Tiivistetty esitys

1.1 Pöly: määritelmiä ja käsitteitä

Pääsivu
Sisällysluettelo

1 Pölyongelman havaitseminen

1.1 Pöly: määritelmiä ja käsitteitä

1.2 Pölyn muodostuminen ja vapautuminen

1.3 Pölylle altistavia aloja ja töitä

1.4 Pölyn aiheuttamat haitat

1.5 Vaaran ja riskin tunnistusmenetelmiä

1.6 Pölyongelman havaitseminen

Kirjallisuus (luku 1)

 



Aerosolilla tarkoitetaan kaasun, työhygieniassa ilman, ja hiukkasten seosta. Aerosoleja ovat ilmassa leijuvat pölyt, sumut, savut ja huurut. Raja näiden välillä ei ole selvä, ja puhekielessä pöly on saanutkin yleismerkityksen. Itse asiassa monet sumut, savut ja huurut muuttuvat työilmassa ajan oloon pölyiksi.

Pölyllä on useita eri käyttötarkoituksiin luotuja määritelmiä (ISO 4225 ja IUPAC). Aerosolitieteissä ja työympäristössä käyttökelpoinen määritelmä on: Pölyt ovat kiinteitä hiukkasia, joiden koko vaihtelee alle 1 µm:stä vähintään 100 µm:iin. Niiden pysyminen tai joutuminen ilmaan riippuu niiden alkuperästä, fysikaalisista ominaisuuksista ja muista ympäristöehdoista.

Esimerkkejä työympäristö pölyistä ovat

  • mineraalipölyt, kvartsia sisältävä pöly, kivihiilipöly, sementtipöly,

  • metallipölyt, lyijy-, kadmium- ja berylliumpöly,

  • kemikaalipölyt, kemikaalit irtotavarana, torjunta-aineet,

  • orgaaniset ja kasviperäiset pölyt, jauho, puu, puuvilla, tee ja mausteet sekä

  • home ja siitepöly.

Kuitumaisia pölyjä muodostuu esimerkiksi asbestista, vuorivillasta, lasikuidusta ja keraamisista kuituja sisältävistä materiaaleista. Kuitumaiseksi pöly määritellään silloin, kun sen terveyshaitat johtuvat pääasiassa hiukkasen muodosta. Kuidut ovat riittävän ohuita päästäkseen syvälle keuhkoihin (< 3 µm), riittävän pitkiä tarttuakseen kiinni (> 5 µm) ja joiden pituus/paksuus on > 3 (WHO 1997).

Hiukkasen aerodynaaminen halkaisija

Hiukkasen halkaisija ilmassa leijuvalle pölylle on sen kokoa kuvaavana käsitteenä sopimaton, koska geometrinen koko ei kuvaa hiukkasen käyttäytymistä ilmassa. Useimmissa tapauksissa sopivin käsite pölylle on aerodynaaminen halkaisija, kun selvitetään työntekijöiden altistumista ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Sillä tarkoitetaan sellaisen kuvitteellisen pallonmuotoisen hiukkasen halkaisijaa, jonka tiheys on 1000 kg/m³ ja jolla on sama laskeutumisnopeus kyseessä olevalla hiukkasella huolimatta tämän todellisen hiukkasen koon, muodon ja tiheyden erilaisuudesta.

On olemassa myös muita hiukkasten kokoa kuvaavia määritelmiä, joita käytetään esimerkiksi käsiteltäessä hiukkasten liikettä diffuusion tai sähköisten voimien vaikutuksesta. Kuvattaessa hiukkasten kertymistä hengityselimiin, niiden mittaamista ja teknisiä torjuntaratkaisuja aerodynaaminen halkaisija on sopivin ja laajimmin käytössä (esim. Willege and Baron 1993, Vincent 1995).

Tunkeutuminen, kertyminen ja puhdistuminen hengityselimistössä

Kaaviomainen esitys ihmisen hengityselimistä ja hiukkasten tunkeutumisesta, kertymisestä ja puhdistumisesta niissä on kuvassa 1.1. Hengityselimet jaetaan nenä - nielualueeseen, kurkunpään ja keuhkoputkiston värekarva-alueen loppumiseen rajautuvaan alueeseen sekä alveolialueeseen.

