Респирабельная фракция: Основные термины в небулайзерной терапии

Содержание

Основные термины в небулайзерной терапии

Легочная депозиция – отложение препарата в дыхательных путях (средних и нижних). В зависимости от типа ингаляционной системы может варьировать от 4 до 60% от исходной дозы.

Срединный аэродинамический диаметр массы(МАДМ) частиц – определяется тем, что половина массы аэрозоля содержится в частицах большего диаметра, а другая половина – в частицах меньшего диаметра.

Респирабельные частицы– частицы с аэродинамческим диаметром 0,5-5мкм, т.е. частицы, которые могут проникнуть в средние и нижние дыхательные пути.

Респирабельная фракция– доля респирабельных частиц в аэрозоле, выраженная в процентах.

Респирабельный объем– суммарное количество респирабельных частиц.

Исходный объем (объем наполнения)– исходное количество лекарственного вещества, помещенного в камеру небулайзера.

Респираторный (вдыхаемый) объем– количество ингалированного лекарственного средства, попавшего в дыхательные пути пациента.

Потери в окружающую среду– количество аэрозоля, не попавшего в дыхательные пути в процессе ингаляции.

Остаточный объем– остаточное количество жидкости в камере небулайзера после завершения ингаляции. Зависит от конструкции небулайзера и колеблется от 0,5 до 1,5 мл. В небулайзерах Microlife остаточный объем равен 0,5 мл.

Производительность работы ингалятора (скорость распыления)– количество лекарственного вещества, выходящего в виде аэрозоля за единицу времени.

Производительность Microlife Neb 50 – 0,3 мл/мин.

Производительность Microlife Neb 100 – 0,35 мл/мин

Производительность Microlife Neb 10 – 0,45 мл/мин

Время ингаляции– промежуток времени, необходимый для распыления помещенного в ингалятор исходного объема лекарственного раствора. Общее время ингаляции включает в себя все фазы дыхания пациента:

вдох, выдох, и инспираторную паузу.

Определяется от начала ингаляции до осушения камеры небулайзер

Инспираторное время– промежуток времени, в течение которого происходит непосредственно вдыхание распыляемого лекарственного препарата.

Инспираторная фракция– соотношение времени вдоха к общей длительности дыхательного цикла. Составляет примерно 0,4.

Ингалированная масса лекарства– количество ингалированного препарата в 1 минуту.

Клиническое значение технических характеристик ингалятора

В литературе часто подчеркивается значение респирабельной фракции. Это понятие относится к препарату или к ингалятору?

Респирабельная фракция (фракция мелких частиц) – количество действующего вещества, предположительно проникающее в легкие во время ингаляции. Российская государственная фармакопея относит к респирабельной фракции частицы с диаметром от 1 мкм до 5 мкм [1], а Европейское агентство по лекарственным средствам (EMA) – все частицы с диаметром <5 мкм [2, 3]. Понятие респирабельной фракции относится к определенному активному веществу в определенном устройстве доставки. Если препарат содержит комбинацию двух активных компонентов, респирабельная фракция для каждого из них может различаться [1].

Респирабельная фракция определяется in vitro при тестировании ингалятора, содержащего активный препарат, на специальном приборе – импакторе или импинджере. Респирабельная фракция может быть выражена в процентах от номинальной дозы препарата (содержащейся в блистере, капсуле или отмериваемой дозатором) или от доставленной дозы (той, которая выходит из мундштука ингалятора). Кроме этого, она может быть выражена как масса мелких частиц в одной доставленной дозе (в мкг) [1,3]. 

 

А что такое доставленная доза? 

Доставленная доза всегда меньше номинальной, или отмеренной, поскольку часть препарата при актуации ингалятора остается в самом устройстве. В доставленную дозу входят: 1) частицы >5 мкм, которые оседают в ротоглотке пациента; 2) частицы размером 1–5 мкм, оседающие в нижних дыхательных путях; 3) частицы <1 мкм, которые абсорбируются в альвеолах или выдыхаются пациентом [1, 2].

На упаковке и в инструкции по медицинскому применению ингаляционных препаратов может указываться либо отмеренная, либо доставленная доза. В целях стандартизации подходов к оценке дозы активного компонента для новых зарегистрированных препаратов EMA рекомендует указывать доставленную дозу [4].

 

Респирабельная фракция – постоянная характеристика ингалятора?

Нет. Респирабельная фракция зависит от типа используемого для исследования прибора, от скорости потока воздуха, условий окружающей среды (температуры и влажности), препарата, находящегося в устройстве доставки, и его дозы (в большинстве ДПИ при изменении дозы меняется соотношение препарата и носителя – а значит, и размер частиц в ингаляторе). С этим может быть связан значительный разброс значений респирабельной фракции для одного и того же ингалятора в разных исследованиях.

Откуда тогда берется значение респирабельной фракции, которое указывается в нормативных документах? Это респирабельная фракция, определяемая в стандартизованных условиях и при постоянном потоке воздуха.  Так, недавно принятая Государственная российская фармакопея XIII издания регламентирует определение респирабельной фракции для одной дозы ингаляционного препарата в соответствии с ОФС.1.4.2.0001.15 «Аэродинамическое распределение мелкодисперсных частиц». При этом каскадный импактор Андерсена обычно используют при скорости потока воздуха 28,3 л/мин, а каскадный импактор нового поколения – 30 л/мин

+ 5%. Для отдельных препаратов могут использоваться другие скорости потока [1]. Данные о респирабельной фракции должны быть указаны в регистрационном досье препарата. В инструкции по медицинскому применению препарата указывать их не требуется.

Изучение доставленной дозы и респирабельной фракции в одинаковых условиях может проводиться для определения эквивалентности оригинального и генерического препаратов. В этом случае рекомендовано сравнение не только респирабельной фракции в целом, но и массы или процентного соотношения частиц разного размера, т.е. осаждающихся на каждой ступени импактора или импинджера, а также масс-медианного аэродинамического диаметра (ММАД) частиц [2,5].

 

Нередко приходится слышать термин «легочная депозиция». Это и есть респирабельная фракция?

Респирабельная фракция – количество препарата, которое теоретически может попасть в нижние дыхательные пути пациента, а легочная депозиция – то, что попадает туда

в реальной ситуации. Легочная депозиция может быть напрямую измерена  in vivo после ингаляции препарата с радиозотопной меткой и выражается в процентах от доставленной дозы [6]. Такие исследования включают ограниченное число пациентов или добровольцев, и их результаты не могут быть перенесены на всех больных БА или ХОБЛ. Для ориентировочной оценки легочной депозиции в разных группах пациентов может использоваться математическое моделирование [7].

Легочная депозиция ингаляционного препарата всегда меньше респирабельной фракции [8]. На размер дозы, попадающей в легкие, сильно влияют правильность подготовки устройства доставки и выполнения ингаляционного маневра [3]. Распределение препарата в дыхательных путях разного калибра может зависеть и от изменения их геометрии при бронхиальной обструкции [9]. Ошибки при использовании ингалятора приводят к уменьшению легочной депозиции/или ее значительной вариабельности при разных ингаляциях [3]. Чем выше риск ошибок для определенного устройства доставки, тем ниже эффективность терапии вне зависимости от респирабельной фракции препарата. Именно поэтому в глобальной стратегии GOLD уделяется особое внимание важности обучения пациента пользованию ингалятором и постоянного контроля этого навыка в ходе лечения [10].

Характерным примером разницы между респирабельной фракцией и легочной депозицией может быть ингаляция через обычный компрессорный небулайзер. Такие небулайзеры характеризуются очень высокой респирабельной фракцией (около 50%), но легочная депозиция при их использовании составляет около 15% из-за того, что значительная часть препарата уходит в воздух при дыхании [11].

 

Почему производители стремятся к увеличению респирабельной фракции (и ее производной – легочной депозиции)?

Ключевое преимущество ингаляционного пути введения препаратов для лечения заболеваний нижних дыхательных путей состоит в  том, что они доставляются непосредственно в ткани-мишени, что обеспечивает быстрый клинический ответ и уменьшает риск побочных эффектов. Часть препарата, которая не попадает после ингаляции в нижние дыхательные пути, остается в ротоглотке и проглатывается или оседает в трахее, не оказывая лечебного действия. Увеличение легочной депозиции позволяет уменьшить общую дозу препарата и снизить потенциал развития системных эффектов, особенно если биодоступность его проглоченной фракции высока.

 

Зачем нужно уменьшать дозу препарата? Может быть, доставка в легкие более высокой дозы позволит увеличить его эффективность?

Для каждого препарата в клинических исследованиях определяются оптимальные дозы, обеспечивающие максимальную эффективность и безопасность. Эффект любого препарата с увеличением дозы меняется нелинейно и в конце концов выходит на плато. Дальнейшее увеличение дозы не имеет смысла.

Рассмотрим эту ситуацию на примере тиотропия бромида, который доступен в двух ингаляторах: ДПИ (Хандихалер) и ингалятор мягкого тумана (Респимат). Ингалятор мягкого тумана генерирует значительную часть аэрозоля в частицах размером 1–<5,8 мкм. При тестировании на каскадном импакторе Андресена эта часть составляет от 61% для водных растворов до 81% для этанол-содержащих растворов [12].

Доставка препарата в легкие для тиотропия бромида, согласно инструкции по медицинскому применению препарата Спирива Респимат, составляет приблизительно 40% [13], что существенно превышает доставку при использовании ДПИ Хандихалер.

Исследования по сравнению эффективности разных доз тиотропия бромида в ингаляторе мягкого тумана, показали, что максимальный бронхолитический эффект достигается в дозе 5 мкг [14, 15]. Увеличение дозы до 10 мкг не приводило к дополнительному улучшению функции дыхания, но при этом в 2 раза чаще развивалась сухость полости рта [14] и почти в 2 раза увеличивалась системная экспозиция [15].

Многочисленные клинические исследования [16–19], систематические обзоры [20] и недавний мета-анализ [21] показали одинаковое влияние на функцию легких и равную безопасность тиотропия бромида при ингаляции через ДПИ в дозе 18 мкг и ингалятор мягкого тумана в дозе 5 мкг. В исследовании TIOSPIR было подтверждено как отсутствие разницы в частоте серьезных нежелательных явлений для обоих вариантов терапии, так и отсутствие преимущества тиотропия в ингаляторе мягкого тумана в отношении частоты обострений ХОБЛ [22]. Популяционное исследование сердечно-сосудистой безопасности тиотропия бромида не выявило различий по частоте инфаркта миокарда и нарушений ритма между пользователями двух ингаляторов [23]. Эксперты, участвовавшие в исследованиях тиотропия,  приходят к выводу, что выбор устройства доставки для данного препарата должен диктоваться не эффективностью и не безопасностью, а предпочтениями пациента и его готовностью придерживаться выбранного режима терапии [20].

