Ocena zanieczyszczenia powietrza

 

W Polsce, warunki pobierania próbek powietrza na stanowiskach pracy w odniesieniu do mikroorganizmów (ich całkowitej liczby oraz liczby drobnoustrojów zdolnych do wzrostu) i endotoksyn bakteryjnych są określone w normach PN-EN 13098, PN-EN 14031 i PN-EN 14042.

 

Norma PN-EN 13098 przyjęta przez Polski Komitet Normalizacyjny (PKN) w 2002r. (i zastąpiona w 2007r.): „Powietrze na stanowiskach pracy – Wytyczne dotyczące pomiaru mikroorganizmów i endotoksyn zawieszonych w powietrzu”, zawiera podstawowe definicje, podaje zalecenia dotyczące pobierania próbek metodami wolumetrycznymi, dopuszczając możliwość oceny stopnia mikrobiologicznego skażenia powietrza przez oznaczenie składników komórek mikroorganizmów (endotoksyn, glukanów) oraz pierwotnych (np. ATP) i wtórnych (np. mikotoksyny) metabolitów.

 

Norma PN-EN 14031 przyjęta przez Polski Komitet Normalizacyjny (PKN) w 2004r. (i zastąpiona w 2006r.): „Powietrze na stanowiskach pracy – Oznaczanie endotoksyn zawieszonych w powietrzu”,  precyzuje zalecenia dotyczące oceny narażenia na endotoksyny obecne w powietrzu na stanowiskach pracy. Norma ta opisuje metody pobierania, transportu, przechowywania i oznaczania tych immunologicznie reaktywnych składników bioaerozolu.

 

Norma PN-EN 14042 przyjęta przez Polski Komitet Normalizacyjny (PKN) w 2004r. (i zastąpiona w 2010r.): „Powietrze na stanowiskach pracy – Przewodnik użytkowania i stosowania procedur do oceny narażenia na czynniki chemiczne i biologiczne”, zawiera wytyczne dotyczące procedur wyboru, zastosowania i obsługi przyrządów pomiarowych wykorzystywanych do pobierania czynników chemicznych i biologicznych na stanowiskach pracy, w środowisku zewnętrznym i nieprzemysłowym środowisku wnętrz. Podaje ona zasady doboru procedur pomiarowych, charakterystyki działania przyrządów pomiarowych wraz z opisem metod pobierania oraz praktyczne zasady ich stosowania w pomiarach indywidualnych i stacjonarnych. W odniesieniu do SCB omawia metody pomiaru zawieszonych w powietrzu mikroorganizmów i endotoksyn z zastosowaniem impaktorów, impingerów i poborników z filtrem.

 

Pobieranie próbek bioaerozoli ma na celu sprawne i wydajne wychwycenie możliwie wszystkich cząstek biologicznych z powietrza, a następnie zgromadzenie w taki sposób, by umożliwić ich późniejszą detekcję, tj. bez zmiany i/lub uszkodzenia ich struktury oraz przy zachowaniu ich zdolności do wzrostu na odpowiednim podłożu mikrobiologicznym.

Zgodnie z normą PN-EN 13098 próbka powietrza przeznaczona do badań mikrobiologicznych powinna być reprezentatywna dla danego stanowiska pracy, pobrana w strefie oddychania pracownika (ok.1 - 1,5 m od poziomu podłogi), pobrana w odpowiednim czasie, o dokładnie określonej pobranej objętości powietrza i pobrana aseptycznie.

 


 

Podczas pobierania próbek powietrza należy uwzględnić warunki mikroklimatu (temperatura, wilgotność), ilości osób przebywających w danym pomieszczeniu, intensywność ich przemieszczania się oraz sprawność systemu wentylacyjnego. Próbki bioaerozoli nie powinny być pobierane podczas opadów atmosferycznych oraz gdy temperatura powietrza jest poniżej 0oC.

 


 

Metody pobierania cząstek bioaerozoli są determinowane przez ich fizyczne i biologiczne właściwości. Proces ten ma na celu wychwyt jak największej liczby cząstek biologicznych z powietrza, a następnie zgromadzenie ich (bez zmiany i uszkodzenia ich struktury) w taki sposób, by umożliwić późniejszą analizę. Współczesne wymogi techniczne badań mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza zalecają stosowanie metod wolumetrycznych, polegających na aktywnym pobieraniu próbki powietrza o określonej objętości

 

Najczęściej wykorzystywane techniki pobierania próbek bioaerozoli:

 

  • Impakcja, w której separacja i wychwyt cząstek ze strumienia powietrza na stałe podłoże, np. pożywkę mikrobiologiczną, następuje na skutek siły inercji.