Kuva 1.1 Kaaviokuva hengityselimistä

Suodattuminen nenässä

Hengitettäessä sisään nenän kautta osa hiukkasista jää nenään iskeytymisvaikutuksen ja nenäkarvojen suodattavan vaikutuksen seurauksena. Kiinnittymistä tehostaa nenän poimuissa oleva lima. Värekarvallinen pintasolukko kuljettaa limaa kurkunpäähän, jossa se niellään. Nenä onkin tehokkaampi suodatin kuin suu, joten nenän kautta hengitettäessä altistuminen on pienempää kuin rasittavissa töissä, jossa suun kautta hengittäminen lisääntyy.

Kuvassa 1.2 on laskennallisella mallilla (Fabries 1993) kuvattu työn rasittavuuden vaikutusta hiukkasten kertymiseen hengityselimissä. Hiukkasten massapitoisuus 8 tunnin aikana on 1 mg/m3 ja aerodynaamisen halkaisijan massamediaani on 5,5 µm (GSD 2,3). Vertailu kuvaa kertymistä hengitysteiden eri osiin keskiraskaassa (Vtilavuus = 1450 m3 , ftiheys = 15/min ) ja raskaassa (Vt = 2150 cm3 , f = 20/min ) työssä. Kertynyt massa (mg) 8 h altistumisen jälkeen

Kuva 1.2 Nenä- ja suuhengityksen vaikutus pölyn kertymiseen eri kuormitustilanteissa

Kuvan perusteella työn fyysisellä kuormittavuudella näyttää lisäävän merkittävästi hiukkasten pääsyä ja kertymistä alveolialueelle samalla, kun lisääntynyt aktiviteetti yleensäkin lisää hiukkasten kertymistä hengitysteihin.

Limanerityksen puhdistusvaikutus

Henkitorvi ja keuhkoputkien pintasolukon värekarvojen limakerros on synkronisessa liikkeessä ylöspäin kurkunpäätä kohti, jossa sen nopeus on 5 - 10 mm minuutissa. Limaan kiinnittyneet liukenemattomat hiukkaset liikkuvat näin kurkun kannelle, josta ne niellään tai yskitään ulos. Tähän liittyy keuhkoputkiston ajoittainen aaltomainen (peristalttinen) liike ja yskiminen ja aivastelu. Tupakoinnin tiedetään huomattavasti heikentävän värekarvaliikkeen puhdistumismekanismia.

Syöjäsolujen vaikutus

Keuhkorakkuloiden (alveolien) ja pienimpien ilmateiden pintasolukossa ei ole värekarvoja, mutta syöjäsolut (fagosyytit) nielaisevat tälle alueelle kertyneen hiukkasen, jonka jälkeen 1) ne kulkeutuvat värekarva-alueelle ja sitä kautta pois, 2) jäävät keuhkoihin tai 3) joutuvat imusuonistoon. Eräät hiukkaset ovat solumyrkkyjä kuten kiteinen piidioksidi kvartsi, joka tappaa syöjäsoluja. Syöjäsolut voivat myös liuottaa kemiallisesti hajoavaa materiaalia.

Kertymismekanismit

Hiukkasten kertyminen keuhkojen eri osiin riippuu niiden aerodynaamisesta halkaisijasta, ilmatiehyeiden mittasuhteista ja hengityksen yksilöllisistä piirteistä (mm. virtausnopeus, tiheys ja vaihtuvuus). Myös edellä kuvatuilla puolustusmekanismeilla on merkittävä rooli.

Hiukkasten kerääntyminen hengityselimiin tapahtuu viidellä periaatteella, joita ovat laskeutuminen, iskeytyminen, diffuusio (merkittävä vain < 5 µm:n hiukkasilla), takertuminen ja sähköinen vetovoima. Laskeutuminen ja iskeytyminen ovat merkittävimmät hengittyvän pölyn mekanismit, ja niihin vaikuttaa voimakkaasti hiukkasten aerodynaaminen halkaisija. Myös yksilölliset ominaisuudet vaikuttavat voimakkaasti siihen, mille alueelle hiukkaset kertyvät.