Следует отметить, что в исследовании с меченым ипратропием/фенотеролом легочная депозиция препарата из ингалятора мягкого тумана зависела от обучения пациента правильной технике ингаляции и составляла 37% от доставленной дозы до обучения и 53% – после него [24]. Таким образом, для получения оптимальных  результатов при использовании этого типа устройства доставки необходим тщательный инструктаж. В недавнем исследовании, где оценивалась частота критических ошибок при использовании разных устройств доставки, наибольшая частота ошибок (46,9%) была отмечена для ингалятора мягкого тумана [25]. Более того, пациентам необходимо учитывать, что для получения нужной дозы следует выполнить две ингаляции [13].

 

Какие ошибки в технике ингаляции влияют на респирабельную фракцию и/или легочную депозицию?

При ингаляции через ДАИ увеличение скорости инспираторного потока приводит к увеличению доли частиц, оседающих в ротоглотке, и уменьшению легочной депозиции. Поэтому вдох через ДАИ должен быть плавным  и относительно медленным, продолжительностью не менее 4 – 5 секунд для взрослого. Наибольшие проблемы при использовании ДАИ, за исключением активируемых вдохом, вызывает координация вдоха с нажатием на баллончик [3].

Для ДПИ, напротив, увеличение скорости потока способствует более активной деаггломерации частиц препарата в ингаляторе и  возрастанию респирабельной фракции.  Вдох через ДПИ должен быть глубоким и сильным, с максимальным усилием в начале маневра. Ошибкой в этом случае может стать не только слишком слабый вдох, но и постепенное ускорение ингаляции [3].

В конструкции самого ДПИ может быть заложена определенная «устойчивость» к ошибкам. Желательной чертой ДПИ является низкая зависимость фракции мелких частиц от скорости инспираторного потока. У резервуарных ингаляторов, к которым относится, например, Турбухалер, такая зависимость более выражена. Ряд исследований продемонстрировал значительное уменьшение доставленной дозы и фракции мелких частиц для Турбухалера при скорости инспираторного потока менее 60 л/сек [26–28]. Исследования легочной депозиции in vivo с использованием гамма-сцинтиграфии показали, что при изменении скорости потока с 58 до 36 л/мин через Турбухалер она снижается почти в 2 раза [29]. Напротив, у ингаляторов с предварительно отмеренной дозой  объем респирабельной фракции обычно слабо зависит от скорости вдоха [26, 27].

При использовании любого ингалятора могут встречаться такие ошибки, как недостаточный выдох перед выполнением маневра, недостаточно глубокий вдох, выдох в ингалятор, отсутствие задержки дыхания по окончании выдоха [3].

 

И все-таки препарат, у которого выше респирабельная фракция, лучше своих аналогов?

Нет, далеко не обязательно. В автогонках участвуют и машина, и гонщик. Эффективность терапии обеспечивается и препаратом, и его устройством доставки. Сопоставлять параметры разных ингаляторов, содержащих разные препараты, не имеет смысла. Сравнение респирабельной фракции ингаляторов правомочно, если мы оцениваем один и тот же препарат в одной и той же дозе – например, оригинальный и генерический [1, 5]. Во всех других случаях о преимуществах одного из препаратов нужно судить по результатам сравнительных клинических исследований.

 

Но ведь сами больные сравнивают ингаляторы…

Конечно. Удобство ингалятора, простота его использования – именно те параметры, для которых сравнение возможно. Они обеспечивают максимально возможную для данного устройства легочную депозицию и стабильность ее на протяжении всего периода использования ингалятора [30]. Глобальная стратегия GOLD в версии 2017 года указывает на то, что при невозможности обучения пациента технике пользования ингалятором может потребоваться замена устройства доставки. Больные ХОБЛ нередко имеют когнитивные нарушения, и для них очень важно подобрать тот ингалятор, который они смогут использовать с минимальным риском ошибок, не утрачивая этого навыка с течением времени [10].

 

Вы называете ингалятор Эллипта – устройство доставки препаратов Релвар Эллипта и Аноро Эллипта – простым и удобным. Но разве другие ингаляторы неудобны?

Частота критических ошибок при использовании ингалятора Эллипта очень низка, так как он требует от пациента минимального количества действий для выполнения ингаляции. Совокупный анализ двух исследований при ХОБЛ показал, что 98% больных ХОБЛ правильно использовали ингалятор Эллипта после однократного инструктирования. Через 6 недель 99% больных продолжали использовать ингалятор без ошибок31. В исследовании у здоровых добровольцев, ранее не пользовавшихся никакими ингаляторами и не получавших объяснений от медицинского работника, 11% сделали ошибки при использовании ингалятора Эллипта и 68% - при использовании ингалятора Бризхалер32.

В исследовании по сравнению использования 5 устройств доставки больными ХОБЛ было установлено, что после однократного прочтения инструкции частота критических ошибок при использовании ингалятора Эллипта составляла 5–14% в сравнении с 44–60% при применении других ингаляторов (Мультидиск, ДАИ, Хандихалер, Турбухалер). При необходимости обучения время до отработки правильной техники ингаляции было достоверно меньшим для Эллипты, чем для каждого из других устройств33. Во всех сравнительных исследованиях, где оценивалось восприятие пациентами ингалятора Эллипта, значительно большая часть больных охарактеризовала его как «очень простой в использовании» по сравнению с другими устройствами31–35. Можно предполагать, что такое понятное и удобное устройство доставки повысит эффективность лечения ХОБЛ в  реальной практике.

Сокращения:

БА – бронхиальная астма

ДАИ – дозированный аэрозольный ингалятор

ДПИ – дозированный порошковый ингалятор

ММАД – масс-медианный аэродинамический диаметр частиц

ОФВ1 – объем форсированного выдоха за первую секунду

ОФС – общая фармакопейная статья

ХОБЛ – хроническая обструктивная болезнь легких

EMA – European Medicines Agency (Европейское агентство по лекарственным средствам). До 2004 года носило название EMEA – European Agency for the Evaluation of Medicinal Products (Европейское агентство по оценке лекарственных средств). Логотип ЕМЕА использовался до 2009 года. С 8 декабря 2009 года официально принято полное название European Medicines Agency.

УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ ДЛЯ КАЧЕСТВА ПРЕПАРАТОВ САЛЬБУТАМОЛА В ФОРМЕ ДОЗИРОВАННЫХ АЭРОЗОЛЕЙ | Ляпунов

1. Компендиум 2016 - лекарственные препараты / Под ред. В. Н. Коваленко. К.: МОРИОН, 2016. 2416 с.

2. EMA/INS/GMP/79818/2011 Pharmaceutical Quality System (ICH Q10), 31 January 2011.

3. EMEA/CHMP/167068/2004 - ICH. - Part I: Note for Guidance on Pharmaceutical Development (ICH Topic Q 8 (R2) Pharmaceutical Development). - Part II: Annex to Note for Guidance on Pharmaceutical Development (ICH Topic Q 8 Annex Pharmaceutical Development), June 2009.

4. EMA/CHMP/CVMP/QWP/BWP/70278/2012-Rev 1 Guideline on process validation for finished products - information and data to be provided in regulatory submissions, 27 February 2014.

5. EMEA/СHМР/QWP/49313/2005 Corr. Guideline on the Pharmaceutical Quality of Inhalation and Nasal Products. London, 21 June 2006.

6. EMA/INS/GMP/79766/2011 Quality Risk Management (ICH Q9), 31 January 2011.

7. EudraLex. - The Rules Governing Medicinal Products in the European Union. - Volume 4. EU Guidelines to Good Manufacturing Practice Medicinal Products for Human and Veterinary Use. Available at: http://ec.europa.eu/health/documents/eudralex/vol-4/index en.htm (accessed 15.07.2018)

8. Ляпунов Н. А., Безуглая Е. П., Бовтенко В. А., Столпер Ю. М. Сравнительное исследование аэродинамических свойств аэрозолей сальбутамола // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2018. № 1(22). С. 54-61.

9. European Pharmacopoeia. 9th Edition. European Directorate for the Quality of Medicines (EDQM). Council of Europe, 67075 Strasbourg Cedex, France 2016. 4016 p.

10. Ляпунов Н. А., Безуглая Е. П., Бовтенко В. А., Столпер Ю. М. Обоснование нового подхода к оценке качества дозированных аэрозолей для ингаляций на этапе их разработки // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2016. № 5(226). Вып. 33. С. 170-179.

11. Rodriguez-Carvajal J., Roisnel T. Full Prof. 98 and Win PLOTR: New Windows 95/NT Applications for Diffraction. Commission for Powder Diffraction, International Union of Crystallography, Newsletter № 20 (May-August) Summer 1998.

12. USP 36-NF 31. The United States Pharmacopeia and National Formulary 2012 - Copyright © 2012 The United States Pharmacopeial Convention 12601 Twinbrook Parkway, Rockville, MD 20852 - Printed in the United States by United Book Press, Inc., Baltimore, MD. 5642 p.

13. Ляпунов Н. А., Безуглая Е. П., Бовтенко В. А., Столпер Ю. М. Новые технологии производства дозированных аэрозольных препаратов для ингаляций под давлением // Фармаком. 2011. № 1/2. С. 65-74.

14. Бовтенко В. А., Безуглая Е. П., Столпер Ю. М., Ляпунов Н. А. Изучение свойств препаратов сальбутамола сульфата в форме дозированных ингаляторов под давлением Фармаком. 2018. № 1. С. 57-70.

15. Ляпунов Н. А., Безуглая Е. П., Бовтенко В. А., Столпер Ю. М. Аналитическое обеспечение фармацевтической разработки лекарственных средств для ингаляций под давлением. Выбор состава и упаковки // Фармаком. 2008. № 3. С. 65-77. Salbutamol Pressurised Inhalation // British Pharmacopoeia. 2013. V. III.

16. Lippmann M. Regional Deposition of Particles in the Human Respiratory Tract. Comprehensive Physiology. 2011. P. 213-232.

17. CPMP/EWP/4151/00 Rev. 1. Guideline on the Requirements for Clinical Documentation for Orally Inhaled Products (OIP) Including the Requirements for Demonstration of Therapeutic Equivalence between two Inhaled Products for Use in the Treatment of Asthma and Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) in Adults and for Use in the Treatment of Asthma in Children and Adolescents. London, 22 January 2009.

18. Groom C. R., Bruno I. J., Lightfoot M. P., Ward S. C. Acta Cryst. 2016. B72. P. 171-179.

19. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIII изд. Т. 2. / МЗ РФ. М., 2015.

20. EMA/CHMP/ICH/353369/2013 ICH guideline Q3D on elemental impurities, 25 July 2016.

21. Регистр лекарственных средств России Available at: http://grls.rosminzdrav.ru (accessed 30.10.2017).

Галокамера (соляная пещера)

14.05.2019

Галокамера – метод лечения в условиях воссозданного микроклимата соляных спелеолечебниц. Для достижения высокой эффективности и безопасности данного метода при проведении процедуры дозируют сухой высокодисперсный аэрозоль хлорида натрия с помощью галогенератора. Основную массу частиц воздуха при этом составляет респирабельная фракция, которая оказывает эффективное воздействие на все отделы дыхательных путей (противовоспалительное, бронхо-дренирующее), способствует повышению местного и общего иммунитета.

