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Analisi non distruttiva degli indumenti antincendio su amianto/FMA

Sviluppo di un metodo per l'analisi non distruttiva degli indumenti dei vigili del fuoco per l'amianto e le fibre minerali artificiali.

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


Analisi non distruttiva degli indumenti da vigile del fuoco (PDF 1,8 MB)

Osservazioni introduttive

Nel febbraio 2019, in collaborazione con MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH, varie sostanze (PBI Matrix, Nomex, X55) sono state contaminate da amianto per la produzione di indumenti antincendio e le prestazioni di lavaggio del processo di pulizia per i tipi di amianto Chrysotil e Amosit sono state valutate misurando il contenuto di amianto di queste sostanze prima e dopo il lavaggio. A questo scopo, i campioni di materiale sono stati inceneriti a 450°C in un forno a muffola e la cenere è stata analizzata al microscopio elettronico a scansione come preparazione della sospensione in conformità alla direttiva VDI 3866, parte 5, allegato B:2017-06 utilizzando la microscopia elettronica a scansione (SEM)/ microanalisi a raggi X (EDX) (vergl. Blecher et al., 2019).

Questo metodo ha dimostrato le elevate prestazioni di lavaggio, ma poiché non è possibile prelevare campioni di tessuto dagli indumenti per i test di routine per la ricerca di possibili contaminazioni da amianto o FMA, è stato sviluppato un metodo di campionamento non distruttivo e la sua efficacia è stata testata e convalidata.

Una campionatura non distruttiva degli indumenti dei vigili del fuoco dopo un'operazione può essere effettuata solo prelevando le polveri depositate superficialmente con un mezzo adeguato. Inoltre, c'è il problema che gli indumenti sono spesso bagnati o almeno umidi dopo un'operazione.

I metodi classici di campionamento delle polveri con piastre di alluminio dotate di cuscinetti in carbonio conduttivo sono esclusi perché la quantità di polvere che può essere raccolta è troppo piccola. L'uso di strisce di lunghezza e larghezza definite della pellicola adesiva non sembra essere applicabile nella pratica.

Studi preliminari

handelsübliche Fusselrolle mit abziehbaren Klebeblättern

Figura 1: Rullo di lanugine disponibile in commercio con fogli adesivi rimovibili

Come soluzione praticabile per un campionamento su vasta area su capi di abbigliamento dei vigili del fuoco, è stato finalmente preso in considerazione un rotolo di lanugine disponibile in commercio con carta adesiva rimovibile.

Poiché un'analisi diretta della superficie adesiva delle carte non è possibile a causa della loro ampia superficie e di una presunta bassa contaminazione da fibre cancerogene, i componenti minerali del preparato devono essere arricchiti. A tal fine, le carte sono state lasciate a 450 °C per 8 ore, analogamente ai classici procedimenti di preparazione nell'analisi dell'amianto - cfr. VDI 3866, foglio 5 - a 450 °C. L'amianto è stato poi rimosso dalla carta e i componenti minerali del preparato sono stati arricchiti.

Il contenuto di ceneri delle carte è molto elevato con circa il 30% in massa, per cui l'arricchimento per un'affidabile rilevazione delle fibre cancerogene è ancora troppo basso, soprattutto perché le possibili fibre presenti nelle ceneri microcristalline del carbonato di calcio (polvere di gesso) sono difficili da rilevare e analizzare.

Un ulteriore arricchimento dei componenti minerali può essere effettuato analogamente alla VDI 3866, foglio 5, allegato B:2017-06, trattando le ceneri con acido cloridrico al 10%, quindi sospendendo il campione in una quantità definita di acqua e filtrandolo attraverso un filtro a pori nucleari vaporizzato in oro. A seconda del carico sulla carta da filtro, questa ulteriore fase di preparazione arricchisce i componenti minerali di almeno 10 volte fino a 50 volte (2% di residui insolubili in acido nella cenere della carta adesiva) in un campione ampiamente scaricato (vedi figure 2 e 3).

veraschtes Fusselrollenpapier aus mikrokristalliner Kreide Probe nach Säurebehandlung auf einem goldbedampften Kernporenfilter
Figura 2: carta da rotolo di lanugine in gesso microcristallino Figura 3: stesso campione dopo il trattamento acido su un filtro a pori nucleari vaporizzato in oro

Prove di campionamento e metodi di analisi su una camicia da vigile del fuoco contaminata

Disposizione della prova, procedura di campionamento

Vorbereitung für die Kontamination einer FeuerwehrjackeFigura 4: Preparazione alla contaminazione di una camicia da vigile del fuoco

MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH ha fornito una giacca antincendio di scarto che doveva essere esposta a due tipi di amianto e lana minerale artificiale nella simulazione delle condizioni operative.

A tal fine sono stati pesati 100 mg di crisotilo (amianto bianco), amosite (amianto bruno) e fibre minerali artificiali (lana di vetro commerciale).

Lo scollo, le maniche e la cintura della giacca di prova sono stati sigillati con nastro adesivo e la giacca e i 3 campioni di fibre sono stati posti in un fusto da 100 l con un coperchio sigillabile.Versuchsanordnung für die Beaufschlagung der Testjacke mit Asbest und FMA

Figura 5: Predisposizione sperimentale per l'applicazione di amianto e FMA alla camicia di prova.

La boa chiusa è stata girata, girata e arrotolata per 2 minuti, poi la giacca è stata rimossa e misurata nelle seguenti posizioni

  • Maniche a sinistra
  • Manica destra
  • Parte anteriore
  • Dorso

la superficie della giacca viene srotolata con il rullo di garza. Una distanza di 60 cm è stata srotolata 3 volte in ciascuna delle 4 aree, ottenendo un'area campionata di circa 1800 cm2 , cioè quasi 0,2 m2 , per la larghezza del rotolo di 10 cm.

In una seconda fase sperimentale, è stato aggiunto un litro d'acqua alla giacca e le fibre rimanenti nella canna (simulazione di pioggia, acqua estinguente) e il processo di laminazione della canna e campionamento dei 4 campi di misura sulla giacca umida è stato ripetuto. Questo dovrebbe chiarire se il test del rullo di lanugine può essere eseguito anche su indumenti bagnati.

Figura 6: Campione in bianco e 4 carte adesive per il campionamento a secco e a umido.

 

 

 

 

 

 

 

 

Esecuzione dell'analisi

Un campione bianco e un totale di 8 carte adesive sono stati messi in cenere a 450°C come descritto al punto 2. Una piccola porzione di cenere è stata preparata direttamente come preparazione a dispersione, 50 mg di ciascuna delle ceneri rimanenti sono stati trattati con acido, sospesi in 250 mg di acqua e 20 ml di sospensione sono stati filtrati attraverso un filtro a pori nucleari vaporizzato in oro con pori di 0,8 µm di larghezza. L'analisi della lettiera e della preparazione dei filtri è stata effettuata secondo la direttiva VDI 3866, foglio 5, dove è stata effettuata solo una valutazione qualitativa e non è stata effettuata alcuna quantificazione dei risultati delle misurazioni, ad es. in fibre di tessuto di cm-2, a causa dell'elevata densità del rivestimento.

Streupräparat Ärmel links trocken - Chrysotil Filterpräparat Ärmel links trocken - Chrysotil
Figura 7: Maniche di preparazione della lettiera lasciate asciutte - Chrysotil Figura 8: Manicotti di preparazione del filtro lasciati asciutti - Chrysotil
Streupräparat Ärmel links trocken - Amosit Filterpräparat Ärmel links trocken - Amosit
Figura. 9: Maniche di preparazione della lettiera lasciate asciutte - Amositolo Figura 10: Preparazione del filtro Manicotto lasciato asciutto - Amosit
 Streupräparat Ärmel links trocken - Glaswolle Filterpräparat Ärmel links trocken - Glaswolle
Figura 11: Maniche di preparazione della lettiera a secco sinistra - lana di vetro Figura 12: Manicotti di preparazione del filtro lasciati asciutti - lana di vetro

Risultati Entrambi i tipi di amianto e di lana di vetro sono stati rilevati in tutti e 8 i sottocampioni.

Come previsto, la visibilità delle singole fibre è notevolmente migliore nei campioni trattati con acido e filtrati che nei preparati di lettiera (vedi figure da 7 a 12).

Una presunta piccola quantità di 100 mg di amianto e lana di vetro su una giacca in una tonnellata da 100 lt comporta un notevole carico di fibre sulla superficie dell'abbigliamento e può essere rilevata in modo affidabile dopo il prelievo di campioni con un rullo di lanugine utilizzando un metodo di prova standardizzato per l'amianto (VDI 3866, foglio 5).

Verifica della procedura di prova su indumenti provenienti da un'applicazione con possibile contaminazione da amianto

Contemporaneamente all'indagine sulla giacca antincendio da noi contaminata, abbiamo ricevuto un set di 3 pantaloni e 4 giacche da una vera e propria missione antincendio con sospetta contaminazione da parte della MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH. Gli indumenti sono stati confezionati singolarmente in sacchetti di plastica sigillati. Una giacca era asciutta, tutti gli altri indumenti erano umidi o bagnati.

Su questi campioni è stato ripetuto il test del rullo di lanugine con analisi come dispersione e preparazione del filtro ed inoltre è stato effettuato un campionamento dell'interno dei sacchi con piastre in alluminio dotate di cuscinetti in carbonio conduttivo.

Risultati

  • Campione Dab all'interno del sacchetto: 2 campioni su 7 hanno mostrato amianto crisotilo
  • Preparazione a spargimento della carta adesiva incenerita: l'amianto crisotilo è stato rilevato in 6 campioni su 7 sotto sforzo analitico aumentato (area di valutazione aumentata).
  • Cenere acida trattata di carta adesiva, preparazione del filtro: in tutti i 7 campioni di amianto crisotilo rilevato
     
Streupräparat - Chrysotil Filterpräparat - Chrysotil
Figura 13: Preparazione della lettiera - Chrysotil Figura 14: Preparazione del filtro - Crisotilo

Valutazione delle prestazioni di lavaggio dopo la pulizia della camicia di prova da parte di MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH

Al termine dei test, la giacca di prova è stata consegnata alla MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH per la pulizia secondo le loro speciali procedure di lavaggio degli indumenti antincendio contaminati, puliti e restituiti a noi.

Secondo la procedura descritta al punto 3, le maniche destra e sinistra, anteriore e posteriore sono state campionate con un rullo di lanugine e i campioni sono stati esaminati come preparati per lettiere e filtri. Al fine di ottenere un risultato di prova affidabile, lo sforzo analitico è stato aumentato rispetto alla VDI 3866, il foglio 5 e l'area di 100 mm2 (da 380 mm2) per campione è stato analizzato a diversi ingrandimenti.

Risultati

In nessuna delle 4 preparazioni è stato possibile rilevare uno dei due tipi di amianto o lana di vetro. Si può quindi presumere che la prestazione di lavaggio per tutti e tre i tipi di fibre sia completa grazie alla pulizia effettuata da MeyerundKuhl Spezialwäschen GmbH o che la contaminazione residua sia così bassa da non poter più essere dimostrata con un ragionevole sforzo analitico.

von Asbest gereinigte Feuerwehrjacke - Ärmel links von Asbest gereinigte Feuerwehrjacke - Ärmel rechts
Figura 15: pulito - maniche a sinistra Figura 16: pulito - manica destra
mit Asbest kontaminierte Feuerwehrjacke - gereinigt - Vorderseite Feuerwehrkleidung - Asbest-gereinigt - Rückseite
Figura 17: gereinigt - Vorderseite Figura 18: pulito - lato posteriore

Valutazione della sensibilità di rilevazione del metodo

Tutti gli approcci per la stima della sensibilità di rilevazione di un metodo di analisi dell'amianto a partire dai campioni di materiale o di polvere qui disponibili sono legati alla massa (cfr. VDI 3866, foglio 5, metodo BIA/IFA 7487, ISO 22262-2).

Pertanto, per il metodo di prova qui utilizzato secondo la VDI 3866, parte 5, allegato B:2017-06, si può ipotizzare una sensibilità di rilevazione dello 0,001 % in massa di amianto/FMA o superiore in cenere. Tuttavia, questo inizialmente non dice nulla circa l'esposizione della superficie dell'abbigliamento a strutture di fibre (singole fibre, fasci di fibre) e le possibili possibilità di rilascio di fibre dopo l'uso.

Berechnung der Nachweisgrenze für die Analyse von Asbest und FMA auf FeuerwehrbekleidungTabella 1: Calcolo del limite di rilevazione per l'analisi dell'amianto e del FMA sugli indumenti da vigile del fuoco

Sui 7 campioni di indumenti dei vigili del fuoco esaminati (cfr. capitolo 4) di un'operazione reale, in condizioni standard di un test sull'amianto secondo la VDI 3866, il foglio 5 (area valutata 43 mm2 di superficie filtrante a 50x, 200x, 1000x e 2000x di ingrandimento sullo schermo di valutazione) ha potuto essere rilevato tra 4 e 16 strutture di fibre. Secondo la valutazione iniziale e rispetto ai preparati filtranti del mantello artificialmente esposto all'amianto e al FMA con diverse migliaia di strutture di fibre per mm2 , questa sembra essere una contaminazione piuttosto bassa, che può comunque essere dimostrata in modo affidabile.

Le statistiche di Poisson sono utilizzate per calcolare la sensibilità di rilevamento del metodo sulla base della VDI 3492, Measurement of Indoor Air Pollution. In termini semplificati, ciò significa che con un risultato di conteggio di «0 fibre», il valore effettivo è compreso tra 0 e 2.996 fibre con una probabilità del 95%. 

Dai parametri per la preparazione del campione e l'analisi (vedi Tabella 1), il valore superiore di Poisson 3 (con un risultato di conteggio di 0) determina una sensibilità di rilevamento di 0,4 fibre per cm2 o 3682 fibre per m2 di tessuto.

Sommario

Test su capi di abbigliamento di una missione dei vigili del fuoco con possibile contaminazione da amianto e una giacca di prova caricata con 3 tipi di fibre dimostrano che l'uso di un rullo di lanugine è un metodo adatto per la raccolta di polveri minerali per le analisi successive. Questo tipo di campionamento funziona sia con indumenti asciutti che umidi o umidi.

La linea guida VDI 3866, foglio 5:2017-06 fornisce un metodo analitico adatto e affidabile per arricchire i componenti minerali e fibrosi del campione mediante incenerimento, trattamento acido e sospensione/filtrazione e per rilevarli con sufficiente sensibilità nella preparazione del filtro mediante SEM/EDX.

Le statistiche di Poisson stimano la sensibilità di rilevamento del metodo a 0,4 strutture di fibre per cm2 di tessuto.

Letteratura

Blecher, Kuhl, Meyer & Pierdzig - Testverfahren zur Waschleistung / Dekontaminierung von Feuerwehrtextilien bei Asbest-Belastung, 2019

IFA/BIA 7487:1997-04 - Verfahren zur analytischen Bestimmung geringer Massengehalte von Asbestfasern in Pulvern, Pudern und Stäuben mit SEM/EDX

ISO 22262-2:2014-09 - Luftqualität - Feststoffe - Teil 2: Quantitative Bestimmung von Asbest mit gravimetrischen und mikroskopischen Verfahren

VDI 3492:2013-06 - Messen von Innenraumluftverunreinigungen - Messen von Immissionen - Messen anorganischer faserförmiger Partikel - Rasterelektronenmikroskopisches Verfahren

VDI 3866, Blatt 5:2017-06 - Bestimmung von Asbest in technischen Produkten - Rasterelektronenmikroskopisches Verfahren

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