išt Zaključna naloga Univerzitetnega študijskega programa I. Strojništvo

(1)

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo

Vpliv hlapnih organskih snovi na kakovost zraka v delovnem okolju

Tine Mauer

Zaključna naloga Univerzitetnega študijskega programa I. stopnje

Strojništvo - Razvojno raziskovalni program

(2)

(3)

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo

Vpliv hlapnih organskih snovi na kakovost zraka v delovnem okolju

Zaključna naloga Univerzitetnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo - Razvojno raziskovalni program

Tine Mauer

Mentor: izr. prof. dr. Matjaž Prek, univ. dipl. inž.

(4)

(5)

Zahvala

Zahvaljujem se svojemu mentorju izr. prof. dr. Matjažu Preku za hitro odzivnost in vso pomoč pri izdelavi zaključne naloge. Hvala Laboratoriju za ogrevalno, sanitarno in solarno tehniko ter klimatizacijo za izposojo merilne opreme. Zahvaljujem se tudi prijaznemu asistentu za strojne elemente, inštruktorjema iz Prul in Savskega naselja, kolegom iz fakultete, ki so verjeli vame in svoji družini, ki me je podpirala na tej dolgi poti. Za konec bi se rad zahvalil tudi podjetju, ki mi je omogočilo izvajanje meritev.

(6)

(7)

Izvleček

UDK 697.94:613.155:547.1(043.2) Tek. štev.: UN I/1609

Vpliv hlapnih organskih snovi na kakovost zraka v delovnem okolju

Tine Mauer

Ključne besede: Kakovost zraka Prezračevanje Filtriranje zraka

Hlapne organske spojine Merjenje VOC

Odrasli večino dneva preživijo na delovnem mestu, več kot dve tretjini zaposlenih v zaprtih prostorih. Zato je kakovost zraka na delovnem mestu velikega pomena za zdravje in počutje ljudi, kar posledično vpliva tudi na njihovo produktivnost. Delavci, ki so zaposleni v proizvodnih obratih in skladiščih so izpostavljeni različnim virom onesnaženja zraka. Med njih uvrščamo tudi hlapne organske spojine, ki so lahko v presežnih vrednostih zelo nevarne za zdravje. Večina podjetij se zaradi tega odloči za vgradnjo prezračevalnih sistemov in s tem zmanjša koncentracije nevarnih snovi v delovnem okolju. V zaključni nalogi sem v različnih delovnih prostorih izmeril prisotnost hlapnih organskih spojin in ugotavljal njihovo povezavo z delovnim procesom.

(8)

Abstract

UDC 697.94:613.155:547.1(043.2) No.: UN I/1609

Influence of volatile organic compounds on air quality in the working environment

Tine Mauer

Key words:

Air quality Ventilation Air filtration

Volatile organic compounds VOC measurement

Adults spend most of the day at work, with more than 75% of employees indoors. Air quality is very important for people's health and also affects their productivity. Workers employed in manufacturing plants and warehouses are exposed to various sources of air pollution. These also include volatile organic compounds, which are very dangerous to human health. As a result, most companies decide to install ventilation systems and reduce the concentrations of hazardous substances in the work environment. In the final task I measured the presence of volatile organic compounds in various work spaces and determined their connection with the work process.

(9)

Kazalo

Kazalo slik ... xi

Kazalo tabel ... xii

Seznam uporabljenih simbolov ... xiii

Seznam uporabljenih okrajšav ... xiv

1 Uvod ... 1

1.1 Ozadje problema ... 1

1.2 Cilji ... 1

2 Teoretične osnove in pregled literature ... 2

2.1 Kakovost zraka ... 2

2.1.1 Zaznavanje kakovosti zraka ... 3

2.1.2 Onesnaženost z ogljikovim dioksidom ... 5

2.2 Prezračevanje ... 6

2.2.1 Učinkovitost prezračevanja ... 7

2.2.2 Naravno prezračevanje ... 8

2.2.3 Mehansko prezračevanje ... 9

2.2.4 Filtriranje zraka ... 10

2.2.4.1 Principi filtriranja ... 11

2.3 Hlapne organske spojine ... 12

2.3.1 Skupne hlapne organske spojine ... 14

2.3.2 Merjenje VOC ... 14

2.3.2.1 Instrumenti za neposredno odčitavanje ... 15

2.3.2.2 Separacijske metode ... 17

3 Metodologija raziskave ... 19

3.1 Tehtalnica ... 20

(10)

4.1 Tehtalnica ... 24

4.2 Skladišče ... 25

4.3 Proizvodnja ... 26

4.4 Pisarna ... 27

5 Zaključki ... 28

Literatura ... 29

(11)

Kazalo slik

Slika 2.1: Delež nezadovoljnih v odvisnosti od pretoka svežega zraka pri emisiji vira 1 olf ... 4

Slika 2.2: Delež nezadovoljnih v odvisnosti od zaznane kakovosti zraka ... 5

Slika 2.3: Tipične koncentracije ogljikovega dioksida in njihov vpliv na ljudi[2] ... 5

Slika 2.4: Vetrni stolpi ... 9

Slika 2.5: Tipični premeri različnih delcev ... 11

Slika 2.6: Principi filtracije[1] ... 12

Slika 2.7: Učinkovitost filtracije v odvisnosti od velikosti delcev ... 12

Slika 2.8: Živi rastlinski zid za zmanjševanje obremenitve zraka z VOC ... 14

Slika 2.9: Shema plamensko ionizacijskega zaznavala ... 16

Slika 2.10: Primer merilnika s PID senzorjem ... 17

Slika 2.11: Kromatograf ... 18

Slika 3.1: Merilna naprava ... 19

Slika 3.2: a) Glavni vir onesnaženja v tehtalnici, b) Merilno mesto v tehtalninci ... 20

Slika 3.3: Meritve obremenjenosti zraka skladišča ... 21

Slika 3.4: Proizvodna naprava kot glavni vir onesnaževanja v proizvodnji ... 22

Slika 3.5: Izvedba meritev v pisarni ... 23

Slika 4.1: Koncentracije hlapnih organskih spojin v tehtalnici ... 24

Slika 4.2: Koncentracija hlapnih organskih spojin tekom dneva v skladišču ... 25

Slika 4.3: Koncentracija hlapnih organskih spojin tekom dneva v proizvodnji ... 26

Slika 4.4: Spreminjanje koncentracije ogljikovega dioksida v pisarni tekom dneva ... 27

(12)

Kazalo tabel

Tabela 2.1: Ravni zaznane kakovosti zraka ... 4

Tabela 2.2: Koncentracije CO2 za posamezne kategorije kakovosti zraka ... 6

Tabela 2.3: Razvrstitev organskih hlapnih spojin v notranjem zraku[11] ... 13

Tabela 3.1: Merilna območja senzorjev ... 20

(13)

Seznam uporabljenih simbolov

Oznaka Enota Pomen

C / Zaznana kakovost zraka

c ppm Koncentracija

G ppm/h Generacija

n h^-1 Število izmenjav zraka

ε / Učinkovitost

φ / Relativna vlažnost

T °C Temperatura

Indeksi

i Notranji

e Zunanji

ODZ Odtočni

zrak

VTZ Vtočni zrak

(14)

Seznam uporabljenih okrajšav

Okrajšava Pomen

SBS Sindrom bolnih stavb (ang. Sick Building Sindrome)

BRI Bolezni povezane z bivanjem v stavbi (ang. Building Related Illness) PPD Delež nezadovoljnih (ang. Predicted Percentage of Dissatisfied) MPPS Najbolj prepustna velikost delcev (ang. Most Penetrated Particle Size) VOC Organske hlapne spojine (ang. Volatile Organic Compounds)

