מאת: ד"ר אשר פרדו, מחלקת מחקר של המוסד לבטיחות ולגיהות
מאמר זה נכתב כדי להבהיר כמה סוגיות שמביאות לעתים לאי הבנה או לדעה בלתי נכונה בקרב מספר לא קטן של אנשי בטיחות וגיהות. המאמר מביא את המידע הנכון לגבי סוגיות אלה כדי לשנות דעות שגורות.
דעה שגורה מס' 1:
בתהליכי עבודה בתוך מבנה יתרכזו גזים ואדים כבדים מהאוויר בגובה נמוך ובקרבת רצפה ואילו גזים קלים יתרכזו בשכבות העליונות של חלל העבודה.
קביעה זו אינה נכונה ברוב רובם של חללי עבודה ותנאי עבודה.
מזהמים כימיים שנפלטו לאוויר נעים בו בהיותם מרחפים או מעורבבים. על מנת להבין יותר את התנהגות הגז ופיזורו באוויר לאחר שנפלט ממקור נתון בתוך מבנה יש להכיר את הגורמים שישפיעו על התנהגות זו. אחד הגורמים החשובים הוא צפיפות הגז ביחס לצפיפות האוויר. גז שצפיפותו נמוכה מצפיפות האוויר יצוף על שכבות האוויר כלפי מעלה עקב כוח העילוי, אך כתלות במרחק מהמקור ובזמן הוא יימהל באוויר, ריכוזו ישתנה וצפיפותו תקרב לזו של האוויר עד לאותה דרגה שהתנאים הסביבתיים ישלטו בפיזורו באוויר ולמעשה יפזרו אותו בכל החלל הנתון בדרך של דיפוסיה. לגז שצפיפותו דומה או קרובה לזו של האוויר אין כוח מניע עצמי ולכן יהיה מושפע מזרמי האוויר בסביבתו וגם הוא יתפזר בכל החלל הנתון לרשותו. גז כבד מן האוויר ינוע בתחילה כלפי מטה עקב משיכה גרביטציונית, אולם עם התקדמותו ומיהולו יהיה גם הוא נתון לשליטת התנאים הסביבתיים ויתפזר בחלל.
ריכוז הגז או אדי חומרים נדיפים ותנאי לחץ וטמפרטורה מהווים גורמים חשובים נוספים שישפיעו על אופן הפיזור וכיוון התנועה של החומר בחלל העבודה. קבוצת החומרים הכוללת גזים ואדי חומרים נדיפים כבדים מן האוויר היא קבוצה גדולה מאד מכלל החומרים המתפזרים באוויר. הכוח המניע לפיזורם הוא כוח הגרביטציה וסביר היה להניח שכיוון פיזורם יהיה כלפי מטה, אולם בתוך מבנה יש מספר מקורות וביניהם מערכות איוורור ומיזוג, משטחים חמים וקרינה תרמית (לדוגמה, קירות חשופים לצד דרום), ותנועת אנשים וציוד. גורמים אלה ואחרים יוצרים תנועת אוויר ערבולית (טורבולנטית) הגורמת להסעת הגז ומיהולו עד לערבוב בכל שכבות האוויר בחלל העבודה. מסיבות אלה ההסתברות להצטברות גז כבד מן האוויר בשכבות האוויר התחתונות בתוך המבנה וקרוב לרצפה היא נמוכה. מציאות נוספת היא שריכוזי גזים ואדי חומרים נדיפים בתהליכי עבודה רגילים אינם ריכוזים בסדר גודל שעלול להוביל להצטברות בשכבות התחתונות של האוויר בחלל עבודה המסכנת את העובד באופן מיידי. לכן הדעה הרווחת בקרב אנשים בקהילת הבטיחות שגזים כבדים מן האוויר מצטברים קרוב לרצפה בחללי עבודה רגילים אינה עומדת במבחן המציאות בתנאים רגילים וכדאי להניח שהם מתפזרים בכל החלל הנתון לרשותם אם כי ריכוזם בכל חלק של החלל עשוי להיות שונה.