Suurimmat hiukkaset kertyvät luonnollisesti ensin ja viimeistään kurkunpään alueelle. Käytännöllisesti katsoen pään alueelle kertyvät kaikki > 30 µm:n hiukkaset. Mitä pienempiä hiukkaset ovat, sitä suurempi todennäköisyys niillä on päästä syvemmälle hengitysteihin. Kertyipä hiukkaset sitten ylähengitysteihin tai keuhkoihin, ne voivat aiheuttaa haittaa joko paikallisesti tai muualla kehossa. Tämä täytyy huomioida erityisesti myrkyllisten ja karsinogeenisten aineiden ollessa kyseessä.

Keuhkoihin pääsevistä hiukkasista suurimmat kertyvät henkitorven ja keuhkoputkien alueelle. Ne voivat poistua värekarvaliikkeen avulla, ja jos ne ovat liukoisia, ne siirtyvät muualle kehoon liukenemisen johdosta. Kertäytymättä jääneet hiukkaset jatkavat alveolialueen tiehyeisiin ja lopulta alveoleihin, joissa kaasunvaihto tapahtuu. Kertyminen kaasunvaihtoalueella vähenee hiukkasten koon myötä ollen vain 10 - 15 % kokoalueella 0,2 - 1,0 µm. Suurin osa tällaisista hiukkasista jää siis jäännösilmaan ja poistuu vähitellen uloshengityksen myötä. Kun hiukkaskoko on pienenee 0,5 µm alapuolelle, kertyminen alkaa kasvaa diffuusion vaikutuksesta. Alveolialueelle voi päästä vain 5 - 10 µm:iä pienemmät hiukkaset.

Kuitumaiset hiukkaset käyttäytyvät eri tavalla tunkeutuessaan keuhkoihin. Silmiinpistävä piirre on se, että ohuet jopa 200 µm pitkät kuidut tunkeutuvat keuhkoihin asti. Tämä selittyy kuidun aerodynaamisella halkaisijalla, joka määräytyy lähes yksinomaan kuidun halkaisijan mukaan ja on lähes riippumaton sen pituudesta. Mitä pitempiä kuidut ovat, sitä tehokkaammin ne jäävät keuhkoihin. Mitä hiukkaselle tapahtuu kertymisen jälkeen, riippuu edellä kuvatulla tavalla puolustusmekanismeista sekä hiukkasten liukoisuusominaisuuksista. Hengityselimiin kertyneet liukoiset hiukkaset ja aineet saattavat kulkeutua verenkierron välityksellä elimistön muihin osiin. Tästä johtuen hiukkasten kulkeutuminen ja määränpää pitkällä aikavälillä on monisyistä. Seuraavia pölyaltistumiseen liittyviä arvioita on esitetty mm. eläinkokeiden perusteella:

  • Liukenemattomien hiukkasten kulkeutumisella keuhkojen imusolmukkeisiin saattaa olla merkittävä rooli muodostuvan terveyshaitan kannalta.

  • Syvälle keuhkoihin päässeet hiukkaset kapseloituvat ja jäävät siten keuhkoihin pitkäksi aikaa.

  • Suuri pitoisuus liukenemattomia hiukkasia on osoitettu heikentävän puhdistusmekanismeja. 

  • Onkin esitetty, että suuret altistumiset fysiologisesti vähätehoisillekin pölyille saattavat altistaa kasvainten muodostumiselle.

Hiukkaskoon mukaiset jakeet: Sopimukset näytteenottoa varten

Hiukkasten aerodynaamisella halkaisijalla on ratkaiseva vaikutus siihen, miten hiukkanen tunkeutuu ja kiinnittyy ihmisen hengityselimissä. Mahdolliset terveysvaikutukset ovat luonnollisesti seurausta tästä. Eurooppalaisessa standardissa EN 481 on yksilöity jakeet, joita käytetään arvioitaessa työpaikan ilman hiukkasmaisten epäpuhtauksien aiheuttamaa terveysvaaraa.

  1. Hengittyvä jae

  2. Keuhkojae

  3. Alveolijae

Hiukkasmaisten ilman epäpuhtauksien raja-arvot on yleensä asetettu hengittyvälle jakeelle. Poikkeuksena ovat kristobaliitti, kvartsi ja tridymiitti sekä kuparihuuru ja hienojakoinen kuparipöly, joiden raja-arvot on annettu alveolijakeelle.