WHO Svetovna zdravstvena organizacije (ang. World Health Organisation) TVOC Skupne organske spojine (ang. Total Volatile Organic Compounds)

CO₂ Ogljikov dioksid

UV Ultravijolična

ppm Delcev na milijon (ang. parts per milion)

FID Plamensko ionizacijsko zaznavalo (ang. Flame Ionization Detector) PID Foto ionizacijsko zaznavalo (ang. Photo Ionization Detector) PAS Foto akustični senzor (ang. Photo acoustic detector)

GC Plinska kromatografija (ang. Gas chromatography)

(15)

1 Uvod

1.1 Ozadje problema

Približno tretjino dneva večina odraslih do 65 leta preživi na delovnem mestu, veliko teh v zaprtih prostorih, zato je kakovost zraka na delovnem mestu velikega pomena za zdravje in počutje ljudi, kar v veliki meri lahko vpliva tudi na produktivnost zaposlenih. Nemalo delavcev je zaposlenih v proizvodnih obratih in skladiščih, kjer so lahko, odvisno od narave dela, izpostavljeni različnim virom onesnaženja zraka, med katere uvrščamo tudi organske hlapne spojine, ki so lahko v presežnih vrednostih nevarne za zdravje ljudi v takem delovnem okolju. Zagotavljanje ustreznega prezračevanja in s tem zmanjševanja koncentracij takih snovi je zato v takem okolju ključnega pomena.

1.2 Cilji

V zaključni nalogi bo obravnavana analiza kakovosti zraka na delovnem mestu, kjer bo poudarek predvsem na kontaminaciji zraka z organskimi hlapnimi spojinami. Ugotavljal bom, kakšna je kakovost zraka na treh različnih delovnih mestih (skladišče, pisarna, tehtalnica). V prvem delu zaključne naloge bodo predstavljena osnovna teoretična izhodišča na področju prezračevanja, kakovosti zraka in organskih hlapnih spojin, za lažje razumevanje in interpretacijo rezultatov v nadaljevanju. Menim, da bodo v določenih primerih dopustne vrednosti koncentracij presežene. Tezo bom v nadaljevanju potrdil oziroma ovrgel na podlagi meritev izvedenih na omenjenih delovnih mestih in v zaključku podal morebitne predloge za izboljšave.

(16)

2 Teoretične osnove in pregled literature

2.1 Kakovost zraka

Pomen ustrezne kakovosti zraka v prostoru ni povezano samo z zagotavljanjem ugodja v prostoru, pač pa je lahko ob neprimernem prezračevanju tudi dejavnik, ki lahko negativno vpliva na zdravje ljudi v prostoru. Kakovost zraka mora v osnovi zadostiti dvema osnovnima zahtevama: ljudje, ki so v prostoru prisotni, naj zaznavajo zrak kot svež in prijeten in kakovost zraka ne sme vplivati na zdravje ljudi. Pri obravnavi druge osnovne zahteve se srečamo z dvema pojmoma, ki jih povezujemo s kakovostjo zraka v prostoru in njen vpliv na zdravje ljudi:

1. Sindrom bolnih stavb-SBS

Sindrom bolnih stavb (angl. Sick building sindrom) povezujemo z zdravstvenimi težavami, ki se pojavijo zaradi bivanja v stavbi in po odhodu iz stavbe izzvenijo. Običajni simptomi, ki se pojavijo so: slabo počutje, kašelj, dražeča sluznica, suho grlo, motnje v koncentraciji ipd. Natančnega vzroka pojava simptomov, ko govorimo o sindromu bolnih stavb, ni mogoče določiti ali ga zdravstveno povezati z bivanjem v stavbi, vemo pa, da so z le-tem povezani. Daljša izpostavljenost takim razmeram lahko povzroči različna obolenja, kot so denimo bakterijska in virusna obolenja ter morebitne različne infekcije dihalnih poti.

2. Bolezni povezane z bivanjem v stavbi-BRI

Pri boleznih povezanih z bivanjem v stavbi (angl. Building related illness) lahko za razliko od sindroma bolnih stavb simptome in bolezenska stanja dokazano medicinsko povežemo z bivanjem v stavbi. Simptome klinično prepoznamo in jih lahko neposredno povežemo z onesnažili v zraku stavbe ali pa s točno določenim virom onesnažil. Ena od lastnosti bolezni povezanih z bivanjem v stavbi je njihovo dolgo asimptomatsko obdobje, prisotne so dlje časa, vendar njihove učinke zaznamo precej pozno.

Kakovost zraka je spremenljiva veličina, ki je ni mogoče enoznačno opisati in je odvisna od mnogih parametrov, povezanih z delovanjem sistemov v stavbi, aktivnosti ljudi v prostorih in pa z okoliškim zrakom. V preteklosti smo se osredotočali predvsem na obremenitev zraka kot posledica bivanja ljudi v prostoru, njihovo emitiranje, v zadnjem času pa se vedno bolj upoštevajo tudi obremenitve zraka, ki jih povzročajo tudi drugi viri onesnaženja: npr. gradbeni materiali stavbe, različne barve in laki, stroji in naprave v prostoru, pisarniška in druga oprema ipd.

(17)

Teoretične osnove in pregled literature

2.1.1 Zaznavanje kakovosti zraka

Za določanje kakovosti zraka se poslužujemo treh različnih pristopov:

- merjenje količine posameznih primesi v prostoru

- izračun vrednosti koncentracije škodljivih snovi, glede na ustreznost prezračevanja - subjektivna ocena posameznika na osnovi ankete, pri čemer je treba zadostiti

kriteriju, kjer se vsaj 80% anketirancev počuti v prostoru ugodno z vidika ugodja zraka. V primeru, ko je ta številka manjša, pa že govorimo o pojavu SBS.

Ljudje zaznavamo kakovost zraka z dvema vrstama čutil: čutila za zaznavanje vonjav (nosna votlina) in čutila za splošni kemični občutek kakovosti zraka (v sluznicah nosu in oči). Na podlagi zaznave obeh čutil lahko zrak karakteriziramo kot svež in prijeten, iztrošen, zatohel ali dražeč. Takšna zaznava kakovosti je mogoča samo za onesnažila, ki jih zaznamo z vonjanjem, ne omogoča pa določanja obremenitve zraka z onesnažili brez vonja. Te določamo na drugačne načine, največkrat z dejanskim merjenjem. Ker je zaznava vonjav vsakega posameznika individualna in vsak občuti intenzivnost drugače, je kakovost zraka nemogoče opredeliti enoznačno, zato na kakovost zraka sklepamo na podlagi deleža nezadovoljnih (PPD), ob predpostavki, da zrak v prostoru ni škodljiv za zdravje ljudi. Intenzivnost vira in zaznavanje vonjav je mogoče popisati z dvema enotama, ki ju je v drugi polovici 20. stoletja vpeljal danski znanstvenik Povl Ole Fanger:

- Olf: merilo za določitev intenzivnosti vonjave, lahko tudi koncentracije, s katerim vir onesnažuje zrak

- Decipol (dp): enota za kvantitativno določitev subjektivnega zaznavanja vonjave Povezavo med obema enotama podaja enačba (2.1)[1].

(2.1)

Enačba opisuje zaznavno kakovost zraka v prostoru z virom onesnaženja 1 olf pri prezračevanju s pretokom 10 litrov svežega zraka na sekundo. Pri tem lahko, kadar je človek edini vir onesnaženja, v prostoru intenzivnost 1 olf povežemo z onesnaženjem, ki ga emitira standardna oseba.

Zaznano kakovost zraka v odvisnosti od pričakovanega procenta nezadovoljnih (PPD) lahko določimo na podlagi spodnje enačbe (2.2)[2].

