Azbest

Azbest

Číslo CAS – 1332–21–4

Metody měření znečišťujících látek v únicích do ovzduší

Stanovení azbestu

Azbest je název komerčně používaných vláknitých silikátových minerálů se schopností vytvářet dlouhá tenká vlákna vhodná jako tepelně izolační materiály. Hlavní typy používaného azbestu jsou serpentin (např. chryzotil Na2Fe3Fe2Si822(OH)2 – tzv. bílý azbest) a amfibol (např. amozit Fe7Si8O22(OH)2 – tzv. hnědý azbest). Azbestová vlákna jsou odolná vůči vysokým teplotám, jsou chemicky rezistentní a elektricky nevodivá, proto byla používána často v různých odvětvích průmyslu i jako stavební materiály v budovách. Tato vlákna mají tendenci vytvářet vláknitý prach ve vzduchu a ulpívat na oděvech. Jsou ve vzduchu polétavá a snadno vdechnutelná.

Manuální metody stanovení

Stanovení azbestu se provádí určením plošné hustoty vláken na filtru prováděné mikroskopickými technikami a výpočtem četnosti těchto vláken v jednotkovém objemu sledované plynné směsi (odpadní plyn, pracovní ovzduší, vnitřní ovzduší apod.) výhradně sčítáním vláken

Pro stanovení azbestu v odpadních plynech dosud nebyla vypracována evropská technická norma, stejně tak Agentura pro ochranu životního prostředí USA ve sbírce svých normovaných metod pro analýzu odpadních plynů dosud podobnou metodu nepublikovala.

Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) vydala v roce 1993 normu zaměřenou na stanovení azbestu v odpadních plynech mikroskopickou metodou (ISO 10397). Tato norma uvádí definici vlákna (prachová částice o délce větší než 5 μm s poměrem délky k průměru větším než 3:1). Tato norma uvádí metody odběru vzorků, jejich úpravy a identifikace a kvantitativního stanovení různých typů azbestu mikroskopickými metodami.

Pro odběr vzorků se používají ploché membránové filtry z esterifikované celulózy s velikostí póru 0,45 μm až 1,2 μm, jimiž se prosává vzorek odpadního plynu. Po přenosu depozitu na vhodnou transparentní podložku se zachycená vlákna identifikují a sčítají mikroskopickou technikou. Pro analýzu vzorků ovzduší lze podle příslušných předpisů použít optické mikroskopie s fázovým kontrastem (phase contrast microscopy – PCM, zvětšení 400 – 900) (standardní metoda) nebo optická mikroskopie s polarizací světla (polarized light microscopy – PLM, zvětšení 400 – 900), skanující elektronové mikroskopie (scaning elektron microscopy SEM, zvětšení 2 000 – 10 000) nebo transmisní (prozařovací) elektronové mikroskopie (transmission electron microscopy TEM, zvětšení 2 000 – 10 000). Nutno podotknout, že analytické možnosti výše uvedených metod se liší a výsledky získané PCM, PLM, SEM nebo TEM nemusí být srovnatelné.

Cíle sledování azbestu ve vnitřním ovzduší jsou uvedeny v následujícím přehledu.

  1. Stanovení koncentrace azbestových vláken během běžného užívání a chování v prostorech budovy pro diagnostické účely (běžné vzorkování).
  2. Stanovení krátkodobé koncentrace azbestových vláken v obývaných prostorách během běžného užívání před činností, která může vést k uvolňování azbestu (vzorkování pozadí).
  3. Určení vlivu běžných údržbových prací na koncentraci azbestových vláken v budově, kde jsou použity materiály obsahující azbest (vzorkování pro ověření vlivu činností).
  4. Určení změn koncentrace azbestových vláken vznikajících při simulované činnosti, změnách užívání budovy nebo v důsledku nahodilého poškození materiálů obsahujících azbest (průzkumné vzorkování).
  5. Pro určení, zda se koncentrace azbestových vláken udržuje pod určenou mezí, při níž lze odstranit časové zábrany prostoru odstraňování nebo přerušit bezpečnostní opatření, a může začít využívání prostor, v nichž bylo odstraňování azbestu prováděno (výstupní vzorkování).
  6. Pro určení, zda při odstraňování azbestu nedošlo nebo nedochází k únikům znečištěného vzduchu z prostoru realizace tohoto odstraňování do okolního prostředí (průnikové vzorkování).
  7. Pro určení expozice osob azbestovými vlákny v ovzduší; odběr vzorků se pro tyto účely provádí v dýchací zóně osob (osobní odběr vzorků).

