezione del campione, una colonna e un rivelatore. Un campione liquido o gassoso viene iniettato utilizzando una siringa, in un flusso d'aria che trasporta il campione attraverso una colonna in cui i componenti vengono separati. La colonna è piena di materiali che interagiscono in modo diverso con diverse sostanze chimiche e rallenta il movimento delle sostanze chimiche. L'interazione differenziale fa sì che ogni sostanza chimica viaggi attraverso la colonna a una velocità diversa. Dopo la separazione, le sostanze chimiche entrano direttamente in un rivelatore, come un rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID), un rivelatore a fotoionizzazione (PID) o un rivelatore a cattura di elettroni (ECD); un segnale proporzionale alla concentrazione viene registrato su un registratore grafico. Il FID è utilizzato per quasi tutti i composti organici, inclusi: aromatici, idrocarburi a catena lineare, chetoni e alcuni idrocarburi clorurati. La concentrazione è misurata dall'aumento del numero di ioni prodotti quando un idrocarburo volatile viene bruciato da una fiamma di idrogeno. Il PID è utilizzato per sostanze organiche e alcune sostanze inorganiche; è particolarmente utile per composti aromatici come il benzene e può rilevare idrocarburi alifatici, aromatici e alogenati. La concentrazione è misurata dall'aumento del numero di ioni prodotti quando il campione viene bombardato dalla radiazione ultravioletta. L'ECD viene utilizzato principalmente per sostanze chimiche contenenti alogeni; dà una risposta minima agli idrocarburi, alcoli e chetoni. La concentrazione è misurata dal flusso di corrente tra due elettrodi causato dalla ionizzazione del gas per radioattività.

Lo spettrofotometro di massa viene utilizzato per analizzare miscele complesse di sostanze chimiche presenti in tracce. È spesso abbinato a un gascromatografo per la separazione e la quantificazione di diversi contaminanti.

La spettroscopia di assorbimento atomico viene utilizzata principalmente per la quantificazione di metalli come il mercurio. L'assorbimento atomico è l'assorbimento della luce di una particolare lunghezza d'onda da parte di un atomo libero allo stato fondamentale; la quantità di luce assorbita è correlata alla concentrazione. La tecnica è altamente specifica, sensibile e rapida ed è direttamente applicabile a circa 68 elementi. I limiti di rilevamento sono nell'intervallo da sub-ppb a low-ppm.

L'analisi a infrarossi è una tecnica potente, sensibile, specifica e versatile. Utilizza l'assorbimento dell'energia infrarossa per misurare molte sostanze chimiche inorganiche e organiche; la quantità di luce assorbita è proporzionale alla concentrazione. Lo spettro di assorbimento di un composto fornisce informazioni che ne consentono l'identificazione e la quantificazione.

La spettroscopia di assorbimento UV viene utilizzata per l'analisi di idrocarburi aromatici quando le interferenze sono note per essere basse. La quantità di assorbimento della luce UV è direttamente proporzionale alla concentrazione.

I metodi polarografici si basano sull'elettrolisi di una soluzione campione utilizzando un elettrodo facilmente polarizzato e un elettrodo non polarizzabile. Sono utilizzati per l'analisi qualitativa e quantitativa di aldeidi, idrocarburi clorurati e metalli.

 

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Leggi 13401 volte Ultima modifica giovedì 13 ottobre 2011 20:43

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