Análisis no destructivo de ropa de extinción de incendios en asbestos/FMA
Desarrollo de un método para el análisis no destructivo de ropa de bomberos para amianto y fibras minerales artificiales.
Dr. Stefan Pierdzig1), Axel Meyer2), Dr. Jochen Kuhl2), Ralf Klaus Blecher1)
1) CRB Analyse Service GmbH, Bahnhofstraße 14, 37181 Hardegsen
2) MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH, Schmiedewiese 1, 37181 Hardegsen
Análisis no destructivo de ropa de bomberos (PDF 1,8 MB)
Observaciones preliminares
En febrero de 2019, en cooperación con MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH, varias sustancias (PBI Matrix, Nomex, X55) fueron contaminadas con amianto para la fabricación de ropa contra incendios y se evaluó el rendimiento de lavado del proceso de limpieza para los tipos de amianto Chrysotil y Amosit midiendo el contenido de amianto de estas sustancias antes y después del lavado. Para ello, las muestras de material se incineraron a 450 °C en un horno de mufla y las cenizas se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido como preparación en suspensión de acuerdo con la directriz VDI 3866, parte 5, anexo B:2017-06 utilizando microscopía electrónica de barrido (MEB)/microanálisis de rayos X (EDX) (véase Blecher et al., 2019).
Este método demostró el alto rendimiento de lavado, pero como no es posible tomar muestras de tejido de la ropa para realizar pruebas de rutina para detectar posibles contaminaciones por asbesto o FMA, se desarrolló un método de muestreo no destructivo y se probó y validó su eficacia.
Un muestreo no destructivo de la ropa de los cuerpos de bomberos después de una operación sólo puede llevarse a cabo recogiendo los polvos superficialmente depositados con un medio adecuado. Además, existe el problema de que la ropa a menudo está mojada o al menos húmeda después de una operación.
Los métodos clásicos de muestreo para polvos que utilizan placas de aluminio equipadas con almohadillas de carbono conductoras quedan descartados porque la cantidad de polvo que se puede recoger es demasiado pequeña. El uso de tiras de película adhesiva de longitud y anchura definidas no parece ser aplicable en la práctica.
Estudios preliminares
Figura 1: Rodillo de pelusa disponible en el mercado con hojas adhesivas removibles
Como solución práctica para la toma de muestras de gran superficie en ropa de bomberos, se consideró finalmente la posibilidad de utilizar un rollo de pelusa con papel adhesivo extraíble disponible en el mercado.
Dado que no es posible realizar un análisis directo de la superficie adhesiva de los papeles debido a su gran superficie y a una supuesta baja contaminación con fibras carcinógenas, los componentes minerales del preparado deben enriquecerse. Para ello, los papeles fueron depositados a 450 °C durante 8 horas, de forma análoga a los procedimientos clásicos de preparación en el análisis del amianto - véase VDI 3866, hoja 5 - a 450 °C. A continuación, el amianto fue retirado del papel y los componentes minerales de la preparación fueron enriquecidos.
El contenido de cenizas de los papeles es muy alto, con un 30 % de masa, por lo que el enriquecimiento para una detección fiable de las fibras cancerígenas es todavía demasiado bajo, especialmente porque las posibles fibras en la ceniza microcristalina de carbonato de calcio (polvo de tiza) son difíciles de detectar y analizar.
Un enriquecimiento adicional de los componentes minerales puede realizarse de forma análoga a la VDI 3866, hoja 5, anexo B:2017-06, mediante el tratamiento de la ceniza con ácido clorhídrico al 10%, luego suspendiendo la muestra en una cantidad definida de agua y filtrándola a través de un filtro de poro nuclear vaporizado con oro. Dependiendo de la carga del papel de filtro, este paso de preparación adicional enriquece los componentes minerales entre 10 y 50 veces (2% de residuo insoluble en ácido en la ceniza del papel adhesivo) en una muestra ampliamente descargada (véanse las figuras 2 y 3).
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| Figura 2: Rollo de papel de pelusa astillado hecho de tiza microcristalina | Figura 3: la misma muestra después del tratamiento ácido en un filtro de poro nuclear vaporizado con oro |
Ensayo de los métodos de muestreo y análisis en una chaqueta de bombero contaminada
Disposiciones de ensayo y procedimiento de muestreo
Figura 4: Preparación para la contaminación de una chaqueta de bombero
MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH suministró una chaqueta de bombero desechada que debía ser expuesta a dos tipos de amianto y lana mineral artificial en la simulación de las condiciones de funcionamiento.
Para este propósito, se pesaron 100 mg de crisotilo (asbesto blanco), amosita (asbesto marrón) y fibras minerales artificiales (lana de vidrio comercial).
