Barwienie włókien poliakrylonitrylowych barwnikami kationowymi

Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
Metale ciężkie w kurzu z zamkniętych pomieszczeń użyteczności publicznej
– przegląd literaturowy
Heavy metals in the dust of the enclosed public spaces - literature review
Katarzyna Sieczyńska
Laboratorium Badań Produktów Procesów i Środowiska, Instytut Przemysłu Skórzanego w Łodzi, ul. Zgierska 73,
91-462 Łódź, email: [email protected]
Streszczenie
W artykule przedstawiono przegląd literaturowy metod analizy składu jakościowego i ilościowego metali
zawartych w kurzu zebranym w pomieszczeniach. W opisie uwzględniono etap pobierania próbek i przygotowania
matrycy środowiskowej. Dodatkowo podano źródła pochodzenia metali w kurzu oraz ich wpływ na zdrowie
człowieka. Porównano również poziomy stężeń metali ciężkich: Pb, Cu, Zn, Cr, Ba i Sc w kurzu pochodzącym
z wybranych krajów i pomieszczeń wewnętrznych.
Summary
The article presents a literature review of methods for the qualitative and quantitative metals analysis in the dust
gathered in premises. The description includes the step of sampling and preparation of the environment matrix. In
addition, the source of the metals in the dust and their impact on human health was taken into consideration. The
concentration levels of heavy metals, like: Pb, Cu, Zn, Cr, Ba and Sc in the dust coming from selected countries
and internal spaces was also compared.
Słowa kluczowe: kurz domowy, metale ciężkie, płomieniowa absorpcja atomowa, techniki analityczne, metale
ciężkie
Key words: house dust, heavy metals, flame atomic absorption spectroscopy, analytical techniques
1. Wstęp
Zainteresowania obecnością kurzu w otoczeniu
człowieka wykazała m.in. Organizacja Zdrowia
(WHO), Międzynarodowa Unia Chemii Czystej
i Stosowanej (IUPAC) i Międzynarodowa Organizacja
Normalizacyjna (ISO). Zdefiniowały one kurz jako
element środowiska wewnętrznego. Znaczna ilość
literatury przedmiotu skupia się na kurzu domowym,
który jest złożoną mieszaniną cząstek stałych o średnicy
poniżej 100 µm [1]. Skład kurzu jest zróżnicowany
m.in. ze względu na typ, rozmiar cząsteczek, zależy od
przeznaczonych pomieszczeń, w których został
nagromadzony.
Na szczególną uwagę zasługuje skład kurzu
występującego
w
pomieszczeniach,
co
jest
podyktowane faktem, iż spędzamy w nich znaczącą
część naszego życia. W dużej mierze jest to mieszanina
składników mineralnych i organicznych. W kurzu
można znaleźć wiele substancji chemicznych, które
mogą mieć charakter niebezpieczny, np. metale ciężkie.
Obecność substancji niepożądanych w kurzu wywiera
niekorzystne skutki na zdrowie człowieka m. in.
powodując coraz częściej występujące alergie, zatrucia,
choroby serca, płuc. W niektórych przypadkach
odnotowano zmniejszenia wzrostu płodu w przypadku
ekspozycji organizmu kobiet w ciąży na wspomniane
powyżej substancje [2].
Źródła metali w kurzu
Pochodzenie metali w kurzu może przybierać charakter
naturalny,
lecz
przede
wszystkim
związany
z działalnością przemysłową człowieka. Rasmussen
i współautorzy [3] uważają, iż 95% kompozycji kurzu
domowego pochodzi z gleby, zaś Lioy i współautorzy
[4] twierdzą, że 85% kurzu domowego to przede
wszystkim: skóra, cząstki gleby, włosy, włókna
bawełniane, szczątków roślin. Zauważono, że zachodzi
migracja gleby, a także osadów z ulic do pomieszczeń
zamkniętych, m.in. poprzez: okna, wentylację, a także
obuwie [5]. Pyły miejskie są zatem nośnikami
substancji niebezpiecznych, oprócz metali ciężkich
w składzie próbek kurzu domowego zebranego
w pomieszczeniach mieszkalnych, biurach i innych
budynkach użyteczności
publicznej
ujawniono
obecność ponad 80 związków organicznych [6,7].
Metale takie jak Pb, Cd, Cr pochodzą z procesów
40
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
spalania różnego rodzaju paliw. Kadm może
występować
w
materiałach
wykończeniowych
dywanów,
tkanin
barwionych
pigmentami
zawierającymi ten metal. Bar silnie związany jest
z przemysłem motoryzacyjnym, gdyż znajduje się
w środkach powierzchniowo czynnych, inhibitorach
korozji, olejach napędowych itp.