Солевое покрытие галокамеры выполняет эстетическую функцию, способствует поддержанию температуры, влажности, гипобактериальных условий и шумоизоляции. Нахождение в «соляной пещере» создает атмосферу спокойствия и комфорта, для детей - сказки и приключений. Отвлекает от окружающей среды с её привычными раздражителями, оказывает положительное влияние на нервную систему, помогает успокоиться и расслабиться.

Посещение галокамеры рекомендуется детям с двух лет. Процедура хорошо переносится. Побочные эффекты возникают крайне редко и не вызывают опасений. В редких случаях после первых процедур наблюдается сухость, першение в горле, которые быстро проходят после полоскания горла водой комнатной температуры. В единичных случаях наблюдается непродолжительное покраснение щек, раздражение кожи, которое не появляется после 3-5 процедур.

Галокамера успешно применяется в комплексе с массажем, лечебной физкультурой, физиотерапевтическими процедурами, рефлексотерапией.

Лечение в галокамере могут пройти малыши с ослабленным иммунитетом, для профилактики ОРВИ, после осмотра врачом-физиотерапевтом. Процедура длится до 30 минут (для взрослых сеансы от 45 до 60 минут).

Подробная информация по телефону отделения платных услуг: 8 (925) 594-09-65.



Возврат к списку

Что такое небулайзер?

В лечении заболеваний дыхательных путей самым эффективным и современным методом является ингаляционная терапия. Ингаляция лекарств — один из наиболее надежных и простых методов лечения. Применение ингаляторов в лечении заболеваний органов дыхания получает все большее признание среди врачей и пациентов.

В настоящее время в медицинской практике используются три основных типа ингаляторов: паровые, ультразвуковые и компрессорные.

Действие паровых ингаляторов основано на эффекте испарения лекарственного вещества. Понятно, что использоваться в них могут лишь летучие растворы (эфирные масла). Самый большой недостаток паровых ингаляторов низкая концентрация ингалируемого вещества, как правило, меньше порога лечебного воздействия, а также невозможность в домашних условиях точно дозировать лекарственное средство.

Ультразвуковые и компрессорные объединены термином «небулайзеры» (от латинского слова «nebula» — туман, облако), они генерируют не пары, а аэрозольное облако, состоящее из микрочастиц ингалируемого раствора. Небулайзер позволяет вводить во все органы дыхания (нос, бронхи, легкие) лекарственные препараты в чистом виде, без всяких примесей. Дисперсность аэрозолей, продуцируемых большинством небулайзеров, колеблется от 0,5 до 10 мкм. Частицы диаметром 8–10 мкм оседают в полости рта и трахее, диаметром от 5 до 8 мкм — в трахее и верхних дыхательных путях, от 3 до 5 мкм — в нижних дыхательных путях, от 1 до 3 мкм — в бронхиолах, от 0,5 до 2 мкм — в альвеолах. Частицы размером менее 5 мкм носят название «респирабельная фракция» и обладают максимальным лечебным эффектом.

Ультразвуковые небулайзеры распыляют раствор высокочастотными (ультразвуковыми) колебаниями мембраны. Они компактны, бесшумны, не требуют замены небулизационных камер. Процент аэрозоля, попадающий на слизистую дыхательных путей, превышает 90%, а средний размер аэрозольных частиц составляет 4–5 мкм. Благодаря этому, требуемый лекарственный препарат, в форме аэрозоля в высокой концентрации достигает мелких бронхов и бронхиол.

Выбор ультразвуковых небулайзеров является более предпочтительным в случаях, когда зоной воздействия препарата являются мелкие бронхи, а лекарство имеет форму солевого раствора. Однако, целый ряд препаратов, такие как антибиотики, гормональные препараты, муколитические (разжижающие мокроту), могут разрушаться под воздействием ультразвука. Эти препараты не рекомендуется применять в ультразвуковых небулайзерах.

Компрессорные небулайзеры формируют аэрозольное облако за счет продавливания через узкое отверстие в камере, содержащей лечебный раствор, мощного потока воздуха, нагнетаемого компрессором. Принцип использования сжатого воздуха в компрессорных небулайзерах является «золотым стандартом» ингаляционной терапии. Главное достоинство компрессорных небулайзеров — их универсальность и относительная дешевизна, они более доступны и могут распылять практически любые предназначенные для ингаляций растворы.

Так что же такое небулайзер?

Чтобы лекарство легче проникало в дыхательные пути, его следует преобразовать в аэрозоль. Небулайзер — это камера, в которой происходит распыление лекарственного раствора до аэрозоля и подача его в дыхательные пути больного. Лечебный аэрозоль создается за счет определенных сил. Такими силами могут быть поток воздуха (компрессорные небулайзеры) или ультразвуковые колебания мембраны (ультразвуковые небулайзеры).

Современный подход к лечению заболеваний органов дыхания предполагает доставку лекарства непосредственно в дыхательные пути за счет широкого использования ингаляционных форм лекарственных препаратов. Возможности небулайзера резко расширили сферу применения ингаляционной терапии. Теперь она стала доступной для пациентов всех возрастов (от грудного до глубокой старости). Ее можно провести в периоды обострений хронических заболеваний (прежде всего — бронхиальной астмы), в ситуациях, когда у пациента значительно понижена скорость вдоха (дети раннего возраста, послеоперационные больные, пациенты с тяжелыми соматическими заболеваниями) как дома, так и в условиях стационара.

Итак, преимущества небулайзера.

  1. Быстрое наступление эффекта от лекарственного средства — при поступление лекарственного вещества в желудок эффект наступает минимум через 30 мин. , а при применении небулайзера уже через 5 минут.
  2. С помощью небулайзера возможно применять несколько лекарственных средств одновременно, смешав их (ознакомьтесь с перечнем допустимых комбинаций лекарственных средств).
  3. Позволяет проникнуть через дыхательные пути большему количеству лекарственного вещества, чем при приеме перорально.
  4. Удобство применения у детей раннего детства, когда они еще не могут принимать таблетированные лекарственные средства.
  5. Удобство применения у людей пожилого возраста. Пожилому возрасту характерен замедленный обмен веществ, а иногда невозможность принятия препарата перорально или парентерально.
  6. Удобство применения у тяжелобольных людей, с ограничением путей введения лекарственных средств.
  7. Удобство применения лекарственных средств в послеоперационном периоде, когда нарушено общее состояние больного или он без сознания.
  8. Возможность применения лекарственных препаратов в сочетании с искусственной вентиляцией легких (ИВЛ).

Особенности небулайзера.

При применении небулайзера появляется возможность сократить потерю лекарственного вещества после попадания его в организм. При поступлении лекарственного средства через ЖКТ, часть теряется на протяжении всего пищеварительного тракта, а при поступлении через дыхательные пути только незначительная доля лекарственного средства оседает в глотке. Небулайзер возможно использовать у пациентов, у которых невозможно контролировать фазы вдоха и выдоха (дети, старики, больные без сознания). Небулайзерная терапия не травмирует психику ребенка, по сравнению с введением лекарственных средств парентерально (внутримышечно или внутривенно). Ингаляционная терапия с помощью небулайзера всасывается непосредственно в дыхательных путях, исключая системное действие препарата. Возможность применения препарата амбулаторно (ингаляции), а не в условиях стационара (инъекции). Снижение затрат на медицинскую помощь за счет приобретения единожды небулайзера.

Какие же болезни можно лечить при помощи небулайзера?

Распыленный ингалятором лекарственный препарат, начинает действовать практически сразу, что позволяет применять небулайзеры, в первую очередь, для лечения заболеваний, требующих безотлагательного вмешательства — астмы, аллергии.

Другая группа заболеваний, при которых ингаляции просто необходимы — острые и хронические воспалительные процессы дыхательных путей, такие как хронический ринит, хронический бронхит, бронхиальная астма, хроническая бронхообструктивная болезнь легких, муковисцидоз и др.

Но этим сфера их применения не ограничивается. Хороши они для лечения острых респираторных заболеваний, ларингита, ринита, фарингита, грибковых поражений верхних дыхательных путей, иммунной системы.

Помогают ингаляторы при профессиональных болезнях певцов, учителей, шахтеров, химиков.

Какие лекарства можно использовать в небулайзере?

Для небулайзерной терапии существуют специальные растворы лекарственных препаратов, которые выпускаются во флаконах или пластиковых контейнерах — небулах. Объем лекарства вместе с растворителем для проведения одной ингаляции составляет 2–5 мл. Расчет необходимого количества лекарства зависит от возраста пациента. Сначала в небулайзер наливается 2 мл физиологического раствора, затем добавляется необходимое количество капель лекарства. Не следует использовать в качестве растворителя дистиллированную воду, так как она может спровоцировать бронхоспазм, что приведет при проведении процедуры к появлению кашля и затрудненного дыхания. Аптечная упаковка с лекарственными препаратами хранится в холодильнике (если нет других указаний) в закрытом виде. После того, как аптечная упаковка была открыта, препарат необходимо использовать в течение двух недель. Желательно на флаконе записать дату начала использования препарата. Перед использованием лекарство необходимо подогреть до комнатной температуры.

Назначить лекарственный препарат и рассказать о правилах его использования должен ваш лечащий врач. Он же должен осуществлять контроль эффективности лечения.

При ингаляции лекарственных веществ через небулайзер необходимо учитывать некоторые особенности:

  • оптимальный объем наполнения камеры небулайзера — не менее 5 мл;
  • для уменьшения потерь лекарственного препарата в конце ингаляции в камеру можно добавить 1 мл физиологического раствора, после чего, встряхнув камеру небулайзера, продолжать ингаляцию;
  • при использовании недорогих и доступных лекарственных препаратов можно использовать все типы небулайзеров, но при использовании более дорогих лекарств наибольшую эффективность ингаляционной терапии обеспечивают небулайзеры, активируемые вдохом пациента и снабженные клапанным прерывателем потока на фазе выдоха. Эти аппараты особенно эффективны в лечении бронхо-легочных заболеваний.

Небулайзерная терапия — это современно и безопасно.

Приобрести небулайзер для себя и Ваших близких — это правильное и разумное решение. Вы приобрели надежного помощника и друга!

1.Индивидуальный галоингалятор ГИСА-01-настольная соляная пещера Галонеб.

 

 Настольный индивидуальный галоингалятор Галонеб предназначен для лечения и профилактики заболеваний органов дыхания с помощью сухого аэрозоля природной каменной соли, моделирующего лечебный микроклимат соляной пещеры. При помощи портативного галоингалятора "Галонеб™" сухой аэрозоль природной каменной соли (респирабельная фракция поступает непосредственно в дыхательные пути).

Применяется в условиях , когда воздух загрязнен химическими выбросами, ядовитыми испарениями, бактериями, вирусами, табачным дымом, пестицидами ,   когда стоит проблема  высокой  заболеваемости болезнями органов дыхания – бронхиальной астмой, бронхитами, ОРВИ, гриппом, аллергиями, ЛОР-патологией.

Галоингалятор ГИСА-01обеспечивает два режима производительности и три временных режима ингаляции (5, 10 и 15 минут). Выбор соответствующего режима позволяет провести профилактику и лечения  ОРВИ заболеваний.