(2.2)

(18)

prostor, pri čemer je ključnega pomena prvi vtis, kjer si želimo, da ljudje zrak zaznajo kot sprejemljiv. Izbira same kategorije pa je odvisna predvsem od namembnosti uporabe prostora in pa seveda cene vgradnje sistemov prezračevanja za zagotavljanje ustrezne kakovosti zraka.

Tabela 2.1: Ravni zaznane kakovosti zraka

Kategorija Delež nezadovoljnih [%]

Zaznana kakovost

zraka [dp] Pretok zraka [l/(s.olf)

A 10 0,6 16

B 20 1,4 7

C 30 2,5 4

Pričakovan odstotek nezadovoljnih, kadar je zrak onesnažen z biofluenti, ki jih oddaja človek, lahko določimo tudi na podlagi grafa na sliki 2.1, ki prikazuje delež nezadovoljnih v odvisnosti od pretoka svežega zraka pri onesnaženju, ki ga povzroča ena standardna oseba – 1 olf.

Slika 2.1: delež nezadovoljnih v odvisnosti od pretoka svežega zraka pri emisiji vira 1 olf

Odstotek nezadovoljnih v odvisnosti od zaznane kakovosti zraka izražene v decipolih (dp) pa popisuje krivulja, ki je prikazana na sliki 2.2.

(19)

Slika 2.2: Delež nezadovoljnih v odvisnosti od zaznane kakovosti zraka

2.1.2 Onesnaženost z ogljikovim dioksidom

Posebno poglavje zaradi vpliva na počutje ljudi v prostorih zahteva onesnaženost zraka zaradi ogljikovega dioksida. Onesnaženost zraka z ogljikovim dioksidom ima občuten vpliv na počutje in zdravje človeka v zaprtih prostorih, pri čemer so raziskave pokazale, da je mejna koncentracija ogljikovega dioksida, pri kateri se človek v prostoru še počuti ugodno 1000 ppm. Koncentracija CO2 je dober pokazatelj kakovosti zraka, kadar v prostoru ni prisotnih drugih onesnaževalcev. Tipične koncentracije CO2 in njihov vpliv na ljudi prikazuje slika 2.3.

(20)

Vrednosti ogljikovega dioksida, ki vplivajo na kakovost zraka razdelimo v kategorije, ki so prikazane v tabeli 2.2.

Tabela 2.2: Koncentracije CO₂ za posamezne kategorije kakovosti zraka

Kategorija

Delež nezadovoljnih

[%]

Pretok zraka na osebo [l/s/osebo]

Relativna koncentracija

CO₂ [ppm]

Absolutna koncentracija CO2 (zunanja 340 ppm) [ppm]

A 15 10 460 800

B 20 7 660 1000

C 30 4 1190 1530

D > 30 < 4 > 1190 > 1530

V primeru stacionarnega stanja lahko povezavo med koncentracijo CO2 [ppm] in zaznano kakovostjo zraka C [decipol] popišemo s pomočjo števila izmenjav zraka, ki jo podaja enačba (2.3), kjer člen GCO2 predstavlja generacijo ogljikovega dioksida v prostoru, ki je podana v enotah [ppm/h], cCO2i koncentracijo ogljikovega dioksida v prostoru in cCO2e

koncentracijo ogljikovega dioksida v svežem zraku.

(2.3)

Kakovost zraka izraženo v decipolih lahko določimo tudi na podlagi koncentracij CO2 v prostoru in svežem zraku, kadar ni prisotnih drugih virov onesnaženja, ko so prisotni samo viri, ki emitirajo CO2. Določimo jo po enačbi (2.4)[2].

(2.4)

2.2 Prezračevanje

Prezračevanje je proces dovajanja svežega zunanjega zraka, s katerim ohranjamo oz.

izboljšujemo kakovost zraka v prostoru. Z dovajanjem svežega zraka ohranjamo zrak v prostoru prijeten in svež ter pri tem iz zraka odstranjujemo onesnažila, ki ga obremenjujejo. Potrebne količine zraka za ustrezno prezračevanje ureja zakonodaja preko pravilnika o prezračevanju in klimatizaciji, ki določa minimalne količine zraka glede na namembnost in obremenitev prostora. Tako je določeno, da mora biti najmanjši potrebni vtok zunanjega zraka 15 m³/h na osebo v prostorih, kjer kajenje ni dovoljeno in 45 m³/h na osebo v prostorih, kjer je kajenje dovoljeno. Prav tako podaja potrebno izmenjavo zraka (t.j. čas v katerem se zamenja celoten volumen zraka v prostoru), kjer je določeno, da je

(21)

minimalna potrebna volumska izmenjava zraka v prostoru 0,5 krat na uro, kadar je prostor namenjen bivanju in delu ter so v njem prisotni ljudje. Kadar ni prisotnosti ljudi v teh prostorih, pa je potrebno zagotavljati izmenjavo zraka v prostoru 0,2 krat na uro, s čimer odstranjujemo emisije, ki jih povzroča stavba in preprečujemo druge škodljivosti, kot je denimo kondenzacija in posledično nabiranje plesni.[3]

2.2.1 Učinkovitost prezračevanja

Pravilnik o prezračevanju in klimatizaciji stavb (Ur. List RS, št. 42/2002) določa učinkovitost prezračevanja kot razmerje med koncentracijo onesnažil v odtočnem zraku in koncentracijo onesnažil v coni dihanja (bivalna cona).

(2.5)

V osnovi pri učinkovitosti prezračevanja definiramo dva kriterija: stalno obnavljanje prostorskega zraka z dovajanjem svežega in pa učinkovitost odstranjevanja onesnažil v prostoru z dovodom svežega zraka. Poznamo globalno (velja za cel prostor) in lokalno učinkovitost. V nadaljevanju bosta predstavljeni globalni učinkovitosti.

1. Učinkovitost izmenjave zraka

Z učinkovitostjo izmenjave zraka se ukvarjamo predvsem v fazi načrtovanja prezračevalnega sistema. Podaja jo enačba (2.6), ki opisuje, kako hitro se zamenja zrak v prostoru glede na najhitrejšo teoretično izmenjavo pri enakem pretoku zraka. Najhitrejšo teoretično izmenjavo dosežemo pri idealnem batnem toku. Največjo učinkovitost dosežemo, ko je potreben čas izmenjave zraka v prostoru čim krajši.

(2.6)

2. Učinkovitost odstranjevanja onesnažil

Druga vrsta učinkovitosti se nanaša na uspešnost odstranjevanja onesnažil, ki obremenjujejo prostorski zrak. Kriterij temelji na primerjavi koncentracije onesnažil v odvedenem in prostorskem zraku. Dobro učinkovitost dosežemo, kadar je koncentracija onesnažila v prostoru v primerjavi s koncentracijo v odvedenem zraku majhna, pri čemer je koncentracija v odvedenem zraku odvisna samo od količine onesnažila in pretoka zraka, neodvisna pa od vrste prezračevanja. Učinkovitost odstranjevanja onesnažil popisuje enačba (2.7).

(22)

2.2.2 Naravno prezračevanje

O naravnem prezračevanju govorimo, kadar se za izmenjavo zraka izkorišča naravne fizikalne lastnosti zraka pri različnih temperaturah v prostorih in zunaj njih. Pri naravnem prezračevanju se ne poslužujemo uporabe dodanih mehanskih naprav. Slabost naravnega prezračevanja je kontrola kakovosti dovedenega zraka, ki je praktično nimamo, ampak jo definira zunanji, okoliški zrak, ki vdira v prostor. Poznamo več načinov naravnega prezračevanja[4]:

- Infiltracija: do infiltracije pride zaradi netesnosti stavbe, predvsem v delu, kjer se nahajajo okna in vrata, manjši del pa prehaja tudi skozi zid. Pogoj za infiltracijo je tlačna razlika med zunanjim in notranjim zrakom, ki je največkrat posledica razlike temperatur, občasno tudi vetra.