Wpływ kurzu na zdrowie człowieka
Wśród metali ciężkich znajdują się pierwiastki bardzo
toksyczne, których występowanie w każdym stężeniu
jest niepożądane. Najsilniejsze właściwości toksyczne
mają nieorganiczne związki metali, łatwo rozpuszczalne
i silnie dysocjujące, które maja zdolność do łatwego
przenikania przez błony śluzowe oraz możliwość
przedostawania się do narządów wewnętrznych.
Pierwiastki toksyczne mają tendencję do odkładania się
w narządach miąższowych, zwłaszcza w wątrobie,
nerkach, trzustce, a także w szpiku kostnymi mózgu.
Przy dłuższym narażeniu mogą odkładać się również
w innych tkankach, np. ołów w kościach i w tkance
mózgowej, rtęć w tkance mózgowej, a kadm
w cebulkach włosów. Dostanie się do organizmu takich
metali ciężkich, jak kadm, ołów, rtęć może stanowić
poważne zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi.
W pomieszczeniach wewnętrznych metale dostają się
do organizmu z powietrzem, a także w kontakcie
z wyrobami przemysłowymi zawierającymi dany metal.
Metale mogą wywołać natychmiastowe ostre zatrucia
lub stany przewlekłe. Zatrucia ostre powodują takie
metale, jak: As, Zn, Cd, Cu, i Hg. Zatrucia przewlekłe
mogą wywoływać m.in. As, Zn, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Sn,
Co, Ni, Mn, Se, Fe i Ag. Schorzenia przewlekłe
występują przez długi czas w formie utajonej. Po
pewnym czasie mogą wywołać bardzo niebezpieczne
zmiany mutagenne lub uszkodzenia centralnego
systemu nerwowego. Stwierdzono istotne zależności
między stężeniami metali ciężkich we wdychanym
powietrzu a umieralnością na nowotwory. Metale
ciężkie w organizmach zwierzęcych, czy ludzkich
wywołują przede wszystkim zmiany w syntezie białka
i zaburzenia wytwarzania ATP, w niektórych
przypadkach może dochodzić do poważnych zmian
chorobowych łącznie z nowotworowymi. Skala
zaburzeń uzależniona jest w dużym stopniu od ilości
wprowadzonego do organizmu pierwiastka. Należy
podkreślić, że stopień toksyczności pierwiastków
śladowych dla organizmów zależy również od rodzajów
związków, w jakich metale występują, ich formy
chemicznej, rozpuszczalności w płynach ustrojowych
i lipidach, czasu ekspozycji organizmu, a także
odporności danego osobnika.
Lista niepożądanego działania metali na organizm jest
długa, dlatego w artykule podano przykładowe,
szkodliwe działanie ołowiu. Metal ten wywołuje:
nadpobudliwość i bezsenność, znużenie, stany
depresyjne, obstrukcje. W wyniku ekspozycji
organizmu na ołów pojawiają się z czasem zakłócenia
w działaniu układu nerwowego i uszkodzenia szpiku
kostnego, wzrost agresywności i przestępczości.
Działanie Pb (podobnie jak Cd i Hg) upośledza reakcje
pręcików w oku. Osłabia widzenie o zmroku. Ołów
nagromadzony w komórkach organizmów nie daje
początkowo objawów zatrucia. Objawy i skutki są
różnorodne. Najczęściej występują: niedokrwistość
pierwotna i wtórna, zmniejszenie ilości hemoglobiny,
białkomocz, nowotwory, schorzenia nerek i wątroby.
Do narządów najbardziej narażonych na zatrucie
ołowiem należą: wątroba, nerki, nadnercze, szpik
kostny, mózg. Warto wspomnieć, że ołów występujący
we krwi kobiet ciężarnych bardzo łatwo przenika do
zarodka, który działa jak swoisty pochłaniacz metali
ciężkich.
