FOGLALKOZÁS-EGÉSZSÉGÜGY 3.3 4.2
Utak aszfaltozása során fellépő expozíció tapasztalati modellezése Tárgyszavak: útburkoló; foglalkozási expozíció; kátrány; bitumengőz; benz(a)pirén; modellezés.
Bevezetés A foglalkozási és környezeti epidemiológiában végzett vizsgálatok adatainak felhasználhatósága a kockázat meghatározásában és a szabályozások kidolgozásában az expozíció becslésének helyességétől függ. Megállapították, hogy a foglalkozással kapcsolatos és a környezeti tényezőkből eredő, nem azonosított egészségi kockázatok kicsik (relatív kockázat 2–3 nagyságrendű) és hibásak lehetnek az expozíció téves besorolása miatt, aminek jelentős közegészségügyi hatása lehet. Két példán mutatják be az expozíció becslésének kritikus voltát a modern epidemiológiában. 1976 és 1993 között 20, a rák kialakulásának kockázatára vonatkozó vizsgálatot végeztek útaszfaltozó munkások között. Az eredmények szerint ebben a foglalkozási ágazatban a tüdőrák kockázatának megnövekedett valószínűségével kell számolni. A vizsgálatok során hibát követtek el, mert nem tettek különbséget a kátrány és a bitumen (vagy ahogy az Egyesült Államokban nevezik aszfalt) expozíciója között, aminek következtében a 17 év alatt végzett vizsgálatok eredménye csak korlátozottan alkalmazható az aszfaltot alkotó bitumen rákkeltő hatásának meghatározásában. Vizsgálták az elektromágneses tér rákkeltő hatását is. Ennek megállapíthatósága jelentős mértékben függ az expozíció modellezése során alkalmazott feltételezésektől. A kockázatbecslés feltételezésekre való érzékenységének vizsgálata az expozíció meghatározása során az epidemiológiai vizsgálatok szerves részét képezte. Az alábbiak az aszfaltozó munkásokat a bitumen használata során érő expozíciók értékelését és modellezését ismertetik. A nemzetközi rákkutató központ nyolc országban (Dánia, Finnország, Franciaország, Németország, Hollandia, Norvégia, Svédország és Izrael) folyó vizsgálatot koordinál az aszfaltozó munkások körében kialakuló rák kockázatának meghatározásával kapcsolatban. Kátrányt Nyugat-Európában útburkolásra már nem használnak. A vizsgálatok célja egy expozíciós mátrix kifejlesztése volt, amely felhasználható a vizsgált anyagok expozíciójának a mennyiségi meghatározására országonként, társaságonként, foglalkozási ágazatonként és bizonyos időszakokban. Statisztikai modelleket fejlesztettek ki a bitu-
mengőz, a szerves anyagok gőzei és a benz(a)pirén mint a 4–6 gyűrűs policiklusos aromás szénhidrogének jellemző képviselője által okozott expozíció alakulására az utak burkolása során. Szerves gőz és benz(a)pirén bitumenből és kátrányból egyaránt keletkezhet. A modellek korábbi ipari higiéniai mérések adatain alapultak, és kiegészítették azokat az utak aszfaltozása során nyert adatokkal.
Módszerek és anyagok A modellek kialakításának célja a bitumengőz és benz(a)pirén hatásának kitett útburkoló munkások expozíciójának és annak változásának előrejelzése volt. Évente, 6 ill. 11%-os csökkenés figyelhető meg a bitumengőz- és benz(a)pirén-expozíció értékében. Különbséget okoz az expozíció értékében az útburkolás technológiája is. Kátrány használata esetén a benz(a)pirénexpozíció került előtérbe, de ez az érték kisebb volt a laboratóriumi vizsgálatok alapján vártnál, aminek feltételezett oka a mintavétel, az alkalmazott analitikai eljárások és a mérési stratégiák közötti eltérés volt. Az egyes országokban nem volt eltérés az alkalmazott útburkolási technológiák tekintetében. Az állandó és a véletlenszerű hatások vizsgálatához használt általános modell az alábbi egyenlettel írható le: Yij β1βn = µ + β1 + · · · + βn + χi + εij
(1)
ahol Y= a j-edik napon az i-edik munkásnál mért expozíció mértékének természetes alapú logaritmusa, β1 …. βn expozíció determinánsok (rögzített hatások) esetén µ = minden expozíciós determinánsra átlagolt átalakított expozíció logaritmusának valós középértéke χi = az i-edik munkást érő véletlen hatás εij = véletlen minta a munkások között. A modelleket az Egyesült Államokban, Németországban és Olaszországban kapott adatok alapján minősítették. Kiszámították a modellek által előrejelzett és a mért értékek Pearson korrelációját. Összehasonlították az előrejelzett és a mért expozíciós szintek geometriai átlagainak 95%-os megbízhatósági intervallumait. A modellek torzítását és pontosságát az alábbi egyenletek alapján határozták meg: torzítás = loge (előrejelzett érték) – loge (mért érték)
(2)
relatív torzítás = (exp/torzítás/ – 1) x 100% = = {(előrejelzett érték – mért érték)/mért érték} x 100%
(3)
pontosság = a torzítás standardtól való eltérése = = { ∑ (torzítási – átlagos torzítás)2/(n–1) }0,5
(4)
i =1− n
ahol n = a mért és az előrejelzett értékpárok száma.