 Настольный индивидуальный галоингалятор "Галонеб™" состоит из:

1. Нижний корпус галоингалятора

2. Верхняя крышка галоингалятора

3. Съемный стаканчик, в который засыпается соль (хлорид натрия)

4. Соединительная гофрированная трубка для передачи высокодисперсного аэрозоля

5. Тройник с клапанами вдоха/выдоха

6. Маска взрослая, детская.

 

Режимы и курс галоингаляционной терапии

ПРОФИЛАКТИКУ заболеваний органов дыхания (ОРВИ, грипп, бронхиты, аллергии) обычно, проводят 2-3 раза в год, в основном в осенне-зимний период и ранней весной, курсом от 7 до 10 процедур на курс.

ЛЕЧЕНИЕ заболеваний проводят после определения диагноза и текущего состояния больного. Режим и длительность ГИТ назначается с учетом вида заболевания, особенностей его течения.

Обычно курс ГИТ включает 10 процедур по 10-15 минут 1-2 раза в день. Больным с хронической патологией курсы ГИТ целесообразно повторять 1-2 раза в год.

  • ·Производительность ингалятора составляет:

Режим 1 – от 0,4 до 0,6 мг/мин;

Режим 2 – от 0,8 до 1,2 мг/мин.

  • ·Дисперсность аэрозоля, создаваемого аппаратом - не менее 80% частиц размером не более 5 мкм.
  • ·Сетевой адаптер ингалятора  работает от электросети переменного тока частотой 50 Гц с напряжением (220+22) В. Собственно аппарат работает от напряжения постоянного тока 15 В.
  • ·Мощность, потребляемая ингалятором, не более 25 ВА,
  • ·Масса ингалятора без комплекта ЗИП не более 4 кг, а в полном комплекте поставки не более 6 кг.
  • ·Габаритные размеры ингалятора не более 250х220х200 мм.
  • ·Средняя наработка на отказ ингалятора не менее 1500 ч.
  • ·Средний срок службы ингалятора до списания не менее 5 лет при средней интенсивности эксплуатации 8 ч в сутки

 

Галоингалятор «Галонеб» - комплект «Оптима» (ГИСА-01, 10 загубников, 10 масок, Устройство подготовки соли УПС-01, Препарат для галоингаляций «Аэро-М-соль», 2 упаковки по 500 гр).

Соль.

Для проведения ингаляций предлагается экологически чистую соль поваренную пищевую (переработанную) 

«М-соль», а устройство для подготовки ингаляционного препарата соли гарантированно обеспечит подачу сухого аэрозоля хлорида натрия, соответствующего по своим параметрам  природному микроклимату соляных пещер.  Продукт имеет Сертификат Соответствия № РОСС RL.AB57.C00382 от 16.03.2010г.

     

Расход на  одну 10 минутную ингаляцию 15 гр (чайная ложка)соли.

Для ингаляции в галоингалятор «Галонеб™» в последующем рекомендуется применять только

Соль Илецкую соль(Оренбургской обл.) 1-го помола в любой расфасовке(мешок и т.д.) с последующей подготовкой (прокаливание и помол) к использованию .

 

Аптека 38 Плюс

MED-120 работает от Micro USB:

- кабель Micro USB и адаптер в комплекте

- источником питания может быть Power bank, ноутбук или компьютер

Современно, удобно и всегда под рукой

&nbsp,

Компактный

Компактный небулайзер размером 10 × 5 × 5 cм удобен в использовании и прост в хранении

&nbsp,

Респирабельная фракция ˃70% - эффективная доставка лекарства

Количество лекарства, которое попадает в легкие при ингаляции, зависит от респирабельной фракции - процента частиц нужного размера во вдыхаемом аэрозоле. Современный распылитель, которым комплектуется небулайзер, производит аэрозоль, в котором ˃ 70% частиц имеют размер менее 5 мкм. Это значит, что прибор эффективно доставляет лекарство в легкие вплоть до альвеол.

MED-120 имеет расширенную комплектацию. &nbsp,

Практично: подходит для каждого члена семьи

Для детей и взрослых

В комплекте 2 маски – детская и взрослая. Также взрослые могут использовать мундштук. В комплектацию также входит насадка для носа.

&nbsp,

Очень тихий (44 db)

Соответствие стандарту

Медицинская эффективность небулайзера в соответствии с&nbsp, Европейским стандартом EN13544 для небулайзеров

MED-120 – для комфортной процедуры.

Простой в использовании. Продуманный дизайн: держатель для распылителя на корпусе прибора

Благодаря держателю распылитель можно поставить вертикально, чтобы лекарство не проливалось

&nbsp,

Подходят все лекарства для небулайзерной терапии

&nbsp,

Комплектация

Ингалятор медицинский (компрессорный небулайзер)

Распылитель (2-6 мл)

Воздушный шланг 1 м.

Мундштук

Насадка для носа

Маска детская

Маска для взрослого

Набор фильтров (5 шт.)

Сетевой адаптер

Кабель Micro USB

Чехол для хранения

&nbsp,Руководство по эксплуатации и гарантийный талон


Оценка воздействия вдыхаемой пыли от воздействия вдыхаемой пыли | Анналы рабочих воздействий и здоровья

Аннотация

В области безопасности и гигиены труда лишь ограниченное количество исследований посвящено преобразованию вдыхаемой пыли в вдыхаемую. Это преобразование очень важно для ретроспективной оценки уровней воздействия или профессиональных заболеваний. По этой причине в данном исследовании обсуждается возможность превращения вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания.Для определения функций преобразования из вдыхаемой в вдыхаемую фракцию пыли с помощью регрессионного анализа исследуются 15 120 параллельных измерений в базе данных о воздействии MEGA (которая поддерживается Институтом безопасности и гигиены труда Немецкого социального страхования от несчастных случаев). Для этого весь набор данных разбивается на факторы, влияющие на рабочую деятельность и материал. Вдыхаемая пыль является наиболее важной предсказательной переменной и имеет скорректированный коэффициент детерминации, равный 0.585 ( R 2 с поправкой на размер выборки). Дальнейшее улучшение модели достигается, когда набор данных разделен на шесть рабочих операций и три группы материалов (например, высокотемпературная обработка , прил. R 2 = 0,668). Комбинация этих двух переменных приводит к группе данных, связанных с высокотемпературной обработкой с металлом , что дает лучшее описание, чем весь набор данных (скорректированный R 2 = 0.706). Хотя дальнейшее систематическое уточнение этих групп невозможно, методом проб и ошибок было сформировано семь улучшенных групп с прил. R 2 между 0,733 и 0,835: пайка , литье (металлообработка) , сварка , высокотемпературная резка , пескоструйная очистка , долбление / тиснение и волочение проволоки . Функции преобразования для семи групп являются подходящими кандидатами для восстановления данных и ретроспективной оценки воздействия.Однако это ограничивается тщательным анализом условий труда. Все функции преобразования являются степенными функциями с показателями от 0,454 до 0,946. Таким образом, настоящие данные не подтверждают предположение, что вдыхаемая и вдыхаемая пыль в целом линейно коррелированы.

Введение

Пыль широко распространена на рабочих местах в различных отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, литейная, химическая и пищевая промышленность, обработка камня и дерева.Пыль может состоять из различных материалов, таких как минералы, металлические и органические частицы, которые могут сильно различаться по размеру, форме и плотности. В зависимости от аэродинамического диаметра частицы могут достигать различных областей дыхательных путей и относиться к фракциям вдыхаемой, грудной или вдыхаемой пыли (Европейский комитет по стандартизации (1993), EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995; ВОЗ, 1999 г.). Наиболее крупные частицы можно вдохнуть и оседать в дыхательных путях внегрудной области между ртом, носом и гортань (ВОЗ, 1999).Международные стандарты (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995) определяют массовую долю вдыхаемых частиц с помощью функции разделения I = 50 * (1 + exp [-0,06 * D]), где I - процентное содержание частиц с аэродинамическим диаметром D в мкм. Это соглашение определено для D ≤ 100 мкм. Другими словами, вдыхаемая фракция пыли состоит из частиц с аэродинамическим диаметром до 100 мкм (ISO 7708: 1995; Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-2: 2014a, b).Более мелкие частицы могут достигать газообменной области легких и образовывать респирабельную фракцию пыли. Говоря о размере частиц, предел проникновения в альвеолярную область составляет от 10 до 15 мкм (ВОЗ, 1999; EN 13205-2: 2014a, b).

Если частицы пыли не могут быть выдохнуты или удалены из дыхательных путей, они могут оставаться в одном месте в течение длительного времени и могут причинить серьезный вред. Неблагоприятные последствия для здоровья, вызываемые пылью, включают, например, аллергические реакции, пневмокониоз (особенно силикоз), рак и сердечные заболевания (Verma, 1984; ВОЗ, 1999; Baur, 2013).Часто вдыхаемые частицы связаны с дополнительным риском из-за наличия опасных веществ. Металлическая пыль часто содержит токсичные соединения, такие как свинец, ртуть, никель, хром или кадмий, которые, например, могут вызывать фиброз легких и одышку (ВОЗ, 1999; Бендер, 2005).

Зная об этих связанных со здоровьем эффектах, вызываемых профессиональной пылью разного размера, измерение различных фракций пыли в рабочей среде приобрело дополнительную важность для оценки воздействия и риска для рабочих за последние несколько лет.Исторически сложилось так, что измерения пыли в Германии в основном были ориентированы на фракцию вдыхаемой пыли, которая измерялась и оценивалась в соответствии с международными стандартами (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995). Введение законного предельного значения (максимальная концентрация на рабочем месте [MAK]) для вдыхаемой пыли в 1973 году и последующее снижение пределов профессионального воздействия в Германии (Barig and Blome, 1999; Hahn and Möhlmann, 2011; Ausschuss für Gefahrstoffe, 2014) стимулировали измерения вдыхаемой фракции с сопутствующим увеличением количества доступных данных о воздействии.Таким образом, в первые годы измерения пыли отбирались в основном пробы вдыхаемой пыли, тогда как количество измерений вдыхаемой пыли увеличивалось после введения предельного значения, превышая годовое количество измерений вдыхаемой пыли, что приводило к большему количеству данных для вдыхаемой пыли. Увеличение количества вдыхаемой пыли не было уникальным явлением для Германии, также существовала международная тенденция к измерению не только фракции вдыхаемой пыли. Это также было вызвано развитием технологии пробоотборников.Хотя оценка текущего воздействия улучшилась, ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой пыли остается проблематичной, если доступны только исторические данные по вдыхаемой пыли. Поэтому возможность математического преобразования измеренной концентрации вдыхаемой пыли в концентрацию вдыхаемой пыли очень желательна для оценки опасности или исследования профессиональных заболеваний. Дальнейшие проблемы возникают при эпидемиологических исследованиях, особенно когда эти исследования используются для определения предельных значений.