Badania kurzu stanowić mogą ważne źródło informacji
na temat stopnia narażenia człowieka przebywającego
w pomieszczeniach zamkniętych na wnikanie oraz
gromadzenie się metali ciężkich w poszczególnych
narządach ciała. Zagrożenie dla zdrowia stanowi
ekspozycja organizmu na kurz. Jest to przede
wszystkim uzależnione od składu chemicznego,
stężenia oraz średnicy ziaren cząstek kurzu. Poważne
konsekwencje dla zdrowia powoduje inhalacja
cząsteczek kurzu o rozmiarze:
 poniżej 2,5 µm, które mogą przenikać
bezpośrednio do pęcherzyków płucnych,
powodując uszkodzenia mechaniczne płuc,
 0,1 µm, które przenikają z pęcherzyków
płucnych do naczyń krwionośnych i z krwią
przedostają się do narządów i tkanek organu,
mogą też przenikać przez barierę łożyskowonaczyniową powodując zagrożenie dla płodu w
okresie ciąży.
Ludzie spędzają w pomieszczeniach ponad 90%
swojego czasu, w tym 69% w mieszkaniu, ok. 22% w
pracy, 45% w środkach transportu [8].
Gromadzenie metali ciężkich w organizmach ludzi
odbywa się bezpośrednio i pośrednio przez:
 inhalację,
 doustnie w wyniku wkładania rąk do ust,
 absorpcję przez skórę,
 spożycie
gleby,
pyłów
wewnętrznych
zwłaszcza nieumyślne u małych dzieci podczas
kontaktu z podłogą, zabawkami, spożywanie
żywności skażonymi rękoma.
Należy podkreślić, że wysokie stężenia metali
w pomieszczeniach stanowią duże niebezpieczeństwo
dla bawiących się w nich dzieci, z uwagi że dzieci maja
tendencję do częstego wkładania rąk do buzi, co staję
się najszybszą drogą przedostania się metali do
organizmu.
Metale ciężkie mogą również być
wchłanianie przez skórę na drodze transportu
41
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
transfolikularnego, który omija barierę naskórka.
Proces ten zachodzi przez przydatki skóry, głównie
gruczoły łojowe i mieszki włosów, w mniejszym
stopniu przez gruczoły potowe. Toksyczność metali
ciężkich związana jest z ich właściwościami fizykochemicznymi, powinowactwem do komórek różnych
narządów, tkanek, układów enzymatycznych itp. Mogą
być wiązane przez białka tkankowe (np. kadm, rtęć,
bizmut), czy kumulować się w nich (np. ołów kumuluje
się w tkance kostnej, szczególnie u dzieci i pozostaje
tam do końca naszego życia). Wszystkie metale ciężkie
powodują powstawanie w naszym organizmie wolnych
rodników, które są odpowiedzialne za szereg sytuacji
niekorzystnych dla naszego ciała. Jak wiemy,
przyspieszają one procesy starzenia, rozwój miażdżycy,
zwyrodnienia narządowe, czy nawet rozwój raka.
Kurz pochodzący z innych pomieszczeń zamkniętych
pobierano:
 z filtrów próbników powietrza [17] (dom
spokojnej starości, internat szkolny),
 z filtrów i
poprzez szczotkowanie [18]
(przedsiębiorstwa handlowe).
2. Przegląd literaturowy metod oznaczania metali
w kurzu
Rodzaj kurzu przyczynia się do jakości oznaczeń
badanych prób. W większości publikacji oznaczenia
wykonuje się wykorzystując kurz zdeponowany
o określonym wieku, nie przekraczającym kilku
tygodni, który zbiera się zwykle z powierzchni
parapetów, półek, podłóg, z reguły przez zamiatanie,
odkurzanie
podczas
codziennego
użytkowania
pomieszczeń.
Do oznaczania metali w próbkach kurzu stosowane są
następujące
techniki
i
metody
analityczne
przedstawione na rysunku 2.
Techniki przedstawione na rysunku 2 charakteryzują się
niskimi granicami wykrywalności, co umożliwia
oznaczanie metali nawet na poziomach stężeń ng/g,
pg/g. najlepsze granice wykrywalności i dużą
selektywność
zapewnia
technika
ICP-MS
przedstawiona w tabeli 1.
Pobieranie próbek odbywało się w różnych okresach
pór roku np. w skrajnych przypadkach odnotowano:
a) w okresie zimowym, w miesiącach styczeń –
marzec w Kanadzie [20], ponieważ uważa się,
że o tej porze roku najczęściej zamykane są
pomieszczenia i dlatego migracja metali na
skutek uchylania okien i drzwi jest najmniejsza.
b) w okresie letnim w Egipcie ze względu na
klimat kraju [11].
Próbki kurzu zapakowano szczelnie do zaciskowych
toreb
polietylenowych
i
transportowano
do
laboratorium. Widok ogólny przesianej próbki kurzu
domowego przedstawiono na rysunku 1.