A németországi vizsgálatok során a benz(a)pirén előrejelzett értékeit az alábbi feltételezésekkel határozták meg: – a benz(a)pirén túlnyomórészt gőzfázisban van jelen az aszfaltozás során, – az alkalmazott mintavevővel 3,3-szor több por gyűjthető össze, mint az eredeti benz(a)pirén-expozíciós modellek során alkalmazott mintavevőkkel.
Eredmények
a bitumengőz-expozíció középértékei (mg/m3)
A mért és a modellek által előrejelzett bitumenkoncentrációk közötti korreláció az Egyesült Államokban végzett vizsgálatok során kicsi, bár statisztikailag szignifikáns volt (a Pearson korrelációs együttható (r) = 0,28, p = 0,004, n = 98). Ugyanezek az adatok a német és az olasz mérések során benz(a)pirénre nagyobbak voltak (r = 0,45, p = 0,0001, n = 339). Az 1. és a 2. ábrákon a bitumengőz- és a benz(a)pirén-expozíció mért és előrejelzett medián értékei (geometriai átlagok) láthatók. Az 1. ábrán a mért értékek megfelelnek az USA NIOSH vizsgálati eredményeinek. A bitumengőz modell alulbecsült értékekkel dolgozik. A hat vizsgálat közül öt esetében a különbségek előreláthatóak voltak (a 95%-os megbízhatósági intervallumok a mért és az előrejelzett értékek között átfedést mutatnak). • mért expozíció és 95% megbízhatósági intervallum ο előrejelzett expozíció és 95% megbízhatósági intervallum 1
n=9
n = 32 n=2
0,1 n=3
n = 25 n = 27
0,01 93
94
95
év
96
97
98
1. ábra A mért és előrejelzett bitumengőz-expozíciók középértékeinek alakulása a hat NIOSH vizsgálat során, külső minősítés alkalmazásakor (n = mérések száma). Az összes mérést forró útburkoló keverékkel végezték az USA-ban
a benz(a)pirén-expozíció középértékei, ng/m3
10 000
kátránymentes forró útburkoló keverék (mért expozíció) kátránymentes forró útburkoló keverék (előrejelzett expozíció) kátrányos forró útburkoló keverék (mért expozíció) kátrányos forró útburkoló keverék (előrejelzett expozíció) kátrány használata az in situ újrafeldolgozás során (mért expozíció) kátrány használata az in situ újrafeldolgozás során (előrejelzett expozíció)
1000
100
10
1
86
88 94
96
98
2. ábra A benz(a)pirén-expozíció mért és az előrejelzett középértékei A 2. ábrán a mért átlagértékek megfelelnek a különböző koncentrációváltozatoknak. Elfogadható az egyezőség a mért és az előrejelzett mediánok között kátránymentes környezetben. A benz(a)pirén-expozíciós modell alulbecsült értékeket adott, amikor kátrányt használtak Németországban. A benz(a)pirén-expozíció az in situ újrafelhasználás körülményei között hasonló volt a korábban kifejlesztett statisztikai modellel kapott eredményekhez. A bitumengőz és a benz(a)pirén modellek relatív torzulása negatív értékű (–70, illetve –82%), a pontosság 1,35, illetve 1,82 volt. A németországi módosított mintavételi eljárás 0,51%-ra csökkentette a relatív torzulás értékét. A pontosság 1,72 volt.
Az eredmények értékelése A bitumengőz- és a benz(a)pirén-expozíciós modellek egyedi értékeinek összehasonlítása a külső adatokkal szignifikáns, de kis korrelációt mutatott, mert a mért adatok szélesebb tartományba estek. Ezért a modellek által előrejelzett abszolút értékek az egyedi megfigyelések esetében pontatlanok lehetnek. A tartományokon belüli eltérések arra utalnak, hogy a modellek alábecsülik a különböző csoportok közötti eltéréseket. Ez a hatékonyság csökkenéséhez vezet a mennyiségi expozíció–reakció detektálása során. A modellek pontossága kicsi, feltehetően az értékek nagy napi változása miatt. Ez megfelelőnek tekinthető, mert a vizsgálatok célja a munkásokat érő különböző expozíciók modellezése volt. A torzulás értéke arra utalt, hogy a modellek 50–70%kal alábecsülték a bitumengőz- és a benz(a)pirén-koncentrációkat, ami a dózis–hatás túlbecsüléséhez vezethet.