Различные исследования внесли свой вклад в дискуссии, которые касаются наличия различных фракций пыли в отдельных типах отраслей промышленности. В этих исследованиях часто сравниваются коэффициенты пересчета между «общей» и «вдыхаемой» пылью в конкретных типах производств (Tsai et al. , 1995; Vinzents et al., 1995; Werner et al. , 1996; Tsai et al. , 2011), либо сравниваются характеристики различных систем измерения (Lilienberg and Brisman, 1994; Linnainmaa et al., 2007; Мартин и Зальк, 2011). Лишь ограниченное количество исследований было посвящено превращению вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Исследование Dahmann et al. (2007) предпринята попытка реконструировать экспозицию вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и тяжелых металлов на бывших урановых рудниках путем выполнения параллельных измерений с использованием оригинального оборудования для отбора проб вместо расчета концентраций пыли с помощью функции преобразования. Notø et al. (2016) определил коэффициент 0.085 для вдыхаемой и вдыхаемой пыли в цементной промышленности. В другом исследовании (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996) были определены соотношения вдыхаемой и вдыхаемой пыли для конкретных рабочих действий, таких как измельчение гипса (0,19), измельчение и транспортировка кварцевого песка (0,26), обработка глины (0,20) и погрузка цемента (0,21). . Кроме того, было исследовано воздействие вдыхаемых и вдыхаемых частиц сварочного дыма (Lehnert et al. , 2012) и конкретных рабочих мест в различных крематориях (Korczynski, 2011).Из этих нескольких примеров видно, что рабочая активность и материал являются важными переменными при определении отношения между вдыхаемой и вдыхаемой пылью. Большинство этих исследований предполагают линейную зависимость и рассчитывают коэффициенты пересчета.

В этом исследовании анализируется закрытая база данных MEGA с данными о воздействии, полученными в результате наблюдательной деятельности Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Gabriel et al. , 2010). MEGA была основана в 1972 году и предназначена для оценки профессиональных заболеваний, анализа опасностей и воздействия на конкретных рабочих участках, а также анализа воздействия опасных веществ на рабочих местах в зависимости от времени.База данных содержит более 3 миллионов наборов данных о воздействии примерно 870 опасных веществ, включая информацию об используемых системах измерения, условиях работы, аналитических методах и характеристиках участков измерения. Публикации статистических оценок базы данных MEGA можно найти по адресу https://www.dguv.de/ifa/gestis/expositionsdatenbank-mega/expositionsdaten-aus-mega-in-publikationen/index-2.jsp.

Данные о воздействии пыли в базе данных MEGA анализируются в этом исследовании, чтобы определить возможную связь между результатами измерения вдыхаемой и вдыхаемой пыли в зависимости от рабочей среды и материалов.

Материалы и методы

Выбор данных

База данных MEGA содержит независимые наборы данных для измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Это исследование начинается с записей с 1961 по 2016 год, которые содержат 103 825 наборов данных для вдыхаемой пыли и 222 501 набор данных для вдыхаемой пыли.

Во-первых, измерения исключаются, если

  • продолжительность измерения <2 ч,

  • концентрация ниже предела количественного определения, и

  • измеренные концентрации вдыхаемой пыли> 100 мг · м −3 или вдыхаемой пыли> 10 мг · м −3 .

С этими ограничениями было исключено 26 337 пар вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Пределы продолжительности измерения и диапазона концентраций приводят к значениям, которые являются репрезентативными для рабочих условий. Эффект включения образцов выше пороговых значений концентрации обсуждается в разделе «Результаты». Согласно европейскому стандарту EN 689: 1995 минимальное количество проб, которое необходимо отобрать в течение рабочей смены с постоянной экспозицией, зависит от продолжительности отбора проб.Если продолжительность отбора проб больше или равна 2 часам, достаточно одного измерения (Европейский комитет по стандартизации (1995), EN 689: 1995).

Во-вторых, пары ингаляционных и вдыхаемых измерений формируются, если:

  • измерение было выполнено в один и тот же день и время (время начала и окончания обоих измерений не отличается более чем на 5 мин),

  • измерения имеют тот же промышленный сектор, номер отчета, тип отбора проб и рабочую деятельность,

  • концентрация вдыхаемой пыли c R не превышает концентрации вдыхаемой пыли c I .

По этим критериям были исключены 2704 пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Промышленный сектор описывает тип отрасли, в которой проводятся измерения, например, горнодобывающая промышленность, производство бетонных изделий, литейное производство или керамическая промышленность. Переменная рабочая активность объединяет задачу и процесс. Тип отбора проб описывает, был ли образец взят индивидуальным или стационарным. Для индивидуального отбора проб также описывается точное положение системы, например, за защитным экраном для сварки или перед защитным экраном (если применимо).

Хотя пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли ранее не связаны в базе данных, риск образования неправильных пар очень низок. Пары формируются систематически с помощью 12 переменных, например:

Систематическое спаривание на основе программного обеспечения было также проверено первым автором для случайной подвыборки. Поскольку неправильное объединение измерений приведет к неправильному соотношению фракций пыли и, в худшем случае, к неправильным функциям преобразования, этому важному моменту исследования было уделено особое внимание.

Вдыхаемая пыль - это разновидность вдыхаемой пыли. Следовательно, измерения с c R > c I могут быть вызваны неправильным отбором проб, пространственной изменчивостью концентраций пыли или могут быть результатом движения частиц и тепловых эффектов. Этот критерий влияет только на 592 пары измерений.

Если объединить наборы данных о вдыхаемых и вдыхаемых фракциях пыли с учетом описанных требований, можно сформировать новый набор данных, состоящий из 15 120 пар, собранных в период с 1989 по 2016 годы.Используемые данные собраны в 818 различных отраслях промышленности. Большинство значений концентрации пыли регистрируется за 2-часовые измерения ( n = 9648).

Измерительные системы

В таблице 1 перечислены наиболее часто используемые системы отбора проб для параллельных измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. В качестве дополнительной информации приводится частота дискретизации каждой системы и тип выборки.

Таблица 1. Системы отбора проб

и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л / мин) FSP-2 (2 л / мин) 495 Personal
GSP-10 (10 л / мин) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Персональный
GSP-10 (10 л мин − 1) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Таблица 1

Системы отбора проб и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 5273 Personal
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) 1) PM4-F (66,7 л / мин) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный

Все пробоотборники, используемые в этом исследовании, прошли валидацию в соответствии с международными стандартами EN 13205 и Европейским комитетом по стандартизации (2012), EN 1540 для проверки производительности пробоотборника: систематическое отклонение пробоотборника, погрешность измерения, диапазон измерения, точность и влияние основных влияющих переменных. (е.грамм. размер частиц, состав частиц, масса аэрозоля и вариации скорости отбора проб) (Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-1: 2014a, b). Кроме того, использование проверенных измерительных систем является обязательным требованием базы данных MEGA.

Пробоотборники VC-25 и PM4 можно использовать только для стационарных измерений. Пробоотборники GSP и FSP можно использовать как для стационарных, так и для персональных измерений (Mattenklott and Möhlmann, 2011). Пробоотборники VC-25 и PM4 используются с двумя разными головками для отбора проб.В таблице 1 эти пробоотборные головки характеризуются знаком «G» для вдыхаемой пыли и «F» для вдыхаемой пыли. VC-25 G и PM4-G собирают пыль через отверстие с кольцевой щелью со скоростью аспирации 1,25 м / с −1 независимо от частоты отбора проб и ориентации (Coenen, 1981; Riediger, 2001). Что касается вдыхаемой пыли, частицы с аэродинамическим диаметром 10 мкм собираются с помощью VC-25 G примерно до 80%, от 20 мкм до примерно 70% и от 50 мкм до примерно 55% (Coenen, 1981). Частицы, отобранные с помощью VC-25 F, собираются через кольцевую щель, а отделение респирабельной фракции пыли выполняется путем столкновения с крупными частицами (Siekmann, 1998).Отделение вдыхаемой фракции пыли с помощью пробоотборника PM4-F осуществляется с помощью циклонного предварительного сепаратора (Siekmann, 1998). Благодаря сравнительно высокой частоте дискретизации VC-25 и PM4 могут быть достигнуты более низкие пределы обнаружения (Möhlmann, 2005).

VC-25 также используется в качестве эталонного метода для измерения вдыхаемой пыли (Riediger, 2001). Головки для отбора проб GSP для скорости отбора проб 3,5 и 10 л / мин –1 , соответственно, были сконструированы для достижения максимального соответствия эталонному методу (VC-25 G) (Riediger, 2001).

В принципе возможно, что в пределах, установленных стандартами валидации, некоторые системы измерения более чувствительны, чем другие. Однако, если все системы применяются с одинаковой вероятностью во всех ситуациях измерения, эти различия не повлияют на средние значения анализа. Таким образом, визуальным осмотром диаграмм рассеяния было подтверждено, что применение измерительных систем равномерно распределено по всей рабочей деятельности и всем отделам измерения.Поскольку последние сосредоточены на определенных пылевых материалах, это показатель того, что группы материалов также не подвержены смещению из-за использования измерительного оборудования.

Статистические и математические методы

Все статистические анализы выполняются с использованием статистического программного обеспечения IBM SPSS statistics, версия 23 (IBM Corp.). Все тесты, упомянутые в этом разделе, описаны в статистических текстах (Sachs, 1999; Janssen and Laatz, 2017). Для всех тестов уровень значимости установлен на α = 0.05.

Для измерений концентрации в этом исследовании гипотеза логнормального распределения не может быть отклонена на уровне значимости 0,05 с использованием скорректированного по Лиллиефору критерия Колмогорова – Смирнова (Sachs, 1999). Это соответствует другим исследованиям (Burstyn et al. 1997; Andersson et al. , 2009; Lehnert et al. , 2012; Weggeberg et al. , 2016), поэтому данное исследование предполагает корреляцию между ln ( c R ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли) и ln ( c I ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли):

, где k и C 0 - наклон и точка пересечения, которые можно определить с помощью регрессионного анализа.Результаты для k и C 0 приведены с их стандартными ошибками (сравните результаты, Таблица 2). Более важным для ретроспективного анализа является стандартная ошибка подобранной функции регрессии s Fit (ln ( c R )). Это можно использовать для расчета доверительных интервалов для функции регрессии при заданном ln ( c I ) (Draper and Smith, 1998). Наименьшие значения с Fit получены для среднего значения ln ( c I ), а наибольшие значения получены при крайних значениях ln ( c I ).Поэтому мы даем диапазон с Подгонка для каждого регрессионного анализа.

Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартных ошибок для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в пределах группы 1–6 для рабочего действия , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материала , а также эвристические группы α – η, включая названия групп, как определено в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартные ошибки для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в группах 1–6 для рабочей активности , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материалов , и эвристические группы α – η, включая имена групп, определенные в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028

Можно преобразовать уравнение (1) обратно в функцию исходных концентраций:

Кроме того, в уравнении ( 2) что c R стремится к нулю, если c I стремится к нулю. Это необходимое условие, поскольку c R c I . Также обратите внимание, что предположение о линейной зависимости между c R и c I включено в уравнения (1) и (2), если значение 1 включено в 95% доверительный интервал k .Предположение наихудшего случая c R = c I включено, если C 0 = 0 и k = 1.