2.2. Pobieranie próbek kurzu
W przykładowych publikacjach próbki kurzu ze
względu na ich rodzaj zbierano w następujący sposób:
Kurz domowy pobierano:
 z worków odkurzacza [9, 10,11],
 przez szczotkowanie za pomocą czystej
plastikowej szczotki – zamiatanie podłogi,
parapetów, półek [12], taki też sposób
zastosowano w przypadku przedszkoli [13] oraz
szkół [14],
Kurz samochodowy pobierano:
 przez szczotkowanie czystą szczotka
wewnętrznych powierzchni samochodów [12],
 z filtrów powietrza umieszczonych w
samochodach [15],
Kurz pochodzący z fabryk pobierano:
 z filtrów powierza umieszczonych przy pompach
próżniowych [16],
Rysunek 1. Widok ogólny przesianej próbki kurzu
domowego [19].
2.3 Przygotowanie próbki i dobór matrycy
Próbki przygotowywano w następujący sposób:
 najczęściej próby suszono na powietrzu przez
okres około dwóch tygodni [14], bądź w piecu
w t=100ºC przez 4h [18],
 przesiewano przez sita [9, 14, 21], lub
oddzielono tylko większe cząstki typu piasek,
włosy, rośliny [22],
 niektóre próbki zmielono w młynie [14],
 próby poddano mineralizacji lub ekstrakcji.
Przy doborze procedury uwzględniano: rozmiar
fizyczny cząsteczek, rozpuszczalność, wiązania,
właściwości, reaktywność. Wybór zastosowanej
metody analitycznej był determinowany przez rodzaj
matrycy,
jednak
każdorazowo
wiązał
się
z koniecznością pokonania określonych trudności.
Procedura przygotowania prób jest na ogół bardzo
czasochłonna.
42
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
HPIC - Wysokosprawna chromatografia jonowa
HPICE - Wysokosprawna chromatografia jonowykluczająca
IPC – Chromatografia par jonowych
F-AES – Płomieniowa spektroskopia atomowa emisyjna
ICP-AES – Spektrometria atomowa emisyjna ze wzbudzeniem w plazmie sprzężonej
MIP – Spektrometria emisyjna z mikrofalową plazmą azotową
AAS – Spektrometria atomowa absorbcyjna: F-AAS – płomieniowa; ET-AAS – bezpłomieniowa; GF-AAS – kuweta
EDAX – Promieniowania rentgenowskiego z dyspersją energii
ICP-MS – Spektrometria mas z jonizacją w plazmie wzbudzonej indukcyjnie
Rysunek 2 . Techniki analityczne stosowane do oznaczania metali w kurzu.
43
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
Tabela 1. Przykładowe granice wykrywalności procedury analitycznej wyznaczone techniką ICP-MS [3]
Pierwiastek
Al
Sb
As
Ba
Be
Bi
Cd
Ca
Cr
Co
Cu
Fe
0,02 0,5
1
5
0,5
0,1
0,5
Mo
Ni
P
K
Rb
Se
Ag
Na
Sr
Te
0,005 0,1
0,2
10
20
0,1
0,5 0,01 10
Pb
Li
Mg
Mn
20 0,05 0,1
1
0,2
Tl
V
Zn
a
MDL
[mg/kg]
Pierwiastek
5
Hg
0,02 0,02 0,01
Sn
U
a
MDL
[mg/kg]
0,1 0,02 0,01 0,1 0,01 0,5
1
MDLa granica wykrywalności procedury analitycznej
Rysunek 3. Schemat procedury ekstrakcji – metodyka BCR [15].
44
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
Przykładowe
próbki
kurzu
samochodowego
przygotowywano poprzez ekstrakcję według metodyki
BCR
(Community Bureau of Reference) co
zilustrowano powyżej na rysunku 3. Metodyka BCR
pozwala
na
wyodrębnienie
trzech
frakcji
sekwencyjnych oraz frakcji pozostałości (sposób jej
oznaczenia nie jest jednoznacznie sprecyzowany).
Podział frakcji jest następujący:
1) łatwo rozpuszczalna w środowisku kwaśnym
frakcja I (ekstrahowana kwasem octowym)
2) podatna na redukcję frakcja II (ekstrahowana
chlorowodorkiem hydroksyloaminy)
3) podatna na utlenianie frakcja III (ekstrahowana
nadtlenkiem wodoru w obecności octanu amonu)
4) pozostałość frakcja IV.