- Okensko prezračevanje: pod okensko prezračevanje uvrščamo izmenjavo zraka, ki je posledica odpiranja oken. Kadar ima zunanji zrak nižjo temperaturo od notranjega in ni prisotnosti vetra, zunanji zrak v prostor vdira skozi spodnji del odprtine, medtem pa notranji zrak skozi zgornji del odprtine izhaja v okolico. Na tak način prihaja do izmenjave zraka v prostoru.

- Lovilci vetra oz. vetrni stolpi: pri vetrnih stolpih izkoriščamo hitrost vetra. Pri tem pride v smeri pihanja vetra na lovilcu do zastojnega tlaka, ki porine hladen zrak v prostor, na drugi strani pa zaradi vzgona topel zrak iz prostora izhaja. Primer vetrnega stolpa je prikazan na sliki 2.4.

- Dvojne fasade: poznamo več različnih izvedb: stavbna, etažna, škatlasta. Dvojna fasada nudi boljšo izolativnost stavbe, posledično manjše izgube. Omogoča bolj učinkovito naravno prezračevanje in hlajenje v nočnem času. Slabost dvojnih fasad je slaba akustična izolativnost in pa dovzetnost za pregrevanje v poletnem času, kar običajno rešujemo s prepihovanjem.

- Solarni dimniki, atriji, prezračevalne komore, kanali, …

(23)

Slika 2.4: Vetrni stolpi

2.2.3 Mehansko prezračevanje

Pri mehanskem prezračevanju se poslužujemo vgradnje mehanskih naprav, ki jih uporabljamo za pripravo in izmenjavo zraka. Za razliko od naravnega prezračevanja imamo pri mehanskem večji nadzor nad stanjem vpihanega zraka, saj je pred vpihovanjem podvržen različnim procesom, s katerimi spreminjamo njegovo vlažnost, temperaturo, prav tako pa lahko zrak tudi filtriramo, s čimer odstranimo različne prašne delce. Sisteme mehanskega prezračevanja delimo na lokalne in centralne, pri čemer s centralnimi prezračujemo celotno oz. večji del stavbe, z lokalnimi pa samo dele stavbe, kot so denimo posamezni prostori. Poznamo več načinov mehanskega prezračevanja[5]:

- Izpodrivno prezračevanje: svež zrak vpihavamo v prostor običajno skozi difuzorje, ki so locirani malo nad višino tal. Zrak, ki v prostor vstopa je relativno hladen, običajno med 1 do 3 °C hladnejši od zraka v prostoru. Pri prehodu vpihanega zraka skozi prostor, kjer so prisotni različni toplotni viri (običajno različne elektronske naprave, ljudje, …), se zrak segreje, zaradi česar se mu spremeni temperatura, vzpostavi se temperaturni gradient, zaradi česar se segreti zrak dvigne proti stropu.

Potrebujemo tudi izstopni kanal, ki je običajno nameščen malo pod višino stropa.

Izpodrivno prezračevanje je primerno predvsem za prezračevanje visokih prostorov. Pri tem načinu prezračevanja je učinkovitost odstranjevanja onesnažil

(24)

zraven druge, zrak vpihujemo v prostor. Zrak se skozi prostor giba na enak način kot bat v cilindru, nujno pa je potrebna odprtina za odvod zraka.

- Mešalno prezračevanje: najpogosteje je uporabljeno turbulentno mešalno prezračevanje. V tem primeru skozi difuzorje, šobe, rešetke ipd. z relativno veliko hitrostjo vpihujemo zrak v prostor, zaradi česar pride do pojava intenzivnega mešanja svežega in prostorskega zraka zaradi indukcije. Zaradi omenjenih pojavov, se hitrost vpihovanega curka in temperaturna razlika med curkom in zrakom v prostoru zmanjšujeta. Temperatura zraka po višini prostora je v primeru mešalnega načina konstantna. Tak način prezračevanja pogosto uporabljamo, saj omogoča natančno uravnavanje temperature in kakovosti prostorskega zraka. Njegova slabost pa je možnost občutka prepiha, ki se pojavi zaradi visokih hitrosti vpihovanega zraka.

Prezračevanje lahko v tri skupine razdelimo tudi na podlagi tlačnih razmer: nadtlačno, podtlačno in enakotlačno, pri čemer je:

- Nadtlačno, kadar je tlak v prostoru višji od tlaka okolice, pri čemer zrak iz prostora izhaja v okolico, kar je primerno, kadar so zahteve po kvaliteti zraka v prostoru visoke, kot so denimo v primeru operacijskih sob.

- Podtlačno, kadar je tlak v prostoru nižji od okoliškega, zaradi česar pride do vdora zunanjega zraka v prostor. Takega načina se poslužujemo, kadar je prostor obremenjen denimo z vonjavami, za katere ne želimo, da se širijo po ostalih prostorih, npr. v toaletnih prostorih.

- Enakotlačno, kadar sta tlaka v prostoru in zunaj njega enaka. Potrebne so rešetke, pri čemer naj bi bila toka vtočnega in zavrženega zraka enaka.

2.2.4 Filtriranje zraka

Ker več kot 80 % časa preživimo v zaprtih prostorih je pomen kakovosti zraka v njih ključnega pomena. V zadnjem času se veliko pozornosti namenja tematiki prašnih delcev in njihovega vpliva na človekovo zdravje. Velikost delcev merimo v mikrometrih in jih označujemo s kratico PM, pri čemer kratici dodamo številko, ki popisuje največji premer delca (npr. PM10 za delce, katerih diameter ne presega 10 mikrometrov). Z manjšanjem premera delca se njegova nevarnost za zdravje človeka povečuje. Tako se denimo delci razreda PM10, ki v zraku nekaj časa vztrajajo, dokler zaradi gravitacije ne padejo na tla, pri človeku odlagajo v sapniku. Drugi razred delcev, ki predstavlja večjo nevarnost za zdravje je PM2,5. Delci s takim in manjšim premerom se v zraku zadržujejo in zaradi svoje majhnosti ne padajo proti tlom, ampak je za njihovo odstranitev potreben intenziven veter oz. padavine. Ti delci se v človeškem telesu nalagajo v pljučnih bronhijih in bronhiolih, kar privede do zdravstvenih težav. Najbolj nevarni za človeka pa so delci razreda PM1, ki se v telesu nalagajo v pljučnih mešičkih in nato potujejo naprej v krvi obtok[6]. Tipični premeri nekaterih prašnih in ostalih delcev so ponazorjeni na sliki 2.5.

(25)

Slika 2.5: Tipični premeri različnih delcev

2.2.4.1 Principi filtriranja

Filtracija v odvisnosti od velikosti delca poteka na različne načine. Shematsko so le-ti prikazani na sliki 2.6. Gre za:

- Sejanje: kadar je premer delca večji, kot je medprostor med posameznimi vlakni filtra, se delec zadrži na principu sita.

- Inercijski nalet: trajektorija gibanja delca sovpada z vlaknom, zaradi česar se delec na vlaknu ustavi. Delec je manjši od medprostora med vlakni.

- Prestrezanje: pri prestrezanju delec, ki je manjši od medprostora pri potovanju skozi filter zaradi trkov v vlakna izgublja hitrost, dokler ne obstane na enem od vlaken. Za prestrezanje se lahko poslužimo tudi načina elektrostatične privlačnosti, kjer so vlakna nabita z nasprotnim nabojem kot delci, zaradi česar pride do privlačnosti in posledično prestrezanja.

- Difuzija: delec manjšega premera kot medprostor se ob vstopu v filter ujame v Brownovo gibanje, zaradi česar se mu hitrost pri potovanju skozi filter zaradi trkov zmanjšuje, dokler se popolnoma ne ustavi na enem od vlaken.