Az eredeti expozíciómodellek kialakításakor használt adatok elsősorban Skandináviában végzett méréseken alapultak. Az Egyesült Államok és Olaszország nem vett részt a közös vizsgálatban. Németországból származó adatokat felhasználtak a bitumengőz-expozíciós modellek készítéséhez, bár ezek az adatok más jellegű vizsgálatból származtak, mint a minősítés során alkalmazott tényleges vizsgálatok voltak. Lehetséges, hogy az Egyesült Államok bitumengőzmérési eredményeinek negatív torzulását a Nyugat-Európában és az Egyesült Államokban alkalmazott eltérő útburkolási technológiák okozták. Nyugat-Európában a bitumengőzkoncentrációkról nem álltak rendelkezésre adatok, ezért az USA-ban kapott adatokat kellett felhasználni a minősítés során. Az Egyesült Államokban az útburkolás 2–4-szer gyorsabb volt Nyugat-Európához képest, illetve az alkalmazott aszfaltkeverékek közötti eltérések magyarázzák a nagyobb koncentrációkat az USA-ban. Ha ez igaz, a szemmel látható torzulás a bitumengőzmodellekben nem akadályozza a modellek alkalmazását Európában. A benz(a)pirén-modell minősítése során a mintavételi eljárásokban (rövid ideig tartó, stacionárius mintavétel) és a szerves anyagok kinyerésének a módjában fennálló különbségek szintén hozzájárulhatnak az előrejelzett és a mért értékek közötti eltérésekhez. Oka lehet továbbá az eltérésnek, hogy az aszfalt kötőanyag kátránytartalmát (a benz(a)pirén-expozíció fontos jelzője) nem vették számításba az eredeti modellekben. Még ha készült is volna olyan modell, amely ezt a tényezőt figyelembe veszi, az aszfalt kötőanyag kátránytartalmát nem lehet megbecsülni az ipari léptékű vizsgálatok során. Így a modellek alulbecsülhetik a benz(a)pirén-expozíciót a német viszonyokhoz hasonló körülmények között (25–30% kátrány az aszfalt kötőanyagban). Az útépítő ipar IARC (nemzetközi rákkutatással foglalkozó ügynökség) vizsgálati adatait is felhasználták az útburkoló munkásokat érő expozíció tapasztalati modellezésénél. Az expozíció megállapításán alapuló modellnek számos előnye van a csak a szakértők véleményén alapuló modellezéssel szemben. A mennyiségi expozícióbecslés fontos a „gyenge kapcsolatok” azonosításában és az expozíciós határértékek tudományos alapon történő megállapításában. A statisztikai modellek alkalmazása az epidemiológiai vizsgálatokban lehetővé teszi az expozíció–hatás kapcsolatok érzékenységi elemzéséből származó adatok felhasználását. Kimutatták, hogy a tapasztalati modellekkel pontos előrejelzések adhatók. Az expozíció ilyen vizsgálata az útburkolás során szubjektív szakértői vélemények szerint nem lehetséges. Ezért a mérési adatok felhasználását elsődlegesnek kell tekintetni az expozíció intenzitásának meghatározásában. Szubjektív elemzéseket csak akkor szabad alkalmazni, ha nincs adat, kevés adat áll rendelkezésre vagy hibák tapasztalhatók az alkalmazott analitikai eljárásokban. Ez különösen fontos a nemzetközi vizsgálatok során, amikor az érzékelők egységes kalibrálása nehéz. Ha a szakértői értékelés az egyetlen lehetőség az expozíció meghatározására, a büntetést a meghatározás bizonytalansága jelenti. A szubjektív vizsgálatokat, ugyanúgy,
mint bármely más expozíciós vizsgálati eljárást, minősíteni kell, amelynek legközvetlenebb módszere a munkahelyeken történő mérések végrehajtása. Kimutatták, hogy a bitumengőzökre és a benz(a)pirénre korábban kifejlesztett modellek bizonyos körülmények között alábecsülik az expozícióértékeket. A modellek adta becslések nem pontosak, csak csoportos alapú expozíció előrejelzésre alkalmasak, azaz amikor a csoport minden tagját ugyanaz az átlagos hatás éri, az egyéni expozíciós előrejelzések helyett. Az eredetileg kialakított modellek hasznos becsléseket adtak a bitumengőzök és a benz(a)pirén expozíciójára vonatkozóan. E kedvező értékelés ellenére megállapítható, hogy a külső értékelés csak korlátozott mértékben volt lehetséges, mert az adatállományoknál az átfogóbb értékeléshez hiányzott az expozíciók változatossága. A modellek ezen kívül torzulást mutatnak, amelynek nagysága még elfogadható. Az eredmények alapján további javulás a két eredeti modellnél nem érhető el. A modellek minősítése megerősítette az alkalmazhatóságukat az expozíció rákkockázatának a meghatározásában az útburkoló munkások között. (Regősné Knoska Judit) Burstyn, I.; Boffetta, P. stb.: Validity of empirical models of exposure in asphalt paving. = Occupational and Environmental Medicine, 59. k. 9. sz. 2002. p. 620–624. Burstyn, I.; Kromhout, H.: Are all the members of a paving crew uniformly exposed to bitumen fume, organic vapour and benz(a)pyrene? = Risk Analysis, 20. k. 5. sz. 2000. p. 653–663.