В принципе, можно расширить уравнение (1 ) с дополнительными (линейными) членами для других независимых переменных, например, рабочее действие и материал . Однако очевидно, что c I зависит от рабочей активности и материала .Следовательно, невозможен полилинейный регрессионный анализ, который предполагает независимость его переменных. Измерительная система была исключена как переменная в предыдущем разделе, и было подтверждено также, что год измерения не влияет на измеренные концентрации (см. Результаты).

Необходимо сформировать взаимно независимые группы измеренных концентраций пыли для рабочего вида и материала .Внутри этих групп возможен регрессионный анализ (уравнение (1)). Критерий формирования этих групп в первую очередь основан на технической информации, имеющейся в базе данных. Этапы формирования группы, а также статистические тесты показаны на блок-схеме (рис. 1). Данные разделены на группы с различными видами деятельности на основе технических спецификаций производственных процессов (Deutsches Insitut für Normung (2003) (DIN) DIN 8580: 2003) или относительной энергоемкости процесса (например,грамм. сварка или использование быстро вращающихся абразивных инструментов). На следующем этапе весь набор данных делится на группы с различным материалом . На следующем этапе рабочая деятельность и группы материалов объединяются (рис. 1).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: тест Левена и графическая оценка, пост. hoc тесты: Games-Howell).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: критерий Левена и графическая оценка, post hoc тесты: Games-Howell).

Эта систематическая процедура приводит к группам парных измерений, которые подвергаются линейному регрессионному анализу (уравнение (1)). Остатки всех анализов были проверены графически на предмет нормальности (гистограммы) и отсутствия тенденций: в остатках не было различимых закономерностей, за исключением пропуска c R > c I и всех остатков были нормально распределены.Кроме того, отсутствие автокорреляции было подтверждено тестом Дарбина-Ватсона (Sachs, 1999). Качество параметров регрессии измеряется коэффициентом корреляции R и скорректированным коэффициентом детерминации R 2 (Janssen and Laatz, 2017):

прил. R2 = R2mn − m − 1 (1 − R2).

(3)

Это учитывает количество переменных m и количество парных данных n . Поскольку в нашем случае n >> m , это приводит к прил. R 2 R 2 .

Помимо групп, которые были идентифицированы таким систематическим способом, также можно найти группы пар данных, которые показывают лучшую корреляцию (более высокое регулирование R 2 ), чем данные систематических групп. У них есть более ограничительное определение , рабочая деятельность или , материал . Поскольку эти группы идентифицируются методом проб и ошибок, они обозначены как эвристические группы (сравните рис.1). Для построения этих групп отдельные виды работ были объединены в группы 1–6 (сравните Таблицу 2), если они касались одного и того же вида деятельности (например, разные сварочные процессы). Затем они были объединены в одну эвристическую группу, если коэффициенты регрессии были аналогичными и если они были скорректированы. R 2 было больше, чем прил. R 2 для групп 1–6.

Результаты

Год замера

Рис.2 показаны диаграммы соотношений c R / c I за 1989–2016 годы. Доступно только 227 параллельных измерений за 1989–1997 годы; каждый из этих лет содержит не более 57 измерений, а часто и <20. Это приводит к большим колебаниям, наблюдаемым в этот период времени. Остальные 14 893 параллельных измерения зарегистрированы в 1998–2016 годах, и диаграммы отношения c R / c I в основном не показывают изменений.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Из-за небольшого количества данных результаты за 1989–1997 годы считаются незначительными, а воздействие кажется однородным в остальные периоды времени. Небольшие отклонения не могут быть объяснены техническими аргументами, такими как введение новых пробоотборников или упадок горнодобывающей промышленности в Германии.Анализ дисперсии (ANOVA) приводит только к ложным различиям в медиане за 2004–2006 и 2014–2016 годы. Эти срединные различия представляют собой небольшие эффекты, которые проявляются как значимые результаты в ANOVA из-за большого количества данных и считаются случайными (ошибка большого размера выборки).

По этим причинам мы постулируем однородные коэффициенты воздействия c R / c I за исследуемые периоды времени и исключаем лет измерения как независимую переменную из анализа.Однако следует подчеркнуть, что использование функций преобразования, в принципе, ограничивается концентрациями вдыхаемой пыли, которые аналогичны концентрациям в Германии в период с 1998 по 2016 годы.

Пыль для вдыхания

Используя простую линейную регрессию для всего набора данных из 15120 парных измерений, где только результаты для вдыхаемой пыли учитываются в качестве прогнозирующей переменной, получаем k = 0,594 и C 0 = −0.990 в уравнении (1). Скорректированный коэффициент детерминации и коэффициент корреляции имеют значения 0,585 и 0,765 соответственно.

На рис. 3 можно увидеть диаграмму рассеяния всех параллельных измерений с логарифмически преобразованными значениями и линейной регрессией в 95% доверительном интервале. Значения отсечки из-за выбора данных для c R > c I , c R > 10 мг м -3 (ln (10) ≈ 2,3), c I > 100 мг м −3 (ln (100) ≈ 4.6) хорошо видны.

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)).

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)) .

Есть только 119 пар проб с концентрациями выше этого порогового значения, которые удовлетворяют также другим критериям отбора.Как и ожидалось, включение такого небольшого количества образцов не оказывает большого влияния на анализ на данном этапе: коэффициент корреляции R увеличивается только на 0,005 (скорректированный R 2 только на 0,008). Однако включение этих образцов приведет к смещению анализа в сторону нерепрезентативных условий воздействия. Таким образом, эти значения остаются исключенными.

Трудовая деятельность

Весь набор данных можно разделить на шесть взаимно независимых групп в соответствии с систематической процедурой, изложенной в разделе «Материалы и методы»:

  • Группа 1: обработка поверхности (например, e.грамм. остекление, окраска распылением, порошковое покрытие и гальванизация)

  • Группа 2: высокотемпературная обработка (например, термическая резка, экструзия, пайка и сварка)

  • Группа 3: наполнение / транспортировка / хранение

  • Группа 4: механическая обработка / абразивные методы

  • Группа 5: формовка (например, профилирование, прессование и гибка)

  • Группа 6: прочие (включает все прочие виды деятельности).

Группы были сформированы на основе технических данных, имеющихся в базе данных в соответствии со спецификациями (DIN 8580: 2003). Каждая группа сочетает в себе разные виды деятельности, которые, к сожалению, не могут быть решены в дальнейшем систематическим образом.

На следующем этапе пары данных в группах 1–6 подвергаются линейному регрессионному анализу. Доминирующим результатом является то, что коэффициенты для группы 2, k = 0,729 и C 0 = -0.751, сильно отличаются от коэффициентов других групп; различия намного больше, чем соответствующие стандартные ошибки (таблица 2). В меньшей степени различия также наблюдаются между группой 1 по сравнению с группами 3–6. Значения с Fit в основном отражают различные значения n .

Если для группы 1 коэффициент корреляции уменьшается по отношению к общему набору данных, то для групп 3–6 наблюдается лишь небольшое увеличение. Только группа 2 дает явно лучшее описание данных с R = 0.818 (таблица 2).

Материал

Как и в предыдущем разделе, весь набор данных разделен на взаимно независимые группы, теперь для критерия материал . Это разделение снова основано на технической информации, доступной в базе данных. Сначала формируется 12 групп материалов, несбалансированных по численности. Впоследствии они объединяются в три большие группы:

Поскольку лаков / красок в основном связано с полировкой и шлифовкой металлических поверхностей, а электронные отходы в основном связаны с металлическими отходами, разумно объединить их в группу B.Кроме того, асфальт / битум принадлежит к группе fibre , потому что он в основном предназначен для покрытия волокнистых материалов с использованием асфальта или битума.

Значения коэффициентов регрессии примерно аналогичны значениям общего набора данных, а группы metal - и с преобладанием волокон ed имеют идентичные k = 0,614. Кроме того, только группа с преобладанием минералов A показывает лучшее описание данных по сравнению с полным набором данных ( R = 0.785, таблица 2). Стандартные ошибки для минералов- и групп с преобладанием металлов для k , C 0 имеют тот же порядок величины, что и для рабочих групп предыдущего раздела. Более высокие стандартные ошибки для группы с преобладанием волоконно-оптических линий можно отнести к меньшей n и, соответственно, большей стандартной ошибке. Также s Fit показывает ту же зависимость от n , что и для групп 1–6.

Рабочая деятельность и материалы

На третьем этапе определения рабочего действия и материала объединяются. С этой целью группы 1–6 разделены на три группы материалов с использованием определений из предыдущего раздела.

Из 18 групп только 9 групп показали увеличение прил. Р 2 . Из этих девяти групп увеличение прил. R 2 было либо меньше 0.01 (три группы), или размер группы был меньше 50 со значениями из очень разных процессов (две группы). Таким образом, для дальнейшего обсуждения были отобраны только четыре группы:

  • обработка поверхности - с преобладанием минералов (1-A)

  • высокотемпературная обработка - с преобладанием металлов (2-B)

  • механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов (4-A)

  • другие - с преобладанием металлов (6-B)

Увеличение стандартных ошибок по сравнению с группами 1–6 или A – B можно отнести к уменьшенному количеству пар данных в каждой группе (таблица 2).Коэффициенты k , C 0 группы 1A очень похожи на коэффициенты группы 1, и прил. R 2 все еще меньше, чем для всего набора данных. Для группы 6-B увеличение прил. R 2 по сравнению с группой 6 невелик, и группа содержит только 331 пару данных очень разных процессов.

Группы 2-B и 4-A различны, так как они обе содержат более 2000 пар данных. Хотя они представляют 57–76% соответствующей группы рабочей активности , они имеют разные значения k , чем базовые группы рабочей активности .Это указывает на то, что формирование подгрупп действительно улучшило описание. Кроме того, они показывают наибольший рост прил. R 2 для объединенных групп (> 0,04). Лучшим результатом систематического анализа является группа 2-В, которая показывает более высокое прил. R 2 , чем общий набор данных (скорректированный R 2 = 706). К сожалению, дальнейшее систематическое улучшение этих групп невозможно.

Эвристические группы

Помимо описанного выше систематического подхода, методом проб и ошибок удалось выявить несколько более мелких подгрупп (таблица 3), что улучшило корреляцию.

Таблица 3.

эвристических групп с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Проволочный чертеж 2-B Проволочный чертеж Металл 61
Таблица 3.

Эвристические группы с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивоструйные системы, сухая, открытая / пескоструйная Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Волочение проволоки 2-B Волочение проволоки Металл 61

Большинство эвристических групп являются подгруппами группы 2-B и связаны со специальными видами деятельности по высокотемпературной обработке металлов (группы α, β, γ, δ и η).Только бластинг (группа ε) является подгруппой группы 1, а долбление (группа ζ) является подгруппой группы 5-A. За исключением сварки (группа γ) количество пар данных в каждой группе намного меньше, чем в предыдущих разделах.

Модели регрессии в таблице 2 для эвристических групп дают лучшее описание данных, чем модели системного подхода. Прил. R 2 от 0,733 до 0,835 и R от 0,859 до 0,917. Стандартные ошибки коэффициентов увеличиваются по мере уменьшения размера группы.Стандартные ошибки функции соответствия s Fit также увеличиваются с уменьшением размера группы, однако в меньшей степени, чем ожидалось, из-за лучшего описания набора данных.