- Gravitacijsko odlaganje: na spodnji sliki sicer ni prikazano, a del delcev se odloži še pred srečanjem z vlakni kot posledica delovanja gravitacije.

(26)

Slika 2.6: Principi filtracije[1]

Različni principi filtracije pa dosegajo različne učinkovitosti. Učinkovitosti različnih principov prikazuje graf na sliki 2.7. Modra krivulja prikazuje skupno učinkovitost filtriranja filtra v odvisnosti od velikosti delcev, pri čemer lahko opazimo, da ima približno parabolično obliko. Teme parabole predstavlja najbolj prepustno velikost delcev, ki jih filter najslabše filtrira, tako imenovani MPPS.

Slika 2.7: Učinkovitost filtracije v odvisnosti od velikosti delcev

2.3 Hlapne organske spojine

Hlapne organske spojine predstavljajo organske kemikalije, ki imajo pri sobni temperaturi visok tlak pare, kar rezultira v nizki temperaturi uparjanja. Kljub temu, da igrajo pomembno vlogo v živalskem in rastlinskem svetu, kjer so preko vonjav odgovorne za nekakšno komunikacijo med rastlinami in živalmi – denimo zaščita, pa lahko predstavljajo

(27)

nevarnost za okolje in človeško zdravje. Zaradi omenjenih učinkov je zato potrebna njihova zakonska regulacija, ki se nanaša predvsem na antropogene hlapne organske spojine, katerih koncentracija v notranjem okolju je največja. Kljub temu, da večina spojin ne predstavlja nevarnosti akutne toksičnosti, pa imajo običajno dolgoročnejše vplive na človeško zdravje, predvsem v obliki kroničnih bolezni. Nekatere največje antropogene vire, kot posledica človeškega delovanja predstavljajo[7]:

- Proizvodnja in uporaba fosilnih goriv (nepopolno zgorevanje in izhlapevanje) – etan

- Topila uporabljena v premazih, barvah in barvilih – glikol, aceton - Stisnjeni aerosolni izdelki – butan, propan

- Bio goriva

- Zgorevanje lesne biomase, predvsem nepopolno zgorevanje

Izpostavljenost hlapnim organskim spojinam v bivalnih okoljih se je z napredkom človeštva močno povečala. Izboljšanje toplotnega ovoja stavb v smislu porabe energije je veliko prinesla k temu problemu, saj se je z izboljšanjem predvsem izolacije v veliko primerih zmanjšalo prezračevanje, kar vodi v večje koncentracije onesnaženja zraka s hlapnimi organskimi spojinami. Znotraj tipičnega delovnega prostora, kot je denimo pisarna, obstaja vrsta virov onesnaženja s hlapnimi organskimi spojinami kot so barve in laki na vseh komponentah znotraj prostora, organska topila, kozmetični produkti, stavbni materiali, pohištvo, pisarniška oprema, kopirni stroji in tiskalniki, ipd. Kljub temu, da prisotnost organskih hlapnih spojin (VOC) v veliko primerih povezujemo s sindromom bolnih stavb, imajo lahko le-te tudi dolgoročne zdravstvene posledice. Tako se lahko poleg kratkoročnih simptomov kot so dražeča sluznica grla, nosu in oči, glavobol, alergijske kožne reakcije, nahod, vrtoglavice in podobno, pojavijo tudi težja zdravstvena stanja, kot so pojav rakavih obolenj in vpliv na vaskularni in živčni sistem. WHO je ugotovila povezavo nekaterih VOC v notranjem okolju z resnimi zdravstvenimi težavami. Tako je denimo benzen dokazano kancerogena hlapna organska spojina, medtem ko n-heksan, heptan in oktan povzročajo obolenja centralnega živčnega sistema pri človeku[8]. V tabeli 2.3 je prikazana razvrstitev organskih hlapnih spojin v notranjem zraku.

Tabela 2.3: Razvrstitev organskih hlapnih spojin v notranjem zraku[11]

Poimenovanje Območje vrelišče [°C] Parni tlak nasičenja

pri 25 °C [kPa]

od do

Zelo hlapne organske

spojine <0 50 do 100 >15

Hlapne organske

spojine 50 do 100 240 do 260 10^-2

Težko hlapne

organske spojine 240 do 260 380 do 400 10^-2 do 10^-8

(28)

zadnjem času se raziskuje različne nove načine odstranjevanja, med katerimi se je kot obetavna izkazala prisotnost zelenja v notranjih prostorih. Gre za rastline, ki za svoje procese akumulirajo VOC in s tem zmanjšujejo njihovo koncentracijo v prostorskem zraku. Poleg izboljšane kvalitete zraka, je to tudi ekonomsko prijazna metoda. Za uspešno odstranjevanje spojin je potrebna velika količina takih rastlin, kar lahko pri prostorski stiski predstavlja določen problem. Rešitev se ponuja v integraciji tako imenovanih živih zidov, ki omogočajo veliko gostoto rastlin na relativno majhnem prostoru. Primer takega zidu prikazuje slika 2.8.

Slika 2.8: Živi rastlinski zid za zmanjševanje obremenitve zraka z VOC

2.3.1 Skupne hlapne organske spojine

Poleg merjenja posameznih organskih spojin se je zaradi poenostavljene predstavitve, poročanja oz. primerjanja uveljavil tudi koncept merjenja skupnih hlapnih organskih spojin (TVOC). Največkrat skupno količino hlapnih organskih spojin določimo s pomočjo plinske kromatografije, kjer seštevamo mase posameznih spojin znotraj določenega območja kromatograma. Kljub enostavnosti predstavitve onesnaženosti zraka pa so mnenja glede uporabe metode deljena, saj nizka vrednost skupnih organskih spojin v zraku ne pomeni nujno tudi dobre kakovosti zraka v prostoru. Glavna pomanjkljivost metode je različna toksičnost posameznih hlapnih organskih spojin, ki se od spojine do spojine lahko razlikuje tudi za šest velikostnih razredov, zato se lahko zgodi, da je prisotnost posamezne spojine v zraku mnogo večja od njene mejne vrednosti, kar pa samo iz vrednosti meritev skupne obremenjenosti zraka s hlapnimi spojinami ni mogoče razbrati.

2.3.2 Merjenje VOC

(29)

Poznamo dve vrsti merjenja prisotnosti organskih hlapnih spojin – merjenje prisotnosti posameznih spojin in pa merjenje obremenjenosti z mešanico vseh spojin (TVOC), pri čemer pri slednjem na podlagi meritve ene same spojine in pa poznavanja približnih deležev posameznih spojin sklepamo na obremenjenost zraka z VOC. Ta metoda poda številčno vrednost, ki nam podaja obremenjenost zraka. V osnovi metode merjenja delimo na dve skupini, glede na količino informacij, ki jih posamezna metoda poda: instrumenti za neposredno odčitavanje in pa separacijske metode[9]. Obe skupini metod bosta podrobneje predstavljeni v nadaljevanju.

2.3.2.1 Instrumenti za neposredno odčitavanje

Gre za preprostejšo metodo, kjer se poslužujemo uporabe kemičnih ali bioloških zaznavnih merilnih sistemov, kjer mešanice VOC ne razbijemo na posamezne komponente, ampak jo obravnavamo kot celoto na podlagi meritve ene same komponente. Uporaba teh metod ima prednost v enostavni uporabi, so prenosne in zaradi podajanja signala v realnem času omogočajo merjenje tudi velikih skokov v koncentraciji. Na drugi strani njihove slabosti predstavlja predvsem odzivnost tudi na druge organske spojine prisotne v zraku, ne samo na hlapne, prav tako pa ne podajajo kvalitativne informacije o mešanici VOC, saj so običajno senzorji kalibrirani samo za določeno organsko spojino, zaradi česar so tudi rezultati podani kot ekvivalentna vrednost te spojine[9]. Nekaj senzorjev, ki jih uporabljamo za določanje obremenjenosti z VOC, bo predstavljenih v nadaljevanju.