Pro manuální stanovení azbestu ve vnitřním ovzduší se používá obdobné metody založené na odběru vzorků na membránových filtrech a následné mikroskopické identifikaci a stanovení počtu azbestových vláken na filtru některou z metod TEM, SEM anebo PCM (ČSN EN 16000–7).

Pro manuální stanovení azbestu v pracovním ovzduší se používá obdobné metody založené na odběru vzorků na membránových filtrech a následné mikroskopické identifikaci a stanovení počtu azbestových vláken na filtru metodou PCM (NIOSH method 7400 1994).

Pro manuální stanovení azbestu v pracovním ovzduší se dále používá obdobné metody založené na odběru vzorků na membránových filtrech a následné mikroskopické identifikaci a stanovení počtu azbestových vláken na filtru metodou TEM (NIOSH method 7402 1994).

Instrumentální on-line metody stanovení

Instrumentální metody stanovení azbestu v odpadních plynech ze stacionárních zdrojů dosud nebyly vyvinuty.

Literatura

  • ČSN EN ISO 16000–7 Vnitřní ovzduší – Část 7: Postup odběru vzorku při stanovení koncentrace azbestových vláken v ovzduší, ČNI Praha 2008.
  • ISO 10397 Stationary source emissions – Determination of asbestos plant emissions – Method by fibre count measurement, ISO Geneve 1993.
  • NIOSH method 7400, Asbestos and other fibers by PCM, Manual of Analytical Methods (NMAM), 4. vydání 1994.
  • NIOSH method 7402, Asbestos by TEM, Manual of Analytical Methods (NMAM), 4. vydání 1994.

Metody měření znečišťujících látek v únicích do vody

Stanovení asbestu

Asbest je chemického hlediska křemičitan s obsahem boru, fluoru a řady kovů, např. Ca, Mg, Fe, Al aj. V přírodě se vyskytuje ve vláknité formě jako minerály amfiboly. Do skupiny amfibolů patří např. aktinolit, krokydolit, antofylit, chrysotil aj. Asbest je především škodlivý při jeho vdechnutí. V posledním třetím vydání směrnice Světové zdravotnické organizace (2004) týkající se požadavků na jakost pitné vody se uvádí, že není dosud dostatek podkladů k tomu, že asbest „per os“ je škodlivý zdraví a nebyla proto navržena žádná mezní hodnota. U.S.EPA navrhla limitní hodnotu na 7·106 vláken v 1 litru vody. V ČR se asbest v pitné vodě nelimituje a běžně nesleduje a není k dispozici žádná normovaná metoda.To se týká i měrnice EU pro pitnou vodu 98/83/EC.

Metody pro stanovení asbestu ve vodě jsou popsány v amerických standardních metodách a v metodách U.S.EPA (americká agentura pro životní prostředí). Všechny jsou založeny na stejném principu a jsou velmi náročné z hlediska přístrojového vybavení.

  • Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Vydání 21. Washington 2005.

Americké standardní metody popisují jednu metodu pro stanovení asbestu ve vodě. Pro stanovení se používá transmisní elektronová mikroskopie (TEM – transmission electron microscopy). Pracuje se při zvětšení 10 000× až 20 000×. Kromě počtu částic je určena i jejich velikost. Lze zjistit částice s délkou vláken větší než 10 µm. Vzorky vody se filtrují membránovým filtrem s velikostí pórů 0,22 µm až 5 µm nebo polykarbonátovým filtrem s velikostí pórů < 0,1 µm. Následuje měření TEM. Výsledky se vyjadřují jako počet jednotlivých strukturních jedinců (obvykle v milionech v 1 litru vody).

Pro toto stanovení jsou k dispozici také normy U.S. EPA

  • EPA /600/4–83–043 (U.S. EPA 100.1) Analytical Metod for the Determination of Asbestos Fibers in Water.
  • EPA/600R-94/134 Asbestos by Transmission Electron Microscoppy Determination of Asbestos Structures over 10 µm in Lenght in Drinking Water.

Princip je obdobný. Jde opět o aplikaci transmisní elektronové mikroskopie. Parametry jsou obdobné jako v amerických standardech. Mírné odlišnosti jsou v úpravě vzorku. Filtrace se provádí polykarbonátovým filtrem s velikostí pórů 0,1 µm až 0,22 µm. Citlivost je asi 200 000 vláken v 1 litru.

Zdroje informací

  • Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Vydání 21. Washington 2005.
  • U.S. EPA 100.1 Analytical Metod for the Determination of Asbestos Fibers in Water.