На рис. 4 показаны графики уравнения (2) с использованием коэффициентов k , C 0 для групп α – η. Во-первых, следует признать большое разнообразие групп, происходящих из группы 2-B. Группы , отливка и , пайка практически неотличимы от линейной зависимости ( k ≈ 1 для групп α и β), в то время как при волочении проволоки k ( k = 0) намного меньше.695) с аналогичным коэффициентом корреляции. Кроме того, в настоящее время существует большое разнообразие для обоих: k (0,695 ≤ k ≤ 0,946) и C 0 (−1,264 ≤ C 0 ≤ −0,430). меньшего пересечения можно увидеть, сравнив группы ζ (долбление, тиснение) и η (волочение проволоки), которые имеют идентичные k . Однако график группы ζ менее крутой из-за меньшего C 0 . Как видно из рис.4 видно, что каждая эвристическая группа показывает свою функцию преобразования, и если она измеряет, например, c I = 10 мг м −3 , результат для c R отличается в каждой группе, например c R ≈ 1,5 мг м −3 для ζ (долбление и тиснение) или c R ≈ 5,0 мг м −3 для α (пайка).

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Обсуждение

Применение уравнения (1) или (2)

Давайте сначала рассмотрим два предельных случая уравнения (1):

  • (1) Предположение наихудшего случая c R = c I , что эквивалентно C 0 = 0 и k = 1.

  • (2) Линейное предположение для c R < c I , что эквивалентно C 0 <0 и k = 1.

Худшее предположение о случае не соблюдалось в нашем наборе данных. Кроме того, все значения C 0 в этом исследовании отрицательны (−0,430 ≤ C 0 ≤ −1,264), что необходимо, чтобы избежать нефизических значений ( c R > c I ) в анализируемом диапазоне данных, если k ≠ 1.

Более того, все значения k в этом исследовании меньше единицы (0,454 ≤ k ≤ 0,946), хотя регрессионный анализ не запрещает k > 1. Это указывает на то, что k <1 действительно является систематический эффект. Это означает, что полученная кривая не является линейной и что отношение c R / c I уменьшается с увеличением значений c I . Из таблиц 2 и 3, например, можно вывести, что группа 2-B является суперпозицией данных, происходящих все из таких групп, как α, β, γ, δ и η, которые все имеют k ≤ 1.Хотя это не является строгим доказательством, из этого исследования маловероятно предположить чисто линейную связь между c R и c I .

Можно утверждать, что значение единицы входит в доверительный интервал k для групп α и β, то есть нельзя исключить, что предельный случай k = 1 действительно действителен для этих двух групп. . Однако при внимательном рассмотрении рис. 4 обнаруживается нелинейная картина в данных.Это нелинейное поведение приводит также к меньшим коэффициентам корреляции ( R = 0,809 группа α, R = 0,797 группа β), если выполнить линейный регрессионный анализ нелогарифмированных данных, который подразумевает линейную зависимость: c R = а + до н.э. I . В заключение, это исследование подтверждает, что связь между c R и c I , как правило, должна описываться уравнением (1) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0.

Это имеет последствия для дальнейших исследований в области образования пыли, поскольку линейная зависимость k = 1 подразумевает, что один процесс отвечает за постоянное соотношение выбросов для обеих фракций пыли во всем диапазоне. С другой стороны, данные этого исследования показывают, что уравнение (1) или (2) - лучший способ описать зависимости c R и c I . Одним из возможных объяснений уравнения (1) или (2) являются эффекты агломерации, которые становятся более важными с увеличением концентрации (Barbosa-Cánovas et al., 2005; Goudeli et al. , 2015). Кроме того, можно предположить, что аналогичные процессы, которые приводят к выбросу пыли разной концентрации в разных соотношениях, связаны с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом в базе данных. Например, соотношение запыленности, создаваемое разными марками одного и того же инструмента или инструментами с разным износом и износом, связано с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом.

Обозначение групп

Если описать набор данных с помощью уравнения (1) или (2), то окажется, что концентрация вдыхаемой пыли является единственной наиболее важной переменной (прил. R 2 = 0,585) для вдыхаемой пыли: k = 0,594 и C 0 = -0,990. Систематическое включение переменных , рабочая активность и , материал приводит, например, к группе 2-B ( высокотемпературная обработка с металлом ), которая описывается заметно разными коэффициентами k = 0,759 и ° C. 0 = -0,687. Все другие группы в этом систематическом подходе объединяют слишком много различных процессов образования пыли и, таким образом, приводят к коэффициентам, аналогичным коэффициентам общего набора данных.Таблицы 2 и 3 демонстрируют, что важно выйти за рамки таких больших групп, и что подгруппы α, β, γ, δ и η, которые являются подгруппами группы 2-B, показывают большое разнообразие коэффициентов.

К сожалению, не существует систематического способа формирования групп, как в таблице 3. Одна из причин заключается в том, что техническая информация в базе данных включает только некоторые аспекты процесса образования пыли. Следует указать более конкретную информацию, такую ​​как инструменты для обработки, размер зерна наждачной бумаги, типы шлифовальных станков или полотна пил.Использование смазочных материалов - еще один важный пример отсутствия информации, поскольку они уменьшают трение и, следовательно, количество частиц, образующихся при механической обработке / абразивной обработке (Vaaraslahti et al. , 2005). Включение этой информации может помочь в систематическом выявлении групп в будущем.

Применение результатов

Учитывая неоднородность сформированных групп, нужно быть осторожным при использовании параметров модели в токсикологическом или эпидемиологическом анализе без тщательной проверки применимости.Например, все результаты этой работы действительны только для процессов пылеобразования в немецкой промышленности в период с 1998 по 2016 год и условий труда, описанных в предыдущих разделах.

Если вычислить ln ( c R ) из коэффициентов регрессии в таблице 2 для данной группы и ln ( c I ), то результат будет иметь доверительный интервал ± 1,96 · с Подходит для (ln ( c R )). Эта дисперсия должна быть добавлена ​​к другим источникам неопределенности для данного набора данных по вдыхаемой пыли, таким как неопределенность измерения и аналитическая неопределенность.Кроме того, необходимо учитывать, что меньшее значение с Fit действительно только около среднего значения ln ( с I ).

Качество анализа описывается коэффициентом корреляции, который увеличивается с повышением качества описания. Лучшее описание данных дают группы α – η в таблицах 2 и 3. Для этих групп регрессия составляет 73–83% дисперсии данных, и они составляют основной результат этого исследования (прил. R 2 с 0,733 до 0,835). Благодаря подробной информации о рабочих мероприятиях и материалах в Таблице 3, возможно, удастся подтвердить коэффициенты для групп α – η в экспериментальных исследованиях в будущем.

Для оценки вдыхаемой фракции в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3. Если рассматриваемое условие воздействия не может быть найдено в этой группе, можно прибегнуть к объединенные группы с 1-А по 6-Б.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования , рабочая деятельность (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах. Поскольку эти группы являются всеобъемлющими, всегда должна быть возможность выбрать одну из них, поэтому не рекомендуется использовать функцию преобразования для всего набора данных (группа 0 в таблице 2).

Основная проблема при использовании функций преобразования состоит в том, чтобы найти группу, которая совпадает с рассматриваемыми условиями воздействия.При переходе от эвристических групп к объединенным группам и рабочей деятельности или материал группа обязательно включает ситуации воздействия, которые отличаются от рассматриваемой. Поэтому предлагаемые функции преобразования наиболее полезны в контексте средних рисков для большого количества рабочих мест. Отдельные ситуации, которые входят в эти большие группы, могут значительно отличаться, и тщательное рассмотрение условий воздействия более важно, чем анализ или условия ошибки в таблице 2.Хорошо известно, например, что древесная пыль преимущественно состоит из вдыхаемой пыли. Поэтому не рекомендуется использовать материал группы A с преобладанием минералов, хотя некоторые размеры древесины включены в ее подгруппу «другие». Это предполагает, что древесная пыль сопоставима с пылью с преобладанием минералов, что неверно. Как следствие, это исследование не может делать предположений о доле вдыхаемой древесной пыли.

Сравнение с литературой

Сравнение результатов этого анализа с другими исследованиями показывает, что последние часто предполагают один фактор для c R / c I (т.е., линейная зависимость), а не функция, такая как уравнение (1). В любом случае настоящий анализ может служить дополнительной информацией в таких исследованиях, как Dahmann et al. (2007), где данные по вдыхаемой и вдыхаемой пыли на бывших урановых рудниках были восстановлены путем проведения измерений с использованием исторического оборудования.

Другой пример - исследование Jenkins et al. (2005), где показано, что дым от газовой дуговой сварки содержит в основном частицы размером <1 мкм и, следовательно, большую часть респирабельной пыли.Другие исследования показывают, что количество вдыхаемой пыли составляет от 50 до 60% для различных сварочных процессов (Dasch and D’Arcy, 2008; Tsai et al. , 2011). Группа γ, , сварка , подтверждает такие количества в диапазоне 0,65 мг м −3 c I ≤ 1,55 мг м −3 с использованием коэффициентов таблицы 2. Кроме того, мы нашли для группы γ скорректированный R 2 = 0,766 с учетом 9 различных сварочных процессов и 1126 параллельных измерений.Это соответствует результатам Lehnert et al. (2012), который определил скорректированное значение R 2 = 0,79 (для измерений с использованием пробоотборника GSP) в результате множественного линейного регрессионного анализа с учетом пяти различных сварочных процессов и 241 измерения.

Notø et al. (2016) определил соотношение c R / c I ≈ 0,085 в «производстве цемента» с скорректированным R 2 = 0.78 ( п = 112). Это включает рабочих операций , таких как дробление, измельчение и фрезерование. Для этих условий работы у нас есть только неспецифические группы, такие как механообработка / абразивные методы (4) или с преобладанием минералов (A) с коэффициентами: k ≈ 0,58, C 0 = -1,0. Для этих коэффициентов соотношение c R / c I ≈ 0,085 возможно только для c I > 30 мг м −3 .

Также невозможно определить эвристические группы, такие как измельчение гипса и кварцевого песка, обработка глины или погрузка цемента, как в более ранних исследованиях Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996). Количество измерений, которые используются во время этих ранних исследований, варьируется от 2 до 14, поэтому определенные отношения c R / c I очень специфичны для соответствующих условий измерения.Отношения 0,19 ≤ c R / c I ≤ 0,26 из более раннего исследования достигаются с использованием общих коэффициентов всего набора данных: k ≈ 0,58, C 0 = −1,0 в диапазоне 2,2 мг · м −3 > c I > 5,0 мг · м −3 .