FID senzor (plamensko ionizacijsko zaznavalo)

Gre za najpogosteje uporabljen senzor, predvsem zaradi svoje stabilnosti in možnosti zaznavanja velikega števila hlapnih organskih spojin. Deluje na principu zgorevanja organske spojine (največkrat vodik) znotraj komore pri kontroliranih pogojih (tlak, temperatura, pretok), kjer se izkorišča dejstvo, da se pri zgorevanju organskih spojin tvorijo pozitivno nabiti ogljikovi ioni. Ioni, ki se tvorijo, se zbirajo na zbiralni katodi, kjer se v odvisnosti od količine ogljikovih ionov v analiziranem plinu generira tok, ki definira izhodni signal merilnega sistema. Velikost toka, ki nastane je odvisna od števila ogljikovih molekul, ki sestavljajo posamezno hlapno organsko spojino[10, 12].

Prednost obravnavane metode je hitra ionizacija, odzivni časi se gibljejo med nekaj milisekundami in sekundami. Poleg hitrosti metoda zagotavlja tudi stabilno merilno okolje, neobčutljivo na vlago v analiziranem zraku, kar je posledica dejstva, da molekule vodika, ki zgoreva v komori niso zmožne oksidacije. Poleg omenjenih dejstev ima zaznavalo tudi majhno nelinearnost. Zaznavalo ima tudi svoje slabosti, predvsem izraziti sta dve: metoda ni selektivna, kar pomeni, da je mogoče meriti samo skupne organske spojine, druga slabost pa je ta, da se uporablja v kombinaciji s čistim vodikom, običajno v jeklenki, kar omejuje uporabo v določenih primerih predvsem iz varnostnih razlogov. Shematski prikaz

(30)

Slika 2.9: Shema plamensko ionizacijskega zaznavala

PID senzor (fotoionizacijsko zaznavalo)

Princip delovanja PID senzorja je podoben delovanju FID senzorja, razlika je predvsem v načinu ionizacije organske spojine – v primeru PID se za ionizacijo uporablja ultravijolično (UV) sevanje. Pri obsevanju z ultravijolično svetlobo le-ta molekule ionizira To povzroči izstop negativno nabitega elektrona, kar pomeni da v molekuli ostane pozitivno nabit ion. Med katodo in anodo zaznavala se kreira električno polje, ki privlači ione, pri čemer le-ti generirajo električni tok, velikost katerega je sorazmerna s koncentracijo hlapnih organskih spojin, ki jo določamo. Ko ioni zapustijo zaznavalo, se vrnejo na svojo prvotno pozicijo v molekulo, iz katere so predhodno izstopili. Za ionizacijo molekul je potrebna ustrezna količina energije imenovana tudi ionizacijska energija.

Različne organske spojine zahtevajo različno ionizacijsko energijo, zato lahko določeno spojino zaznamo samo, v kolikor je energija fotonov UV sijalke dovolj visoka. Izbira UV sijalke ključno vpliva na to, katere hlapne organske spojine bomo zaznali.[12]

Tudi fotoionizacijsko zaznavalo ni selektivno, zato omogoča merjenje samo skupne koncentracije hlapnih organskih spojin, ne pa tudi posameznih spojin. Kot rezultat merjenje s PID senzorjem podaja skupno koncentracijo hlapnih organskih spojin katerih ionizacijska energija je nižja od ionizacijskega potenciala uporabljene UV svetilke. Glede na FID senzor je PID manj stabilen, a ima za marsikatero organsko spojino veliko večjo občutljivost. Prednost PID senzorja je v dejstvu da je neodziven na metan, kar je uporabno predvsem tam, kjer želimo zanemariti vpliv prisotnosti metana v atmosferi. Primer merilnega instrumenta s PID senzorjem je prikazan na sliki 2.10.

(31)

Slika 2.10: Primer merilnika s PID senzorjem

Foto akustični senzor (PAS)

PAS senzor izkorišča efekt spremembe parcialnega tlaka pare organskih spojin kot posledico absorpcije infrardečega sevanja in posledičen dvig temperature, ki ga zaznamo z akustičnim senzorjem. To dosežemo z modeliranjem intenzitete infrardečega sevanja na podlagi akustične frekvence, sam odziv PAS senzorja pa je odvisen od valovne dolžine infrardečega sevanja.

2.3.2.2 Separacijske metode

V veliko primerih je podatek, ki nam ga poda instrumenti za neposredno odčitavanje pomanjkljiv, ker so mnogokrat potrebni podrobnejši podatki o posameznih organskih spojinah, ki nas zanimajo. Največkrat uporabljen je princip plinske kromatografije (GC).

Analiza s pomočjo separacijskih metod največkrat poteka po točno določenem postopku. V prvem koraku je potreben odvzem vzorca zraka, ki je lahko izveden aktivno ali pasivno.

Metodi odvzema se razlikujeta v časovni skali in sicer pri aktivnem odvzemu zajem traja od nekaj minut do nekaj ur, medtem ko je čas zajema pasivne metode dolg od nekaj ur do nekaj dni. Naslednji korak je hramba vzorca, ki ji sledi transport vzorca na analizo. Proces hrambe in transporta vzorca na analizo imata velik vpliv na občutljivost same analize.

Najpogosteje se uporablja metoda toplotne elucije, ki omogoča analizo vseh komponent vzorca z eno samo analizo. Pri analizi se uporablja separacija spojin na podlagi plinske

(32)

Slika 2.11: Kromatograf

(33)

3 Metodologija raziskave

Eksperimentalni del je bil opravljen v podjetju na štirih različnih lokacijah – proizvodnja, skladišče, tehtalnica in pisarna v skladišču. Meritve so potekale tri do pet dni v tednu, med ponedeljkom in petkom, ko podjetje v polnosti obratuje. Meritve smo pričeli ob 7.00 in so trajale do 21:30 ure, s čimer smo lahko reprezentativno izmerili celodnevno stanje zraka v prostoru, ki je v vsaki od izmen zaradi narave dela drugačen. Meritve sem izvajal z multifunkcijsko napravo, ki je prikazana na sliki 3.1.

(34)

Metodologija raziskave

Naprava na podlagi treh senzorjev, ki so povezani na dnevnik zapisov (datalogger) s petimi analognimi vhodi z merilnim območjem med 0 V in 2,5 V. Multifunkcijska naprava omogoča merjenje relativne vlažnosti in temperature (oznaka 1 na sliki 3.1), koncentracije CO2 (oznaka 2 na sliki 3.1) ter obremenjenost prostora s hlapnimi organskimi spojinami (oznaka 3 na sliki 3.1.). Merilna območja senzorjev so podana v tabeli 3.1.

Tabela 3.1: Merilna območja senzorjev

φ 0 % do 100 %

T -20 °C do + 60 °C

CO2 0 ppm do 1000 ppm

VOC 0 do 30

Merilna naprava je povezana na računalnik, kamor shranjuje podatke. Zapis podatkov na računalnik se vrši vsakih 15 in vsakih 60 minut, pri čemer zapisuje trenutne odčitane vrednosti. Štiri različna merilna mesta bodo podrobneje opisana v sledečih podpoglavjih.