Röviden… Robbanásvédelemmel ellátott villamos melegítők szélsőséges üzemi körülményeinek értelmezése A villamos melegítőket sokszor szélsőséges üzemi körülmények között alkalmazzák, pl. a folyamatgáz 400–700 °C közötti melegítésére, vagy indítófűtésként rövid idejű üzem során. Gőzzel vagy hőközlő olajjal fűtött hőcserélők ilyen esetekben nem jöhetnek számításba, a közeg korlátozott hőmérséklete miatt. A villamos melegítők hőtechnikai szempontból a melegítendő közeg adataival (sűrűség, viszkozitás, fajlagos hőkapacitás, hővezetési szám), valamint az üzemi adatokkal (hőmérséklet, nyomás, átfolyás) jellemezhetők. Ezekből az adatokból adódik a fajlagos felületi terhelés, amelyből viszont a fűtőelemek felülete határozható meg. A villamos melegítőknél a felület hőmérséklete biztosítja a készülék védelmét, amit villamos kapcsolókészülékekkel oldanak meg. A melegítő villa-
mos teljesítménye gyakorlatilag korlátlan, kiválasztásukat a gazdasági szempontok és a villamos energia hozzáférhetősége határozza meg. Magas hőmérséklet 400 °C feletti hőmérséklet és közepes átfolyó mennyiségek esetén többfokozatú melegítőre van szükség. Speciális, fokozatos felületi terheléssel csökkentik fokozatosan a fűtőtest felülete és a közeg között hőmérsékletkülönbséget. Fontos a szilárdság szempontjából megfelelő szerkezeti anyag kiválasztása mind a fűtőelemek, mind a tartály számára. A termikus tehermentesítéshez nyomásálló építőelemekre, 600 °C felett különleges konstrukciós intézkedésekre van szükség. Nagy nyomás Nagynyomású tartományban végzett melegítésnél a megemelt nyomás növeli a hőátadást. A melegítő méreteitől függően azonban kisebb lehet az áramlási sebesség, ami viszont a rosszabb hőátadásnak kedvez. Megoldásként közvetett fűtésű villamos melegítő szolgál, amelyben a hőközlő közegben lévő csőkígyó az egyedüli építőelem, és amelybe a közeget, a nyomást és a fűtőközeget együttesen telepítik. Előnyei: • egyszerű csőkígyó nagy nyomásokhoz, • korrózióállóság, megfelelő szerkezet kiválasztásával, • az alumíniumtömb hőmérsékletének jó és pontos szabályozása., • csekély hőmérséklet-különbség a közeg és az alumíniumtömb hőmérséklete között, • a térfogatingadozás tűrése. Robbanásveszélyes tartomány Ha a melegítő a környezetre előírt hőmérsékleti osztály feletti hőmérsékleten üzemel, a készüléket, a csővezetékeket és a fűtőrendszert robbanási hőcsillapítással kell felszerelni. A forró felületek gyújtóforrások, így azokat kerülni kell. A hőcsillapításnál fontos a hőcsillapító anyag kiválasztása. A kritériumok: hőállóság, fajsúly, vízfelvétel és az anyag vastagsága. A hőhidakat kerülni kell, a hordozó elemeket, hőcsillapító lemezekkel kell elválasztani. Megfontolandó elektromosan vezető, állandó kötés alkalmazása, ami potenciálkiegyenlítőként hat. A csőkötéseket és a tartófüleket kívülről rozettával és sapkával kell védeni. A magas hőmérsékletekre szánt melegítőket robbanásihő-csillapítással és megfelelő hőmérséklet-ellenőrző készülékkel látják el, és azt szakértői átvétellel igazolják. (Chemie – Anlagen + Verfahren, 35. k. 12. sz. 2002. p. 38–39.)