Impakcja jest jedną z najczęściej stosowanych metod pobierania próbek bioaerozoli. W impaktorach, strumień powietrza przechodząc przez otwór wlotowy przyrządu pomiarowego ulega gwałtownej zmianie (najczęściej pod kątem 900) co do kierunku swego ruchu. Cząstki o większej masie, w wyniku działania siły inercji wypadają ze strugi powietrza na powierzchnię wychwytu, a cząstki drobniejsze, nadal utrzymujące się w strudze, przechodzą wraz ze strumieniem powietrza na zewnątrz przyrządu lub kolejne piętra impaktora.

 

                                                                                                             

                                             Impakcja bezwładnościowa

 

W metodzie wykorzystującej impakcję bezwładnościową cząstki, na skutek sił inercji wypadają ze strugi powietrza i są deponowane na powierzchni wychwytu np. stałej pożywce mikrobiologicznej, szkiełku mikroskopowym lub taśmie pokrytej substancją o właściwościach adhezyjnych. Tego typu mechanizm wychwytu cząstek bioaerozoli znalazł zastosowanie m.in. w: jedno– (np.: Surface Air Sampler, MAS, impaktor N-6 Andersena) i wielostopniowych impaktorach (np. impaktor kaskadowy Andersena) czy aparacie szczelinowym Casella.

 

                         

                                         Impaktor MAS (model 100 Eco)

 

           

Impaktor MAS (model 100 NT) podczas badań na stanowiskach pracy w oczyszczalni ścieków

 

      

 

       Impaktor Andersena

 

 

 

Metoda impakcji wirowej wykorzystuje inercję cząstek, które przed depozycją wprawiane są w ruch wirowy wewnątrz cylindrycznej komory. W aspiratorze wirowym powietrze jest pobierane do wnętrza głowicy przyrządu przez wirujący z dużą szybkością (4000–5000 obrotów/min.) cylinder. Wskutek działania siły odśrodkowej mikroorganizmy zostają zdeponowane na powierzchniach ścianek aparatu pokrytych paskami z warstwą agaru. Impakcja wirowa wykorzystywana jest m.in. w poborniku wirowym Reutera (RCS).

                    

                                                                                       Impakcja wirowa

 

  • Impingement, czyli impakcja do cieczy; metoda ta charakteryzuje się wysoką fizyczną
    i biologiczną sprawnością wychwytu cząstek.
                      

                                                                                      Impingement

 

Najczęściej w metodzie tej jako medium wychwytujące, stosuje się wodę, ciecze o podobnej do wody lepkości lub ciecze nieparujące, których lepkość jest wielokrotnie wyższa od lepkości wody (np. „lekki” lub „ciężki” olej mineralny). Woda i ciecze do niej zbliżone dość szybko odparowują, dlatego stosując je, należy redukować czas trwania pobierania próbki. Użycie cieczy o niskim współczynniku parowania (np. glicerol) pozwala na wydłużenie czasu pobierania próbki aerozolu biologicznego. Najpowszechniej stosowane impingery to AGI-4, AGI-30 oraz BioSampler.

 

  • Filtracja, czyli separację cząstek w czasie przepływu strugi powietrza przez porowate medium w postaci filtru; ze względu na swą prostotę, niskie koszty i szeroki zakres zastosowań, filtracjajest powszechnie wykorzystywaną techniką w tego typu pomiarach.
                       

                                                                                          Filtracja

 

Do najczęściej stosowanych w pomiarach bioaerozoli zalicza się filtry: poliwęglanowe, żelatynowe, teflonowe, z polichlorku winylu, octanu celulozy, mieszaniny estrów celulozy oraz filtry wykonanych z nanorurek węglowych. Ze względu na swą prostotę, stosunkowo niskie koszty i szeroki zakres zastosowań, filtracjajest powszechnie wykorzystywaną metodą pomiaru aerozoli biologicznych. Najpowszechniej stosowane przyrządy działającymi w oparciu o filtację to: pobornik guzikowy (Button Personal Inhalable Aerosol Sampler), głowica GSP (Gesamtstaub – Probenahmesystem) oraz PAAS (Personal Aeroallergen Sampler). 

 

                                                              Pobornik guzikowy (Button Personal Inhalable Aerosol Sampler)

 

  • Elektrostatyczna precypitacja, w której separacja zachodzi na skutek oddziaływań elektrostatycznych na zawieszone w powietrzu cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym; metoda ta ma wysoką sprawność i ze względu na „łagodność” procesu wychwytu cząstek jest uznawana za obiecującą i przyszłościową.