3.1 Tehtalnica

Prvo merilno mesto je v tehtalnici, kjer je zaradi dela z nevarnimi kemikalijami problematična predvsem obremenjenost zraka s hlapnimi organskimi spojinami, kar je bil tudi predmet analize v tem prostoru. Merilna naprava je bila postavljena približno pet metrov stran od glavnega vira onesnaženja, ki je prikazan na sliki 3.2a. Postavitev merilne naprave prikazuje slika 3.2b.

a) b)

Slika 3.2: a) Glavni vir onesnaženja v tehtalnici, b) Merilno mesto v tehtalninci

(35)

3.2 Skladišče

Tako kot v tehtalnici, je bila tudi v skladišču predmet obravnave obremenjenost zraka s hlapnimi organskimi spojinami. Glavni vir VOC v skladišču so izdelki, katerih glavna sestavina so kemične spojine, ki obremenjujejo tudi zrak v skladišču. Poleg skladiščenih izdelkov je vir onesnaženja tudi dizelski viličar, ki se uporablja za nakladanje oz.

razkladanje tovora iz tovornjakov. Merilno mesto v skladišču je prikazano na sliki 3.3 in je pozicionirano nekje na sredini skladišča, s čimer najboljše popiše globalno stanje zraka v skladišču. Za namen določitve učinka prezračevanja na stanje obremenjenosti zraka so bila določen čas meritev nakladalna vrata skladišča odprta, s čimer sem ugotavljal učinek naravnega prezračevanja na obremenjenost prostorskega zraka.

Slika 3.3: Meritve obremenjenosti zraka skladišča

(36)

ugotoviti obremenjenost prostorskega zraka skozi dan. Merilno mesto je bilo tri metre oddaljeno od proizvodne naprave, ki je prikazana na sliki 3.4.

Slika 3.4: Proizvodna naprava kot glavni vir onesnaževanja v proizvodnji

3.4 Pisarna

Zadnji del meritev je potekal v pisarni, ki je del skladišča (fizično je ločena) in v kateri sta večino časa prisotni dve osebi. Ker v pisarni ni glavni problem obremenitev zraka s hlapnimi organskimi spojinami, temveč z ogljikovim dioksidom, je bil tukaj predmet analize obremenitev s CO2. Meritve so potekale preko celega dne, pri čemer je poudarek predvsem v dopoldanskem času, ko je pisarna v uporabi, v popoldanskem času je pisarna večinoma prazna. Zanimalo me je predvsem, kaj se dogaja s koncentracijo ogljikovega dioksida v prostoru, ko v pisarni potekajo jutranji in zaključni sestanki, ko je na relativno majhnem prostoru prisotnih poleg dveh stalnih pisarniških delavcev tudi sedem skladiščnikov. Merilna naprava je postavljena približno na sredino majhne pisarne in je prikazana na sliki 3.5.

(37)

Slika 3.5: Izvedba meritev v pisarni

(38)

4 Rezultati in diskusija

Rezultati meritev opisanih v prejšnjem poglavju so prikazani v sledečih podpoglavjih.

Grafi na slikah predstavljajo spreminjanje koncentracij hlapnih organskih spojin oz.

ogljikovega dioksida tekom dneva. Rezultati prikazujejo vsakega od zgoraj opisanih prostorov v enem dnevu tedna.

4.1 Tehtalnica

Slika 4.1 na grafu prikazuje koncentracijo hlapnih organskih spojin v prostoru tekom dneva. Meritve so bile izvedene med 7:00 in 21:30 uro. Na grafu je v prvem delu med 7:00 in 11:00 uro vidno nihanje koncentracij, ki je posledica načina dela v tehtalnici. Zaradi visoke toksičnosti spojin, s katerimi ima delavec v tehtalnici opravka, pride do skokov v koncentraciji, saj se delo zaradi visoke obremenitve prostorskega zraka, ki je potencialno nevaren za zdravje , opravlja v pol urnih intervalih – na pol ure dela v tehtalnici je potrebno le-to za pol ure zapustiti. V nadaljevanju je bilo merjenje med 11:00 in 13:30 uro izvedeno ob odprtih vratih, ki so omogočale prezračevanje, kar je vidno v nivoju koncentracije, ki nima prej prisotnih nihanj oziroma so ta manj izrazita, tudi sama vrednost koncentracije je manjša. Iz grafa je moč videti upad koncentracije, ki se ustali na vrednosti okoli 16, ko se delo v tehtalnici ob 14:00 uri zaključi.

Slika 4.1: Koncentracije hlapnih organskih spojin v tehtalnici 5

10 15 20 25

7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36

VOC [ppm]

Čas [h]

VOC

(39)

Rezultati in diskusija

4.2 Skladišče

Graf na sliki 4.2 prikazuje dnevno spreminjanje koncentracij hlapnih organskih spojin v prostorih skladišča. Mogoče je opaziti, da je v času prve izmene (od 7:00 do 14:00) koncentracija VOC v prostoru relativno nizka glede na popoldansko izmeno, kjer je opazen trend naraščanja koncentracije. Vzrok za nizko koncentracijo lahko najdemo v namenskem prezračevanju prostora z odpiranjem nakladalnih vrat, kjer smo uspeli dokazati, da je kljub velikim koncentracijam možno izboljšanje ob ustreznem prezračevanju. V dopoldanskem času izstopa porast koncentracije v času med 9:30 in 11:30 uro, ko je bilo v teku nakladanje za katerega se uporablja viličar, ki ga poganjamo na dizelsko gorivo. Zaradi izpustov, ki nastanejo pri delovanju viličarja, se koncentracija hlapnih organskih spojin dvigne. Točnega podatka ali je dvig koncentracije zgolj lokalen ali v celotnem skladišču, zaradi načina merjenja ni mogoče določiti. V času popoldanske izmene, med 14:00 in 21:30 uro, so bila nakladalna vrata zaprta, kar je vidno v precejšnjem dvigu koncentracije VOC v prostoru. Posledica občutnejše rasti, predvsem v času med 14:30 in 18:00 uro je tudi posledica vdora kontaminiranega zraka iz sosednjega povezanega prostora, v katerem je ena izmed proizvodnih linij. Občuten padec koncentracije je viden v času med 18:00 in 19:00 uro, ko v proizvodnji poteka odmor za malico, zaradi česar se proizvodnja ustavi, zrak tam se razbremeni in manj kontaminiran vstopa v skladišče. V obdobju po 19:30 uri je viden padec, ki je posledica načrtnega naravnega prezračevanja z odpiranjem vrat, kjer smo zopet dokazali, da ustrezno intenzivno prezračevanje omogoča, kljub nespremenjenim pogojem dela, relativno nizke koncentracije hlapnih organskih spojin predvsem glede na čas, ko prostora ne prezračujemo.

5 10 15 20 25

VOC [ppm]

VOC

(40)

4.3 Proizvodnja

V primeru proizvodnje je bila analizirana samo ena od linij, ki se nahaja v istem nadstropju kot skladišče in je povezana s skladiščem in ostalimi analiziranimi prostori. Časovni potek koncentracij v različnih obdobjih dneva prikazuje graf na sliki 4.3. Vidno je, da je v začetku izmene, ko potekajo priprave na proizvodnjo – priprava potrebnega materiala (stroj v tem času miruje), koncentracija hlapnih organskih spojin relativno nizka in se v tem časovnem intervalu bistveno ne spreminja. Prvi skok v koncentraciji je viden, ko se proizvodnja okrog 8.30 začne. Kljub temu, da je aktivnost v času začetka proizvodnje in malice – čas malice podaja del najnižje koncentracije, ki jo dosežemo v času obratovanja (ob 10:30 uri), velika, lahko koncentracijo VOC zadržimo na relativno nizkem nivoju ob ustrezno intenzivnem prezračevanju, kar je vidno na spodnjem grafu. Vidno je da se po menjavi izmene ob 14:00 uri koncentracija VOC v zraku približno linearno povečuje do 18:30 ure, z izjemo manjšega padca, ki je viden ob 16:30 uri, ko imajo delavci v proizvodnji odmor. Iz poteka koncentracije lahko ugotovimo, da v tem času proizvodnji prostor ni bil ustrezno prezračevan oz. sploh ni bil. Občuten padec koncentracije se zgodi ob 18:30 uri, ko je v proizvodnji odrejen pol urni odmor za malico. Lepo je vidno, da stroj v tem času stoji in ne obremenjuje zraka. Po malici je bil prostor za približno uro ustrezno prezračevan, kar je vidno v stagnaciji koncentracije v tem obdobju. Določen skok koncentracije je viden tudi ob koncu delovnega dne, ko stroji še vedno delajo, glede na rast koncentracije pa zopet lahko sklepamo, da so bila vrata proizvodnje zaprta, zato je koncentracija narasla.