Metody EPA jsou dostupné na CD: EPA Methods and Guidance For Analysis of Water CD-ROM Version 2.0 United States Environmental Protection Agency Office of Water Washington, D.C. 20460

Metody měření znečišťujících látek v únicích do půdy

Standardizované metody

  • Norma z Nizozemí: NEN 5707:2003 Soil – Investigation, sampling and analsysis of asbestos in soils and stockpiles

Metoda umožňuje stanovení azbestových částic v jednotlivých zrnitostních třídách získaných proséváním a nikoli elutriometrem, které doporučují ostatní metodiky podle U.S. EPA. Stanovení částic azbestu probíhá v zrnitostní třídě pod 4 mm. Azbestová vlákna jsou stanovena v následujících zrnitostních třídách: 0,5 – 1 mm, 1 – 2 mm, 2 – 4 mm, pro stanovení v těchto třídách se používá metoda PLM. V zrnitostní třídě < 0,5 mm se používá SEM (Hermans B.2006).

  • California Environmental Protection Agency. Method 435, Determination of asbestos content of serpentinite aggregate. June 6, 1991

Azbestová vlákna, která se uvolňují zvětráváním serpentinitu, jsou určována mikroskopicky. Výsledek je vyjádřen jako počet azbestových částic v %, z celkového množství nahodile vybraných částic (400). Analytická chyba metody stanovení je 2 %. Mikroskopická metoda v polarizovaném světle využívá optické vlastnosti minerálů ze skupiny azbestů: úhel zhášení, barva a pleochroismus a dále morfologii částic.

  • Asbestos Contaminated Soil Guidance Document. Colorado Department of Public Health and Environment. Hazardous Materials amd Waste Management Division, DRAFT April 2006, revised April 2007

Publikace obsahuje odkazy na metody vzorkování a analytické metody, které jsou shodné s U.S. EPA.

U.S. EPA

Pro obsah azbestu v tuhé matrici (odpady, půdy) se používá optická mikroskopická metoda s využitím polarizovaného světla (PLM – Polarized Light Microscopy), která je standardizována U.S. EPA Interim Method for the Determination of Asbestos in Bulk Insulation Samples (U.S. EPA/600/M-42–82–020), publikována ve 40 CFR 763.109 Appendix A, Subpart F.

Pro určování azbestu ve stavebních materiálech se používá metoda „Method for the determination of asbestos in bulk building materials“ – U.S. EPA/600/R-93/116.

  • Optická mikroskopie v polarizovaném světle – Polarized light microscopy (PLM)

Vlákna azbestu mohou být identifikována pomocí: výskytu, optických vlastností a úhlu zhášení. Tato metoda patří k nejrozšířenějším metodám, používá se jako screeningová. Na základě optických vlastností minerálů ze skupiny azbestu umožňuje identifikaci krystalické fáze a jiných druhů vláken. Touto metodou nelze identifikovat vlákna o velikosti < 1 µm. Metoda: U.S. EPA 600/M4–82–020, U.S. EPA/600/R-93/116 – Point Counting – U.S. EPA 400 Point Count, NYSDOH, ELAP PLM 198.1 – Point Counting – Stratified, NIOSH 9002.

  • Fázová kontrastní mikroskopie – Phase Contrast Microscopy (PCM)

Limitem pro použití této metody je velikost analyzovaných částic, která musí být > 5 µm, dále tato metoda neumožňuje identifikovat různé druhy vláken (amorfní – syntetickou a krystalickou fázi – azbesty). I přes tyto nepřesnosti je tato metoda referenční metodou pro výpočet rizika při nakládání s nebezpečnými odpady. Metoda: NIOSH 7400.

  • Elektronová mikroskopie – Scanning elektron microscopy (SEM) s mikroanalýzou EDAX

Primárně se používá pro analýzu azbestů v ovzduší a ve vzorcích prachu. Azbestová vlákna jsou identifikována na základě chemického složení a formy výskytu.

  • Transmisní elektronová mikroskopie – Transmission elektron microscopy (TEM)

Azbestová vlákna jsou identifikována na základě výskytu, chemického složení a krystalové struktury. Umožňuje určení částic o velikosti 0,01 µm v průměru. Transmisní elektronová mikroskopie využívá energiově disperzní RTG – fluorescenční detektor pro chemickou analýzu jednotlivých částic. Pomocí jiných detektorů lze rozlišit krystalickou a amorfní fázi, což umožňuje zpřesnění analýzy. Metoda: U.S. EPA 600/R-93–116 (Chatfield: Semi – Quantitative), U.S. EPA 600/R-93–116 (Quantitative), NYSDOH ELAP TEM 198.4, NIOSH 7402, ASTM D6281–98 ISO 10312.

U.S. EPA method 68–02–3266, level I and level II. Transmisní elektronová mikroskopie (TEM) analýza se používá pro vláknité struktury, u kterých lze na základě tvaru (morfologie částice) definovat příbuznost k azbestům. Částice vláknitého charakteru lze dále identifikovat na základě chemického složení pomocí energiově-disperzní RTG – fluorescenční analýzy (EDS X – Ray microanalysis).

Pro určování azbestu ve stavebních materiálech, půdách a kalech se používá metoda „Method for the determination of asbestos in bulk building materials“ – U.S. EPA/600/R-93/116, June 1993, Section 2.5.5.2. Vláknité částice jsou nejprve na základě morfologie identifikovány jako částice azbestu a následně analyzovány pomocí energiově-disperzní RTG – fluorescenční analýzy (EDS X – Ray microanalysis).

  • Superfund Method for the Determination of Releasable Asbestos in Soils and Bulk Material, U.S. EPA 540-R-97–028 (1997) and “DRAFT: Modified Elutriator Method for the Determination of Asbestos in Soil and Bulk Materials, Revision 1. Berman & Kolk, (2000).

Vzorek o minimální hmotnosti 1 kg se sítováním přes síto o velikosti ok 1 mm, rozdělí na hrubozrnnou a jemnozrnnou frakci. Dále se pracuje s jemnozrnnou frakcí, která se zmenší kvartováním na hmotnost 50 – 80 g. Vzorek se vloží do elutriátoru, který je složen z „třídícího bubnu“, který obsahuje 2 filtry o různé velikosti pórů a pračky vzduchu. Filtry jsou po zkoušce zváženy a počet azbestových částic je určen optickou metodou. Velmi jemnozrnné částice zachycené při zkrápění jsou analyzovány TEM (Transmisní elektronovou mikroskopií).

  • Berman DW (2000): Asbestos measurement in soils and bulk materials: Sensitivity, precision, and interpretation – You can have it all. Advances in Environmental Measurement Methods for Asbestos, ASTM STP 1342, M.E. Beard, H.L. Rock, Eds. American Society for Testing and Materials, pp. 70–89.

Nestandardizované metody

  • Falini G., Foresti E., Gazzano M., Gualtieri A.F., Lesci I.G., Pecchini G., Renna E., Roveri N. (2003): A new method for the detection of low leveles of free fibres of chrysotile in contaminated soils by X-ray powder diffraction.

Detekční limit 0,5 % byl dosažen obohacením azbestu pomocí elutriátoru pro sedimentační analýzu. Takto obohacená třída byla analyzována standardní metodou RTG – difrakce.

  • Foresti E., Gazzano M., Gualtieri A.F., Lesci I.G., Lunell B., Pecchini G., Renna E., Roveri N. (2003): Determination of low leveles of dree fibres of chryzotile in contaminated soils by XC – ray diffraction and FTIR spectroscopy. Analytical and Bioanalytical Chemistry. V.376, No.5, 653–658.

Popisují novou metodu stanovení volných vláken chryzotilu v koncentraci 0,01 – 1 hm. % v jílovitých a v písčitých půdách. Snížení meze detekce na hodnotu 0,01 % bylo dosaženo použitím laboratorního elutriátoru po sedimentační analýze. Kvantitativní stanovení chryzotilu bylo provedeno metodu RTG – difrakce s použitím interního standardu a pomocí FTIR. Metoda byla úspěšně aplikována na všech vzorcích půd po vyloučení interferujících složek z matrice.

  • Hermans B. (2006): Assessing risk for soil contaminated with asbestos. Asbestos risk reduction and measurement of asbestos fibre concentration. Krakow, Poland, September 28.-29.2006 (http://www.fi­brecount.com/).
  • Schneider T., Davies L.S.T., Burdett G., Tempelman J., Puledda S., Jorgense O., Buchanan D., Paoletti L. (1998): Development of a method for the determinativ of low kontent of asbestos fibres in bulk material. Analyst, Vol.123, 1393–1400.

Popisují identifikaci minerálů ze skupiny azbestů pomocí mikroskopické identifikace v polarizovaném světle (PLM) a pomocí fázové kontrastní optické mikroskopie (PCM – Phase Contrast Optical Microscopy), případně jejich kombinací. Metoda PCM byla dosažena mez detekce 0,1 % s 90% pravděpodobností.

  • European Conference on Asbestos Monitoring and Analytical Method, Venice 5–7 December 2005 (http://venus.unive.it/fall/menu/program_Venice.htm). Na konferenci byla publikována celá řada příspěvků z oblasti analytických metod pro stanovení azbestů v ovzduší, půdách a odpadech, vodách a z oblasti regionálního monitoringu. Publikovány byly i výsledky nových analytických metod – využití Ramanovské spektroskopie pro rychlou identifikaci minerálů ze skupiny azbestu.