Rodzaje matryc najczęściej stosowanych do procesu
mineralizacji:
 woda królewska HCl:HNO3 (3:1) [3, 12, 22],
 mieszanina HCl:HNO3:H2O (2:2:2) [13],
 mieszanina HNO3 (69%) 4 ml, HF (48%)
0,2 ml, HClO4 (70%) 2ml [17], HNO3 5 ml,
HClO4 2 ml, HF 4 ml [21],
 mieszanina HNO3 5 ml, H2SO4 3ml, V2O5 30
mg do której po ochłodzeniu dodano KMnO4
w celu utlenienia materii organicznej
i NH2OH·HCl w celu redukcji [21],
 mieszanina czterech kwasów: HF, HClO4,
HNO3,HCl [20],
 mieszanina HNO3 (65%) 8 ml, HCl (37%) 3ml,
HF (48%) 2 ml [23].
Następnie próby przesączano przez filtr 0,45 µm [16,
23] i poddano analizie co najmniej w dwóch
powtórzeniach.
Szklane naczynia laboratoryjne wykorzystane do badań
płukano rozcieńczonym kwasem HNO3, a następnie
płukano wodą destylowaną.
3. Omówienie wyników i dyskusja
Wyniki analiz wykazują zróżnicowanie ze względu na:
 kraj pochodzenia próby,
 klimat kraju, oddziaływania atmosfery do
wnętrz pomieszczeń,
 zanieczyszczenia powietrza wewnętrznego tzn.
kurzem ulicznym,
 ilość osób palących przebywających w danym
pomieszczeniu,
 specyfika pracy w miejscach pracy,
 rodzaj środka transportu,
 ulokowanie
badanych
pomieszczeń
zamkniętych względem aglomeracji, fabryk,
 rodzaj sprzętu za pomocą którego dokonano
pomiarów,
 zastosowana matrycę,
 zastosowaną eliminację efektów matrycowych,

wielkość badanej cząsteczki kurzu wyodrębnioną frakcję.
W tabeli 2 zebrano wyniki przykładowych stężeń metali
z różnych pomieszczeń zamkniętych w celu
porównania.
Z wybranych danych literaturowych, wynika że
najwyższe wartości stężeń średnich odnotowuje się dla
cynku
we
wszystkich
porównywanych
pomieszczeniach zamkniętych. Stężenie metali
wymienionych w tabeli 2 jest najwyższe na klatce
schodowej, zatem można potwierdzić teorię migracji
metali za pomocą obuwia z kurzu ulicznego.
Największe średnie wartości stężeń metali takich jak
Pb, Cu, Zn odnotowano na klatce schodowej
w Chinach, natomiast największe średnie stężenia Cr
i Ba podano w chińskich budynkach przedszkolnych.
Chiny charakteryzują się: szeroko rozwiniętym
przemysłem (np. hutnictwo żelaza), wysokim
natężeniem ruchu ulicznego oraz turystycznego co
przyczynia się do wysokiej emisji metali z powietrza do
pomieszczeń zamkniętych.
Najniższe wartości wymienionych w tabeli 2 wartości
średnich metali podano w budynkach przedszkolnych
w Malezji. Porównując średnie ilości Pb w kurzu
zauważono, że były około pięciokrotnie niższe od tych
odnotowanych w chińskich żłóbkach i szkołach.
Z podanych danych liczbowych zawartych w tabeli 2.
wynika,
że
stężenie
chromu
było
około
dziesięciokrotnie niższe w budynkach przedszkolnych
w Malezji w stosunku do budynków przedszkolnych
i szkolnych w Chinach.
W celu udowodnienia migracji metali z kurzu ulicznego
do pomieszczeń zamkniętych przeprowadzono badania,
których wyniki zestawiono w tabeli 3.
Istnieją także ścisłe zależności pomiędzy zawartością
metali w kurzu domowym oraz kurzu ulicznym,
a zawartością metali w glebie, co przedstawiono na
rysunkach 4 i 5. Metale będące w glebie mają również
pochodzenie
antropologiczne.
Zawartość
i rozmieszczenie metali ciężkich w profilach glebowych
uwarunkowane są ilością materii organicznej,
właściwościami
fizykochemicznymi
gleb
oraz
przebiegiem procesów glebotwórczych. Naturalna
zawartość pierwiastków śladowych w glebie zależy
przede wszystkim od rodzaju skały macierzystej,
będącej ich pierwotnym źródłem.