לכך יש השלכה, לדוגמה, על מיקומו של יונק אוויר כאמצעי הגנה מפני חשיפה של עובדים לחומרים מסוכנים. האיורים הבאים ממחישים זאת.
באדיבות מינהל הבטיחות והבריאות התעסוקתית הבריטית - HSE
שונה המצב במקרה של דליפות או פריצות תאונתיות שאינן מאפיינות מצבי עבודה רגילים. במקרים אלו, גז דחוס וקר, גז מנוזל, או גז בריכוז גבוה יגלוש כלפי מטה ותהליך מיהולו ופיזורו כלפי מעלה עלול לארוך זמן כתלות במרחק ממקור הפליטה ודרגת מיהולו באוויר. כאמור, מקרים אלה אינם שכיחים בתנאי עבודה רגילים.
במבנה שהחלל הפנימי שלו אטום או אין בו תנועה חל חילוף אוויר מועט מאד בין פנים המבנה לסביבה החיצונית, והתנועה האיטית של זרמי האוויר אינה מעודדת מיהול ופיזור מהיר של גזים ואדים. צפיפות הגז וכושר ההסעה של האוויר יקבעו את כיוון הזרימה. גזים כבדים מן האוויר עלולים לגלוש כלפי הרצפה וליצור שכבה תחתית. גז קל מהאוויר יצוף ויעלה למעלה. קיומם של מקורות חמים (מכונות חמות, תנורים, תאורה) יוצר אוויר טורבולנטי וסחרורי והסעת הגז תכוון כלפי מעלה. במקומות בהם פועל איוורור מאולץ, או מספר החלונות הפתוחים הוא ניכר יתקדם הגז ב"רכיבה" על זרמי האוויר וכיוון תנועתו יושפע מכיווניהם.
המסקנה היא שהצטברות גז כבד מן האוויר בגובה נמוך בחללי עבודה בתנאים רגילים עלולה להתקיים בתנאים בלתי שכיחים ולכן, בדרך כלל, צריך להניח שפיזור הגז יחול בכל חלל העבודה.
דעה שגורה מס' 2:
כאשר נפסק/מסתיים תהליך עבודה הגורם לפיזור חלקיקים מזיקים באוויר יכול עובד הנשאר באזור העבודה להסיר אמצעי מגן אישיים להגנה על דרכי הנשימה.
הנחה/התנהגות זו אינה מתאימה לתהליכי עבודה בהם מתפזרים חלקיקים תת-מיקרוניים כגון עשן ונדפים (תוצרי דחיסה חלקיקיים מוצקים של אדים בטמפרטורות גבוהות) ומקטע עדין (fine) של חלקיקי אבק. כל אלה עשויים לרחף באוויר זמן ממושך וחודרים גם לעומק דרכי הנשימה.
אווירוסול מוצק המתפזר בתהליך עבודה כלשהו מורכב מחלקיקים מרחפים של אבק, נדפים או עשן. חלקיקים אלה שוקעים באזורים שונים של דרכי הנשימה בהתאם לקוטרם האווירודינמי המשלב מרכיבים של מסה, מהירות, כוחות התמדה וגודל. מקובל לסווג את אזורי השקיעה לאזור הראש הכולל את האף, הפה והלוע, אזור החזה הכולל את צינורות הנשימה ואזור חילוף הגזים הכולל את הריאות. מקטע החלקיקים שמורכב מחלקיקים השוקעים בכל האזורים של דרכי הנשימה נקרא "מקטע בר-שאיפה והקוטר האווירודינמי המוגדר כקצה העליון של מקטע זה הוא 100 מיקרומטר. מקטע החלקיקים השוקעים באזור צינורות הנשימה והריאות נקרא "מקטע חזה" ואילו החלקיקים השוקעים רק באזור חילוף הגזים והריאות מהווים "מקטע בר-נשימה". הקטרים האווירודינמיים המוגדרים כקצה העליון של שני המקטעים האחרונים הם, בהתאמה, 25 ו- 10 מיקרומטר.