El escote, las mangas y la cintura de la chaqueta de prueba se sellaron con cinta adhesiva y la chaqueta y las 3 muestras de fibra se colocaron en un bidón de 100 l con tapa sellable.
Figura 5: Disposición experimental para la aplicación de amianto y FMA a la camisa de ensayo
La boya cerrada fue girada, girada y rodada durante 2 minutos, luego la chaqueta fue retirada y medida en las siguientes posiciones
- Mangas izquierda
- Mangas derecha
- fachada
- reverso
la superficie de la cubierta se desenrolla con el rodillo de pelusa. Se desenrolló una distancia de 60 cm 3 veces en cada una de las 4 áreas, resultando en un área muestreada de unos 1800 cm2, es decir, casi 0,2 m2, para el ancho del rollo de 10 cm.
En un segundo paso experimental, se añadió un litro de agua a la chaqueta y las fibras restantes en el barril (simulación de lluvia, agua de extinción) y se repitió el proceso de enrollar el barril y muestrear los 4 rangos de medición en la chaqueta húmeda. Esto debería aclarar si la prueba del rodillo de pelusa también puede llevarse a cabo en ropa mojada.
Figura 6: Muestra en blanco y 4 papeles adhesivos cada uno para muestreo en seco y en húmedo
Realización del análisis
Una muestra en blanco y un total de 8 papeles adhesivos fueron depositados a 450 °C como se describe en el punto 2. Una pequeña parte de la ceniza se preparó directamente como un preparado de dispersión, 50 mg de cada una de las cenizas restantes se trataron con ácido, suspendidas en 250 mg de agua y 20 ml de la suspensión se filtraron a través de un filtro de poro nuclear vaporizado con oro con un ancho de poro de 0,8 µm. El análisis de la yacija y de las preparaciones de filtro se realizó de acuerdo con la directiva VDI 3866, hoja 5, en la que sólo se llevó a cabo una evaluación cualitativa y no se cuantificaron los resultados de la medición, por ejemplo, en fibras de tejido de cm-2, debido a la alta densidad del recubrimiento.
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| Figura 7: Las mangas de preparación de la camada se dejan secas - Chrysotil | Figura 8: Manguitos de preparación de filtros dejados secos - Chrysotil |
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| Figura 9: Las mangas de preparación de la camada se dejan secas - Amositol | Figura 10: Preparación del filtro Funda dejada seca - Amosit |
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| Figura 11: Manguitos de preparación de la cama secos a la izquierda - lana de vidrio | Figura 12: Manguitos de preparación de filtros dejados secos - lana de vidrio |
Resultados: Ambos tipos de amianto y de lana de vidrio pudieron detectarse en las ocho submuestras.
Como era de esperar, la visibilidad de las fibras individuales es considerablemente mejor en las muestras tratadas con ácido y filtradas que en las preparaciones de la yacija (véanse las figuras 7 a 12).
Una cantidad supuestamente pequeña de 100 mg de amianto y lana de vidrio en una chaqueta en una tonelada de 100 l lleva a una carga considerable de fibra en la superficie de la ropa y puede ser detectada de forma fiable después de la toma de muestras con un rodillo de pelusa utilizando un método de prueba estandarizado para amianto (VDI 3866, hoja 5).
Verificación del procedimiento de ensayo en prendas de vestir de una aplicación con posible contaminación por amianto
Simultáneamente a la investigación de la chaqueta de bombero contaminada por nosotros, recibimos un juego de 3 pantalones y 4 chaquetas de una misión de bomberos real con sospecha de contaminación por asbesto de MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH. Las prendas fueron empacadas individualmente en bolsas de plástico selladas. Una chaqueta estaba seca, todas las demás estaban húmedas o mojadas.
En estas muestras se repitió la prueba del rodillo de pelusa con el análisis de la dispersión y la preparación del filtro y, además, se realizó una toma de muestras del interior de las bolsas mediante placas de aluminio equipadas con almohadillas de carbono conductoras.
Resultados
- Muestra de limanda dentro de la bolsa: 2 de cada 7 muestras mostraron asbesto crisotilo
- Preparación de la dispersión del papel adhesivo ashed: El asbesto crisotilo fue detectado en 6 de 7 muestras bajo un mayor esfuerzo analítico (mayor área de evaluación)
- Cenizas tratadas con ácido de papel adhesivo, preparación del filtro: en las 7 muestras de amianto crisotilo detectadas
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| Figura 13: Preparación de la camada - Chrysotil | Figura 14: Preparación del filtro - Chrysotil |
Evaluación del rendimiento de lavado después de limpiar la chaqueta de prueba por MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH
Una vez finalizadas las pruebas, la chaqueta de prueba fue entregada a MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH para que la limpiara de acuerdo con sus procedimientos especiales de lavado de ropa contaminada de bomberos, la limpiara y nos la devolviera.
De acuerdo con el procedimiento descrito en el punto 3, se tomaron muestras de las mangas izquierda y derecha, anverso y reverso utilizando un rodillo de pelusa y se examinaron las muestras como preparación de la cama y del filtro. Para obtener un resultado fiable de la prueba, el esfuerzo analítico se incrementó en comparación con VDI 3866, y se analizó el área de la hoja 5 y 100 mm2 (a partir de 380 mm2) por espécimen con diferentes aumentos.
Resultados
En ninguno de los cuatro preparados pudo detectarse uno de los dos tipos de amianto o lana de vidrio. Por lo tanto, se puede suponer que la capacidad de lavado de los tres tipos de fibras es completa debido a la limpieza llevada a cabo por MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH o que la contaminación restante es tan baja que ya no se puede demostrar con un esfuerzo analítico razonable.
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| Figura 15: limpio - mangas dejadas | Figura 16: limpio - manga derecha |
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| Figura 17: limpiado - frontal | Figura 18: limpiado - parte trasera |
Evaluación de la sensibilidad de detección del método
Todos los métodos para estimar la sensibilidad de detección de un método de análisis de amianto a partir de las muestras de material o polvo disponibles aquí están relacionados con la masa (véase VDI 3866, hoja 5, método BIA/IFA 7487, ISO 22262-2).
Por lo tanto, para el método de ensayo utilizado aquí de acuerdo con VDI 3866, parte 5, anexo B:2017-06, puede suponerse una sensibilidad de detección de 0,001% en masa de amianto/FMA o superior en cenizas. Sin embargo, esto no dice nada sobre la exposición de la superficie de la prenda a las estructuras de fibras (fibras individuales, haces de fibras) y el potencial de liberación de fibras después de su uso.
Cuadro 1: Cálculo del límite de detección para el análisis del amianto y del FMA en la ropa de los bomberos
En las 7 muestras de la ropa examinada para el cuerpo de bomberos (véase el capítulo 4) de una operación real, bajo condiciones estándar de una prueba de amianto según VDI 3866, hoja 5 (área evaluada de 43 mm2 de área filtrante a 50x, 200x, 1000x y 2000x de aumento en la pantalla de evaluación) se pudieron detectar entre 4 y 16 estructuras de fibra. Según la evaluación inicial y en comparación con los preparados filtrantes de la chaqueta expuestos artificialmente al amianto y al FMA con varios miles de estructuras de fibras por mm2, parece que se trata de una contaminación bastante baja, que, sin embargo, puede demostrarse de forma fiable.
Las estadísticas de Poisson se utilizan para calcular la sensibilidad de detección del método sobre la base de VDI 3492, Measurement of Indoor Air Pollution. En términos simplificados, esto significa que con un resultado de recuento de «0 fibras», el valor real está entre 0 y 2,996 fibras con una probabilidad del 95 %.
A partir de los parámetros de preparación y análisis de la muestra (véase el cuadro 1), el valor superior de Poisson 3 (con un resultado de recuento de 0) da como resultado una sensibilidad de detección de 0,4 fibras por cm2 o 3682 fibras por m2 de tejido.
Recapitulación
Las pruebas realizadas en ropa de una misión de bomberos con posible contaminación por asbesto, así como una camisa de ensayo cargada con 3 tipos de fibras, muestran que el uso de un rodillo de pelusa es un método adecuado para la recogida de polvos minerales para su posterior análisis. Este tipo de muestreo funciona tanto con ropa seca como con ropa mojada/húmeda.
La Directriz VDI 3866, Hoja 5:2017-06 proporciona un método analítico adecuado y fiable para enriquecer los componentes minerales y fibrosos de la muestra mediante incineración, tratamiento con ácido y suspensión/filtración y para detectarlos con suficiente sensibilidad en la preparación del filtro por medio de MEB/EDX.
Las estadísticas de Poisson estiman la sensibilidad de detección del método en 0,4 estructuras de fibras por cm2 de tejido.
Bibliografía
Blecher, Kuhl, Meyer & Pierdzig - Procedimiento de prueba para el rendimiento de lavado / descontaminación de los textiles de extinción de incendios cuando se exponen al amianto, 2019.
IFA/BIA 7487:1997-04 - Métodos para la determinación analítica de niveles de masa bajos de fibras de amianto en polvos, polvillo y polvo mediante MEB/EDX
ISO 22262-2:2014-09 - Calidad del aire - Sólidos - Parte 2: Determinación cuantitativa del amianto por métodos gravimétricos y microscópicos
VDI 3492:2013-06 - Medición de la contaminación del aire interior - Medición de inmisiones - Medición de partículas inorgánicas fibrosas - Método de microscopía electrónica de barrido
VDI 3866, Blatt 5:2017-06 - Determinación de amianto en productos técnicos - Método de microscopía electrónica de barrido