45
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
Tabela 2. Porównanie stężenia metali ciężkich w próbkach kurzu w wybranych pomieszczeniach
zamkniętych [mg/kg].
miejsca pobrania prób
budynki mieszkalne
w Lublinie w Polsce [10]
budynki przeszkolne w
Shah Alam w Malezji
[13]
budynki żłobka i szkoły
podstawowej w Xi'an
w Chinach [14]
klatka schodowa
w Changchun i Jilin
w Chinach [21]
budynki przedszkolne
w Xi'an w Chinach [24]
parametr
Pb
Cu
Zn
Cr
Ba
Min.
Max.
Średnia
Standardowe
odchylenie
20,00
131,00
62,00
44,00
137,00
86,90
309,00
935,00
564,00
60,47
137,24
53,55
-
42,00
32,50
220,00
39,65
-
Pb
Cu
Zn
Cr
Ba
13,20
22,20
93,30
12,00
13,30
64,60
31,24
42,70
30,19
220,40
148,71
22,60
16,88
76,70
30,90
17,49
6,25
44,19
3,61
18,91
Pb
Cu
Zn
Cr
Ba
55,30
1561,20
180,90
31,70
219,20
70,80
148,90
1838,30
461,50
77,40
751,40
149,20
593,00
5354,70
980,10
162,40
26,30
300,60
92,80
511,60
Pb
Cu
Zn
Cr
Ba
136,40
4594,80
904,60
112,90
1377,00
346,20
976,80
48253,00
8213,00
-
-
1257,40
337,20
13077,00
-
-
Pb
Cu
Zn
Cr
Ba
87,50
592,60
176,20
36,20
163,70
74,20
184,20
1838,30
462,60
88,90
751,40
159,70
614,80
2141,30
978,50
94,80
24,00
289,90
109,00
270,10
Min.
Max.
Średnia
Standardowe
odchylenie
Min.
Max.
Średnia
Standardowe
odchylenie
Min.
Max.
Średnia
Standardowe
odchylenie
Min.
Max.
Średnia
Standardowe
odchylenie
46
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
Tabela 3. Porównanie zawartości metali w kurzu na schodach z klatki schodowej domów
mieszkalnych z kurzem pochodzącym z chodnika ulicy w Huludao w Chinach [mg/kg] [21].
kurz pochodzący ze
schodów na klatce
schodowej
Hg
Pb
Cd
Zn
Cu
kurz pochodzący
z chodnika
na ulicach
Hg
Pb
Cd
Zn
Min.
Max.
Średnia
Standardowe
odchylenie
0,2535
136,4
14,19
976,8
112,9
5,324
1,453
4594,8
936,8
48,253
1377
904,6
163,7
8213
346,2
1,458
1257,4
263,6
337,2
Min.
Max.
Średnia
Standardowe
odchylenie
0,2046
96,71
7,256
517,8
5,212
3903
726,2
79869
1,268
739,7
121,5
8410
1,508
1082
209,3
17968
Rysunek 4. Zależność między zanieczyszczeniami gleby i kurzu pochodzącego gospodarstw
domowych [mg/kg][19].
Rysunek 5. Zależność między zanieczyszczeniami gleby i kurzu ulicznego [mg/kg] [19].
47
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
Na wykresach wskazano, że zawartość skandu jest
większa w kurzu ulicznym niż w kurzu domowym,
pozostałe stężenia pierwiastków pozostają tego samego
rzędu.
Wykresy przedstawione na rysunku 6. ilustrują
korelację metod F-AAS i INAA instrumentalna
neutronowa analiza aktywacyjna (ang. Instrumental
Neutron Activation Analysis INAA), zastosowanych do
analizy zawartości tych samych metali w kurzu.
Technika INAA jest stosowana na skalę światową w
badaniach zawartości ilościowej i jakościowej
pierwiastków śladowych w pyłach w powietrzu,
szczególnie w wielkich aglomeracjach
miejskich
krajów rozwijających się. Metoda ta polega na opiera
się na przemianie trwałego jądra atomu w jądro
radioaktywne poprzez napromienianie neutronami.