הקוטר האווירודינמי של חלקיק והתנאים הסביבתיים בהם הוא נתון, ולא הצפיפות או המשקל הסגולי של החלקיק, יקבעו את תנועת החלקיק באוויר ואת משך הריחוף והשהייה שלו עד לשקיעתו על משטחים שונים בחלל העבודה. חלקיקים שקוטרם האווירודינמי גדול מ- 100 מיקרומטר אינם בני שאיפה בד"כ והם נופלים מהאוויר ושוקעים סמוך למוקד תהליך העבודה. אולם תהליכי עבודה גורמים לפיזור חלקיקים קטנים מ- 100 מיקרומטר, אלא שרובם ניתנים לראייה ע"י עין אנוש רק באמצעים מסויימים, כגון שפופרות עשן, שאינם מופעלים באופן שגרתי, ועל כן קשה להקיש על גודל החלקיקים הבלתי נראים, על ריכוזם ומשך ריחופם באוויר ועל האזור הפוטנציאלי לשקיעתם בדרכי הנשימה. תרסיסים ונדפים נראים יותר מאשר חלקיקי אבק. רוב החלקיקים המרחפים שמקורם באבק אורגני, כגון אבק עץ וקמח, נכללים במקטע בר-שאיפה ואחוז החלקיקים בהם השייכים למקטע בר-נשימה נמוך מאד. לעומת זאת, רוב החלקיקים שמקורם באבק מינרלי, כגון אבק אבן, בטון וסיליקה, שייכים למקטע בר-נשימה וחודרים לעומק הריאות. אחוז החלקיקים הגדולים באבק מינרלי הוא קטן, אך עיקר המסה של האבק נובע מהחלקיקים הגדולים.
מרחק הפיזור ומשך הריחוף של חלקיקים באוויר תלויים, כאמור בגודלם ובחוזק זרמי האוויר בסביבתם. חלקיקים שגודלם כ- 100 מיקרומטר ישקעו מהאוויר קרוב לתהליך העבודה שיצר אותם, אלא אם כן זרמי האוויר הנושאים אותם חזקים מאד. חלקיקים קטנים יותר מרחפים זמן ארוך יותר ולמרחק גדול יותר. חלקיקים עדינים הנפלטים במהירות ממקור פליטה, כגון דיסקות השחזה וליטוש, מסורים ומקדחים, ינשאו למרחק גדול מהמקור ויגיעו לעמדות עבודה שכנות. בקרת הפליטה של חלקיקים אלו תהיה קשה יותר. משך השהייה של חלקיקים זעירים באוויר יכול להגיע לדקות ושעות. חלקיק שקוטרו האווירודינמי כ- 5 מיקרומטר יכול לרחף כ- 10 דקות ומדובר על גודל שהוא בר חדירה לריאות. חלקיקי סיליקה גבישית חופשית שקוטרם 2, 1, 0.5 ו- 0.25 מיקרומטר עשויים לרחף באוויר, בהתאמה, 50 דקות, 3 שעות, 10 שעות ו- 32 שעות. נדפי ריתוך, לדוגמה, הם חלקיקים שגודלם קטן ממיקרומטר אחד ולכן ריחופם באוויר יכול להמשך שעות עד לשקיעה.
ניתן לסכם שחלקיקים רבים הנפלטים מתהליכי עבודה ומתפזרים באוויר הם בעלי כושר ריחוף לזמנים ארוכים. המשמעות היא שעובדים המסירים את ההגנה האישית הנשימתית בתום תהליך עבודה, אבל נשארים באזור התהליך, עלולים להחשף לחלקיקים בני-נשימה ללא הגנה.