Slika 4.3: Koncentracija hlapnih organskih spojin tekom dneva v proizvodnji 0

5 10 15 20 25

7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36

VOC [ppm]

Čas [h]

VOC

(41)

4.4 Pisarna

Zadnji analiziran prostor je bil pisarna, ki se nahaja v sklopu skladišča in je od njega ločena z vrati. Ker v osnovi pisarna ni tako izrazito obremenjena s hlapnimi organskimi spojinami, smo v njej analizirali obremenjenost zraka z ogljikovim dioksidom.

Spreminjanje koncentracij CO2 v pisarni tekom dneva prikazuje graf na sliki 4.4. V skladiščnem delu je poleg dveh pisarniških delavcev prisotnih tudi sedem delavcev v skladišču, ki občasno obiščejo pisarno. Na grafu sta vidna precej izrazita vrhova, ki ponazarjata skok vrednosti koncentracij. Prvi vrh je moč pripisati jutranjemu sestanku pred začetkom dela, ki običajno poteka v pisarni. Porast koncentracije ogljikovega dioksida je posledica povečane oddaje

ogljikovega dioksida od ljudi, ki so prisotni v pisarni. Vrednost koncentracije se v času po jutranjem sestanku do 12:30 ure, ko je zopet viden kratkotrajni porast koncentracij zaradi pavze, ki jo delavci preživijo v pisarni, ne spreminja bistveno. Prisotna so majhna nihanja, ki so posledica odpiranja in zapiranja vrat pisarne zaradi interakcije med vodjo in delavci v skladišču. Drugi glavni vrh je viden pred iztekom delovnega časa prve izmene ob 14:00 uri, ko v pisarni poteka sestanek pred zaključkom dela, kar poveča obremenitev prostorskega zraka. Do večernih ur se koncentracija bistveno ne spreminja, saj popoldanska izmena pisarne ne uporablja. Manjši porast je viden zgolj pred iztekom delovnega časa druge izmene, ko določen del proizvodnih delavcev uporablja pisarno za tiskanje transportnih nalepk.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

CO2[ppm]

CO2

(42)

5 Zaključki

Na podlagi rezultatov meritev lahko zaključim, da je z izjemo pisarne kakovost zraka v prostorih precej sporna. Če je dovoljena vrednost določena pri 5, lahko zaključim, da je bila vrednost obremenjenosti s hlapnimi organskimi spojinami v vseh prostorih (razen pisarne, kjer sem meril onesnaženost s CO2) presežena v celotnem delu dneva. Predvsem problematična se mi zdi obremenjenost v tehtalnici in proizvodnji, kjer maksimalne vrednosti obremenitve v nekaterih delih dneva tudi več kot 4-krat presežejo dovoljene vrednosti. Gre za zaskrbljujoče podatke, glede na poznano nevarnost, ki jo za zdravje ljudi predstavlja izpostavljenost hlapnim organskim spojinam. Za dodatno analizo, ki bi pokazala dejansko nevarnost za zdravje bi bilo potrebno izvesti natančne meritve, kjer bi določili točno določene hlapne organske spojine in na ta način njihov zdravstveni vpliv.

Zanimiva bi bila tudi raziskava med zaposlenimi, s katero bi lahko ugotovili, ali opažajo kakšne zdravstvene težave povezane z zadrževanjem v teh prostorih – ugotoviti morebiten pojav sindroma bolnih stavb. Poleg analiziranih prostorov bi bilo smiselno izvesti meritve tudi v ostalih, predvsem proizvodnih prostorih, kjer predvidevam da bi bile koncentracije glede na naravo dela in količino virov onesnaženja z VOC mogoče celo višje, kot so bile zaznane na podlagi meritev, ki sem jih izvedel. Rešitev vidim predvsem v ustrezno intenzivnem prezračevanju. Menim, da bi glede na naravo dela in izpostavljenosti takim koncentracijam različnih polutantov bilo potrebno vgraditi ustrezne prezračevalne sisteme, ki bi zagotavljali zadostno izmenjavo zraka in s tem odstranitev onesnažil. Prezračevanje se je pokazalo kot ustrezen način razbremenjevanja obremenjenosti s hlapnimi organskimi spojinami, kar je jasno vidno tudi na grafih, ki prikazujejo rezultate meritve.

Predlogi za nadaljnje delo

Sam bi predlagal vgradnjo centralnega prezračevalnega sistema z rekuperacijo za izrabo odpadne toplote, pri čemer menim, da bi bila potrebna izmenjava zraka glede na vrednosti, ki sem jih izmeril vsaj 2 h^-1. Zavedam se, da taka vgradnja v precej stare prostore predstavlja zahteven projekt, tako izvedbeno, kot tudi finančno, a sem mnenja, da je zdravje zaposlenih vedno na prvem mestu, zato bi bila vgradnja takega sistema nujno potrebna. V kolikor bi do vgradnje sistema dejansko prišlo, bi ustreznost prezračevanja ponovno preverili z izvedbo meritev obremenjenosti zraka s hlapnimi organskimi spojinami. Smiselna bi bila tudi izvedba meritev posameznih in ne samo skupnih organskih hlapnih spojin, s čimer bi lahko določili kritične organske spojine in sprejeli ustrezne ukrepe za njihovo zmanjšanje ter tako dodatno zaščitili delavce.

(43)

Literatura

[1] M. Prek: Zapiski pri predmetu Notranje okolje, Ljubljana 2018

[2] M. Prek: Kakovost zraka: Predloga laboratorijske vaje. Dostopno na:

http://lab.fs.uni-lj.si/los1/wp-content/uploads/notranje-okolje/kakovost-zraka- objava.pdf,

[3] Pravilnik o prezračevaju in klimatizaciji stavb (Uradni list RS, št. 42/02 105/02) [4] H. Recknagel, E. Sprenger, E. R. Schramek, D. Čeperković: Grejanje i klimatizacija,

uključujući toplu vodu i tehniku hlađenja. Vrnjačka Banja, 2004.

[5] M. Prek: Mešalno prezračevanje: Predloga laboratorijske vaje. Dostopno na:

[6] L. Corra: CHILDREN AND NOISE - Children ’ s Health and the Environment, World Health Organisation., str. 1–67, 2009.

[7] C. Jiang, S. Li, P. Zhang, J. Wang: Pollution level and seasonal variations of carbonyl compounds , aromatic hydrocarbons and TVOC in a furniture mall in Beijing , China, Building and Environment, str. 227–232, 2013

[8] G. Patricia, R. Fern, S. Rossini-oliva, A. Franco-salas, P. Luis: Volatile organic compounds removal by means of a felt-based living wall to improve indoor air quality, Atmospheric Pollution Research, 2020

[9] R. Barro, J. Regueiro, M. Llompart, C. Garcia-jares: Analysis of industrial contaminants in indoor air : Part 1 . Volatile organic compounds , carbonyl compounds , polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls, Journal of Chromatography A str. 540–566, 2009

[10] B. Berglund:ECA Indoor Air Quality & Its Impact On Man Report No 19: Total

(44)