Kolejno można zmierzyć promieniowanie emitowane
przez te radioaktywne jądra. Występujące w tym
zjawisku promieniowanie gamma zapewnia najlepsze
parametry dla selektywnego oraz jednoczesnego
oznaczania pierwiastków. Szybkość powstawania
radionuklidów może być bardzo różna. Powstałe
mieszaniny radioaktywności można analizować na dwa
sposoby: techniką destrukcyjną lub niedestrukcyjną
(INAA). Powstała próbka radioaktywna pozostaje
nienaruszona a poszczególne radionuklidy są oznaczane
przy wykorzystaniu różnic w szybkości ich rozpadu za
pomocą
wysokorozdzielczej
spektrometrii
promieniowania gamma przez wykonanie pomiarów po
rożnych
okresach
schłodzenia
próbki
[25].
a)
b)
Rysunek 6 a,b. Porównanie rezultatów technika FAAS i INAA na przykładzie metali: a) Cr (współczynnik
korelacji równy 0,66), b) Mn (współczynnik korelacji równy 0,91) [18].
48
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
c)
Rysunek 6 c. Porównanie rezultatów technika FAAS i INAA na przykładzie metali: c) Zn (współczynnik
korelacji równy 0,89) [18].
Z powyższych zależności można wnioskować, że
pokazane na rysunku 6. techniki dobrze korelują,
zwłaszcza w przypadku Mn i Zn, w nieco mniejszym
stopniu Cr. Wyższe wartości stężeń dla Zn (452
mg/kg), a zwłaszcza Mn (579 mg/kg) uzyskano
techniką INAA, wykorzystano w tym przypadku
procedurę ekstrakcji BCR-701 [18, 26]. Natomiast
techniką FAAS otrzymano następujące wyniki: 425
mg/kg dla Zn i 448 mg/kg dla Mn. Zawyżona wartość
stężenia Mn w przypadku stosowania techniki INNA
wynika z interferencji Mg, natomiast zaniżone stężenie
tego metalu w technice FAAS jest spowodowane
niepełnym trawieniem próbki. Badania Cr przebiegały
bez zakłóceń, dlatego wyniki stężeń w obu technikach
są porównywalne: 77 mg/kg dla techniki INNA i 79,4
mg/kg dla FAAS.
4. Wnioski
Kompleksowa ocena zawartości metali w kurzu
w pomieszczeniach zamkniętych wymaga rozpoznania
źródeł pochodzenia metali, szczególnie ich emisji
z powietrza zewnętrznego. Przedstawione w niniejszym
artykule badania zawartości metali w kurzu,
pochodzącego
z
zamkniętych
pomieszczeń
użyteczności publicznej, dają obraz jego jakościowego
i ilościowego składu. Jest to ważna informacja, która
pozwala na świadome organizowanie otoczenia,
w którym żyjemy. Ograniczenie ilości lub
wyeliminowanie
z
pomieszczeń
niektórych
przedmiotów, takich jak np. meble, tekstylia, czy
wykładziny może w znacznym stopniu obniżyć
zawartość metali w naszej przestrzeni życiowej, a tym
samym poprawić warunki zdrowotne. Badania kurzu
uświadamiają użytkowników pomieszczeń w kwestii
działań profilaktycznych prowadzących do obniżenia
zawartości metali w pomieszczeniach.
5. Literatura
1. Hazard Prevention and Control in the Work
Environment:
Airborne
Dust
WHO/SDE/OEH/99.14.
2. R. Quansah, J. J. K. Jaakkola, Paternal and
maternal exposure to welding fumes and metal
dusts or fumes and adverse pregnancy
outcomes, Int Arch Occup Environ Health
(2009) 82: 529–537.
3. P. E. Rasmussen, K. S. Subramanian, B. J.
Jessiman , A multielement profile of the house
dust in relation to exterior dust and soils in the
city of Ottawa, Canada. Sci of Total Environ
(2001) 267:125–140.
4. P.J. Lioy, N. C. G. Freeman, J. R. Millette,
Dust: a metric for use in residential and
building exposure assessment and source
characterization, Environ Health Perspect
(2002) 110(10): 969–983.
5. A. Hunt, D. L.Johnson , D. A. Griffith, Mass
transfer of soil indoors by track-in on footwear,
Sci Total Environ (2006) 370: 360–71.
6. L. Knobeloch, M. Turyk, P. Imm, H. Anderson,
Polychlorinated biphenyls in vacuum dust and
blood of residents in 20 Wisconsin Households,
Chemosphere (2012) 86: 735-740.
7. N.C. Deziel, J.R. Nuckols, J.S. Colt, A.J. De
Roos, A. Pronk, C. Gourley, R.K. Severson, W.
Cozen, J.R. Cerhan, P. Hartge, M.H. Ward,
Determinants of polychlorinated dibenzo-pdioxins and polychlorinated dibenzofurans in
house dust samples from four areas of the
49
Technologia i Jakość Wyrobów 60, 2015
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
United States , Sci. Total Environ (2012) 433:
516-522.