נקודה נוספת להבהרה היא כי קיימת חשיבה שחלקיקים כבדים יוצרים "אבק כבד" הצונח מטה ללא קשר לקוטרם האווירודינמי של החלקיקים ומשום כך גם מוצבים יונקי אוויר מקומיים סמוך לקרקע. עקרון זה אינו פועל באופן משביע רצון כיוון שחלקיקים בעלי קוטר אווירודינמי גדול וצפיפות נמוכה, כגון אבק של חומרים פלסטיים, ישקעו בקלות סמוך למקור היווצרותם, בעוד שחלקיקים שקוטרם האווירודינמי קטן והם בעלי צפיפות גבוהה, כגון חלקיקי עופרת, ירחפו למרחק ממקור הפיזור. תכנונה של מערכת יניקה מקומית והחומרים שמהם היא בנויה צריך להתחשב בגורם הגודל וכן בתכונות שונות של החלקיקים ובהן דליקות ונפיצות, דביקות, כושר שחיקה (אברזיביות) וכושר התלכדות לצברים.
דעה שגורה מס' 3:
התקנת מערכת יניקה מקומית בתהליך עבודה מונעת "בריחת" חומר אל אזור הנשימה של העובד.
הנחה זו אינה נכונה במקרים רבים עקב תכנון לקוי של מערכת היניקה או תנאי שימוש בלתי נכונים.
מערכת יניקה מקומית כוללת בד"כ ארבעה אלמנטים: מנדף, צנרת, מסנן ומפוח. המנדף הנמצא בקידמת המערכת וקולט את המזהמים באוויר הוא בעל חשיבות גבוהה מאד. מבחינים בין מנדף הנמצא מחוץ למוקד הפליטה של המזהם לבין מנדף הכולא את מקור הפליטה כגון מנדף מעבדתי. יעילות היניקה של מנדף הנמצא מחוץ למוקד הפליטה של המזהם תלויה במרחק שבין פתח המנדף לבין נקודת הפליטה ובמהירות הלכידה שהיא מהירות האוויר בנקודת הפליטה. במקרים רבים מרחק פתח המנדף היונק ממוקד פליטת המזהם גדול מדי ואז נפגמת מאד יעילות היניקה והיא אינה משיגה את המטרה של מניעת תנועת חומר מזהם כלפי אזור הנשימה של העובד. מנדפי חופה התלויים בגובה ניכר מעל עמדת העבודה משיגם יעילות יניקה נמוכה והמזהם "בורח" לכיוון העובד וחלל העבודה. לדוגמה, הגבהת מנדף חופה ממרחק של 20 ס"מ מנקודת הפליטה למרחק של 40 ס"מ תדרוש ספיקה כפולה מזו שבמרחק 20 ס"מ להשגת אותה יעילות. הרחקת צינור יניקה גמיש שרשורי ממרחק של 10 ס"מ ממוקד הפליטה למרחק של 20 ס"מ תדרוש ספיקה גבוהה פי 3.3 מזו שבמרחק 10 ס"מ.
יעילותו של מנדף מעבדתי תהיה תלויה בתקינותו, במהירות הפנים הנדרשת למופע הפיסיקלי של המזהם (חלקיקים או אדים וגזים), בעומס בתוך המנדף ובעומק נקודת העבודה בתוך המנדף. מהירות פנים גבוהה מדי תגרום להיווצרות זרמי אוויר מתערבלים שחלקם עלול לצאת מחזית המנדף ולהגיע לעובד. זרימת האוויר במנדף עמוס בכלים מופרעת, הזרימה אינה אחידה בכל חלקי חלל המנדף וקווי הזרימה מופרעים, דבר העלול לגרום לזליגת חומר מחוץ למנדף. הצבת נקודת העבודה בחומר נדיף בקצה הקדמי של המנדף עלולה לגרום לבריחת אדים לכיוון העובד.
המסקנה היא כי אין להסתמך על ההנחה שמערכת יניקה מקומית עונה על הצרכים בכל מקרה אלא יש לתכנן אותה ולהציבה בעמדת העבודה תוך התחשבות בסוג החומרים בעבודה ותכונותיהם, מופע הפיזור שלהם באוויר, תנאי העבודה בחומר, דרגת ההגנה הדרושה לעובד ודרישות תקנים.
מקור: