On the Determination of Reactive Compounds in Aerosols

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Denna avhandling inom forskarutbildningsämnet arbetsmiljöteknik beskriver nyutvecklade provtagnings- och analysmetoder för att undersöka hur reaktionsbenägna luftföroreningar uppkommer och sprids i arbetsmiljön. Antalet människor som drabbas av allergier har ökat de senaste årtiondena. Många av de mekanismer som ger upphov till allergier och överkänslighetsreaktioner kan relateras till exponeringen för reaktiva ämnen. Med användningen av härdplaster har förekomsten av reaktiva ämnen i arbetsmiljön ökat påtagligt. Några exempel på dessa ämnen är formaldehyd som kan avges från möbler och byggmaterial, epoxider och akrylater som finns i vissa lacker och limmer samt isocyanater som bildas då vissa härdplaster utsätts för värme och vid tillverkningen av polyuretanprodukter. Användningen av polyuretan (förkortas ofta PU eller PUR) är mycket stor i samhället. Användningen i världen har stigit till över 8 miljoner ton per år (1999) och ökar med 5 % om året. En av många former av PUR är mjukt skum, som används t ex i madrasser och som möbelstoppning. Några andra vanligt förekommande användningsområden för PUR är billack, isoleringsskum, lim och skosulor. Vid uppvärmning av polyuretanproduker över 150-200°C bildas ofta flera olika typer av reaktiva och giftiga isocyanater. För att kartlägga och övervaka luftföroreningar tas luftprover med olika metoder. De kan till exempel samlas in i ett lösningsmedel, på ett filter eller på en adsorbent. Gemensamt för metoderna är att de omedelbart måste överföra det reaktiva ämne som skall analyseras till en stabil form, annars kommer detta att reagera med t ex luftfuktighet eller andra ämnen i provtagningsluften till okända ämnen/reaktionsprodukter som gör det svårt att utföra analysen på ett systematiskt och säkert sätt. Att snabbt och säkert föra över ämnet som skall analyseras till en stabil form som lämpar sig för de analysmetoder som finns tillgängliga är alltså en nyckelfråga. Den teknik som oftast används kallas derivatisering. Tekniken innebär att det ämne som skall analyseras reagerar med ett tillsatt ämne (reagens) till en stabil förening (derivat) som är väl lämpad för den analysteknik som man skall använda. I artikel I har möjligheterna att använda di-n-butylamin (DBA) för analys av isocyanater med vätskekromatografi och UV-detektion eller masspektrometri (LC-UV / LC-MS) undersökts. Det nya reagenset lämpar sig särskilt väl för provtagning i miljöer med komplex föroreningssituation, där ämnen som kan störa derivatiseringsprocessen och många olika typer av isocyanater kan förekomma. Eftersom reagenset skall tillföras den reaktiva förening som skall analyseras så tidigt som möjligt, är det vanligt att reagenset tillförs direkt på filtret eller i lösningsmedlet (vid provtagning i impingerflaska eller gastvättflaska). Detta fungerar oftast bra för luftföroreningar i gasfas. Är däremot föroreningen fördelad mellan både gas och partiklar uppstår en rad problem, till exempel att reagenset har svårt att nå in i partiklar, speciellt om dessa är insamlade på ett filter. I den provtagare som ofta används då reaktiva ämnen i aerosolform skall provtas, impingerflaskan, leds provtagningsluften genom en lösning med reagens, varvid det är tänkt att partiklar skall impaktera i botten på flaskan och gaser skall absorberas av vätskan. I artikel II visas att impingerflaskan inte samlar in partiklar som är mindre än 1 µm på ett effektivt sätt. I artikeln rekommenderas att man använder ett filter efter impingerprovtagaren för att samla in de partiklar som passerar denna. Ett exempel på situationer då emission av reaktiva ämnen sker är när produkter innehållande polyuretan värms till över 150-200°C. Då kommer plasten att brytas ned av värmen, varvid isocyanater kommer att emitteras. De bildade isocyanaterna kommer, beroende på sina fysikaliska egenskaper, att fördelas mellan gas och partiklar i luften. I artikel III har olika typer av mjukt polyuretanskum utsatts för värme och den aerosol som bildats har analyserats med avseende på partikel-storleksfördelning och isocyanatinnehåll. Resultaten visar att en inte obetydlig del av den isocyanatmonomer som analyserats, toluendiisocyanat (TDI), återfinns i partikelfasen. Artikel IV beskriver situationen på bilplåtslageriverkstäder, där man slipar, kapar och svetsar i lackerad bilplåt. Eftersom en billack ofta innehåller polyuretan och flera underredsmassor också är av polyuretan kommer de att vid upphettning avge isocyanater. Höga halter av många olika typer av isocyanater i både gas- och partikelform upptäcktes med hjälp av impinger-filterprovtagning och masspektrometrisk analys. Även relativt "milda" arbeten som slipning av bilplåt gav upphov till isocyanatemissioner. Inte bara de isocyanater som ursprungligen fanns i lacken, utan även nya lättflyktiga monoisocyanater som metylisocyanat emitterades vid uppvärmning. I denna artikel har också impinger-filterprovtagarens effektivitet närmare undersökts. För att gå vidare med metodiken att provta reaktiva ämnen i aerosoler, testades i artikel V en ny metod att tillföra reagens till partiklarna i aerosolen före insamlingen av dem. Genom att använda denna teknik kan man undvika att påverka den kemiska sammansättningen i partiklarna innan de ämnen som skall analyseras är derivatiserade, samtidigt som man ökar storleken på partiklarna så de kan samlas in med t ex impingerprovtagare. Den nya metoden kan komma att bli användbar när den faktiska kemiska sammansättningen av reaktiva luftföroreningar i arbetsmiljön skall undersökas.