C. Aliaga, K. Winqvist, Comment les femmes
et les hommes utilisent leurs temps - Resultats
de 13 pays europeens, Eurostat (2003) KS-NK03-012-FR-N.
A. Turner, L. Simmonds, Elemental
concentrations and metal bioaccessibility in UK
household dust, Sci. of the Total Environment
(2006) 371: 74–81.
A. Staszowska, Heavy metal levels in indoor
dust from households of the Lublin, Poland,
Proceedings of ECOpole (2010) Vol. 4, No. 2.
S. K. M. Hassan, Metal concentrations and
distribution in the household, stairs and
entryway dust of some Egyptian homes,
Atmospheric Environment (2012) 54: 207-215.
D. Amorello, S. Barreca, S. Orecchio, S. Ferro,
Platinum in indoor settled dust matter (homes
and cars), Microchemical Journal (2015) 123:
76–83.
F. M. Darusa, R. A. Nasirb, S. M. Sumaria, Z.
S. Ismaila & N. A. Omara, Heavy Metals
Composition of Indoor Dust in Nursery Schools
Building, Procedia - Social and Behavioral
Sciences ( 2012 ) 38: 169 – 175.
H. Chen, X. Lu , L. Y. Li, Spatial distribution
and risk assessment of metals in dust based on
samples from nursery and primary schools of
Xi’an, China, Atmospheric Environment (2014)
88: 172-182.
S. Saracoglu, M.Soylak, L. Elçi, Extractable
Trace Metals Content of Dust from Vehicle Air
Filters as Determined by Sequential Extraction
and Flame Atomic Absorption Spectrometry,
Journal of Aoac International (2009) 1196 Vol.
92, No. 4.
S. L. Huanga, Ch. Y. Yina, S. Y. Yapb, Particle
size and metals concentrations of dust from a
paint manufacturing plant, Journal of
Hazardous Materials (2010) 174: 839–842.
M. S. Hassanvand, K. Naddafi, S. Faridi, R.
Nabizadeh, M. H. Sowlat, F. Momeniha, A.
Gholampour, M. Arhami, H. Kashani, A.
Zareg, S. Niazi, N. Rastkari, S. Nazmara, M.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Ghani, M. Yunesian, Characterization of PAHs
and
metals
in
indoor/outdoor
PM10/PM2.5/PM1 in a retirement home and a
school dormitory, Sci. of the Total
Environment (2015) 527–528: 100–110.
N. Siddique, A. Majid, M. M. Chaudhry, M.
Tufail, Determination of heavy metals in air
conditioner dust using FAAS and INAA, J
Radioanal Nucl Chem (2012) 292: 219–227.
S. Król, Lotne i średniolotne związki
organiczne - istotny parametr do oceny jakości
powietrza wewnętrznego– rozprawa doktorska,
Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny,
Katedra Chemii Analitycznej , Gdańsk 2013.
P. E. Rasmussen, Ch. Levesque, M. Chénier,
H. D. Gardner, H. Jones-Otazo, S. Petrovic,
Canadian House Dust Study: Population-based
concentrations, loads and loading rates of
arsenic, cadmium, chromium, copper, nickel,
lead, and zinc inside urban homes, Sci. of the
Total Environment (2013) 443: 520–529.
N. Zheng, J. Liu, Q. Wang, Z. Liang, Heavy
metals exposure of children from stairway and
sidewalk dust in the smelting district, northeast
of China, Atmospheric Environment (2010) 44:
3239-3245.
G. Žibret, D. Rokavec, Household dust and
street sediment as an indicator of recent heavy
metals in atmospheric emissions: a case study
on a previously heavily contaminated area,
Environ Earth Sci. (2010) 61: 443–453.
P. B. Kurt-Karakus, Determination of heavy
metals in indoor dust from Istanbul, Turkey:
Estimation of the health risk, Environment
International (2012) 50: 47–55.
X. Lu, X. Zhang, L. Y. Li, H. Chen,
Assessment of metals pollution and health risk
in dust from nursery schools in Xi’an, China,
Environmental Research (2014) 128: 27–34.
J. Namieśnik, W. Chrzanowski, P. Szpinek,
Nowe horyzonty i wyzwania w analityce
i monitoringu środowiska, Gdańsk (2003).
N. Siddique , A. Majid , M. M. Chaudhry, M.
Tufail, J Radioanal Nucl Chem (2012) 219-227.
50