Резюме и заключение

Таким образом, можно было разработать функции преобразования для оценки вдыхаемой фракции вдыхаемой пыли на основе 15 120 пар данных.Объем данных, которые были проанализированы с учетом множества различных видов деятельности и различных типов материалов, создает хорошую основу для поддержки специалистов по гигиене труда и специалистов по оценке рисков и дает возможность оценить концентрацию вдыхаемой пыли, когда только измерения вдыхаемой фракции и достаточно информации о ней. рабочий сценарий и рабочий материал имеется. С помощью данных функций преобразования можно оценить недостающие концентрации для ретроспективного анализа, который часто требуется для оценки профессиональных заболеваний или для эпидемиологических исследований.

Что касается функций преобразования, это исследование предполагает, что данные, как правило, должны описываться уравнением (1) или (2) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0. Однако уравнения дают только разумное описание, если выбираются конкретные условия воздействия, такие как рабочая деятельность и материал .

При определенных условиях работы, как описано в Таблице 3, можно выделить группы α – η, где 73–83% дисперсии данных приходится на функции регрессии, описанные в Таблице 2.Результаты других групп в этом исследовании менее конкретны, и поэтому оценка концентрации вдыхаемой пыли по измерениям вдыхаемой пыли связана с большей неопределенностью.

На рис. 4 и в таблице 2 показано, что каждая эвристическая группа имеет свою уникальную функцию преобразования, и чем больше информации об измерениях пыли доступно для расчета, тем меньше ошибка и неопределенность.

Для оценки данных в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3 и объединенных групп 1-A в 6-B.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования рабочей деятельности (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах.

Финансирование

Первый автор (C.W.) был профинансирован за счет гранта Немецкого социального страхования от несчастных случаев.

Благодарности

Авторы благодарят Немецкое социальное страхование от несчастных случаев за предоставленные данные.Все авторы внесли существенный вклад в работу и одобрили окончательную версию рукописи. Они также соглашаются взять на себя ответственность за работу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении материала, представленного в этой статье. Его содержание, включая любые высказанные мнения и / или выводы, принадлежит исключительно авторам.

Список литературы

Андерссон

L

,

Bryngelsson

IL

,

Ohlson

CG

et al.(

2009

)

Воздействие кварца и пыли на шведских чугунолитейных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

6

:

9

-

18

.

Барбоса-Кановас

GV

,

Ортега-Ривас

E

,

Juliano

P

et al. (

2005

)

Пищевые порошки: физические свойства, обработка и функциональность

.

Нью-Йорк

:

Kluwer Academic / Plenum Publishers

.стр.

180

-

93

. ISBN: 0-387-27613-0.

Barig

A

,

Blome

H

. (

1999

)

Allgemeiner Staubgrenzwert, Teil 1: Allgemeines

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

59

:

261

-

5

.

Baur

X

. (

2013

)

Berufskrankheiten der 4er-Gruppe der BKV-Anlage (Atemwege / Lunge)

. В: Будник Л.Т., Грот К., Ольденбург М., Попп В. и Вегнер Р., редакторы.

Arbeitsmedizin

.

Гейдельберг

:

Спрингер

. стр.

123

-

35

.

Бендер

F. H

. (

2005

).

Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen, Sachkunde für Naturwissenschaftler

.

Dritte, durchgehend aktualisierte Auflage

Weinheim

:

Wiley-VCH

. стр.

55

-

9

.

Burstyn

I

,

Teschke

K

,

Kennedy

SM

.(

1997

)

Уровни воздействия и определение воздействия вдыхаемой пыли в пекарнях

.

Ann Work Expo Health

;

41

:

609

-

24

.

Coenen

W

. (

1981

)

Beschreibung der Erfassungs- und Durchgangsfunktion von Partikeln bei der Atmung — messtechnische Realisierung

.

Staub Reinhalt Luft

41

:

472

-

9

.

Dahmann

D

,

Bauer

HD

,

Stoyke

G

.(

2007

)

Ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и мышьяка на бывших немецких урановых рудниках SAG / SDAG

.

Int Arch Occup Environ Health

;

81

:

949

-

58

.

Dasch

J

,

D’Arcy

J

. (

2008

)

Физико-химические характеристики взвешенных в воздухе частиц в результате сварочных работ на автомобильных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

444

-

54

.

Deutsches Institut für Normung

. (

2003

)

DIN 8580: 2003. Fertigungsverfahren, Begriffe, Einteilung

.

Берлин

:

Deutsches Institut für Normung

.

Draper

NR

,

Smith

H

. (

1998

)

Прикладной регрессионный анализ

.

Нью-Йорк

:

Wiley & Sons

.ISBN 0-471-17082-8.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1993

)

EN 481: 1993-09, Атмосфера на рабочем месте: определения фракции размера для измерения взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1995

)

EN 689: 1995, Атмосфера на рабочем месте - руководство по оценке воздействия при вдыхании химических агентов для сравнения с предельными значениями и стратегией измерения

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2012

)

EN 1540: 2012-03, Воздействие на рабочем месте - терминология

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014a

)

EN 13205 Часть 1–6, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014b

)

EN: 13205-2: 2014, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц - Часть 2: Лабораторные испытания производительности, основанные на определении эффективности отбора проб

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Габриэль

S

,

Коппиш

D

,

Диапазон

D

.(

2010

)

MGU - система мониторинга для сбора и документирования достоверных данных о воздействии на рабочем месте

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

70

:

43

-

9

.

Goudeli

E

,

Eggersdorfer

ML

,

Pratsinis

SE

. (

2015

)

Коагуляция-агломерация фрактальных частиц: структура и самосохраняющееся распределение по размерам

.

Langmuir

;

31

:

1320

-

7

.

Hahn

J-U

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Neuer A-Staub-Grenzwert — Aspekte für dessen Anwendung

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

71

:

429

-

32

.

Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften

. (

1996

)

Stäube an Arbeitsplätzen in der DDR — Umrechnungsfaktoren der Meßverfahren

.В Ziem H, Plitzko S, Thürmer H, Pfeiffer W, Kupfer J, редакторы.

Meßergebnisse für Mineralische (asbestfreie) Stäube, Bewertung; Отчет BIA 5/96

. BIA-Report, Санкт-Августин: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften; С.

62

-

78

.

Международная организация по стандартизации

. (

1995

)

ISO 7708: 1995, Качество воздуха - определение фракции размера частиц для отбора проб, связанных со здоровьем

.

Женева

:

Международная организация по стандартизации

.

Janssen

J

,

Laatz

W

. (

2017

).

Statistische Datenanalyse mit SPSS: Eine anwendungsorientierte Einführung in das Basissystem und das Modul Exakte Test

.

Берлин

:

Springer Gabler Verlag

. ISBN 978-3-662-53476-2.

Дженкинс

NT

,

Пирс

WM-G

,

Игар

TW

. (

2005

)

Гранулометрический состав испарений металлического газа и порошковой сварочной проволоки

.

Weld J

;

84

:

156

-

63

.

Корчинский

РЭ

. (

2011

)

Воздействие пыли и контроль вентиляции в крематории

.

Appl Occup Environ Hyg

;

12

:

122

-

5

.

Lehnert

M

,

Pesch

B

,

Lotz

A

et al. ;

Исследовательская группа Велдокса

. (

2012

)

Воздействие вдыхаемых, вдыхаемых и сверхмелкозернистых частиц сварочного дыма

.

Ann Occup Hyg

;

56

:

557

-

67

.

Лилиенберг

L

,

Брисман

Дж

. (

1994

)

Мучная пыль в пекарнях - сравнение методов

.

Ann Occup Hyg

;

38

:

571

-

5

.

Linnainmaa

M

,

Laitinen

J

,

Leskinen

A

et al. (

2007

)

Лабораторные и полевые испытания методов отбора проб вдыхаемой и вдыхаемой пыли

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

28

-

35

.

Мартин

JR

,

Zalk

DM

. (

2011

)

Сравнение методов отбора проб общей пыли / вдыхаемой пыли для оценки переносимой по воздуху древесной пыли

.

Appl Occup Environ Hyg

;

13

:

177

-

82

.

Mattenklott

M.

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Probenahme und analytische Bestimmung von granulären biobeständigen Stäuben (GBS)

.

Gefahrs Reinhalt Luft

;

10

:

425

-

8

.

Möhlmann

С

. (

2005

)

Staubmesstechnik — damals bis heute

.

Gefahrst Reinhaltr Luft

;

5

:

191

4

.

Notø

HP

,

Nordby

KC

,

Eduard

W

. (

2016

)

Взаимосвязь между личными измерениями «общего» содержания пыли, вдыхаемых, грудных и вдыхаемых аэрозольных фракций в цементной промышленности

.

Ann Occup Hyg

;

60

:

453

-

66

.

Sachs

L

. (

1999

).

Ангевандте Статистик

.

Берлин-Гейдельберг-Нью-Йорк

:

Springer Verlag

. ISBN 978-3-662-05750-6.

Tsai

PJ

,

Vincent

JH

,

Wahl

G

et al. (

1995

)

Воздействие вдыхаемого и общего аэрозоля на производстве при производстве первичного никеля

.

Occup Environ Med

;

52

:

793

-

9

.

Цай

P-J

,

Вернер

MA

,

Винсент

JH

et al. (

2011

)

Воздействие никельсодержащего аэрозоля на рабочих в двух гальванических цехах: сравнение вдыхаемого и общего аэрозоля

.

Appl Occup Environ Hyg

;

11

:

484

-

92

.

Vaaraslahti

K

,

Keskinen

J

,

Giechaskiel

B

et al.(

2005

)

Влияние смазки на образование наночастиц выхлопных газов дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях

.

Environ Sci Technol

;

39

:

8497

-

504

.

Верма

ДК

. (

1984

)

Вдыхаемая, общая и вдыхаемая пыль: полевое исследование

.

Ann Occup Hyg

;

28

:

163

-

72

.

Винзентс

PS

,

Thomassen

Y

,

Hetland

S

.(

1995

)

Метод установления ориентировочных пределов профессионального воздействия для вдыхаемой пыли

.

Ann Occup Hyg

;

39

:

795

-

800

.

Weggeberg

H

,

Føreland

S

,

Buhagen

M

et al. (

2016

)

Многоэлементный анализ взвешенных в воздухе твердых частиц при различных рабочих задачах во время восстановительных работ в подводном туннеле

.

J Occup Environ Hyg

;

13

:

725

-

40

.

Вернер

MA

,

Копье

TM

,

Винсент

JH

. (

1996

)

Исследование влияния введения стандартов аэрозолей на рабочем месте, основанных на вдыхаемой фракции

.

Аналитик

;

121

:

1207

-

14

.

ВОЗ - Департамент гигиены труда и окружающей среды по охране окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.(

1999

)

WHO / SDE / OEH / 99.14, Предотвращение и контроль опасностей в производственной среде: переносимая по воздуху пыль

.

Женева

:

Гигиена труда и окружающей среды Департамент защиты окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени Британского общества гигиены труда.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /), который разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Оценка воздействия вдыхаемой пыли от воздействия вдыхаемой пыли | Анналы рабочих воздействий и здоровья

Аннотация

В области безопасности и гигиены труда лишь ограниченное количество исследований посвящено преобразованию вдыхаемой пыли в вдыхаемую. Это преобразование очень важно для ретроспективной оценки уровней воздействия или профессиональных заболеваний.По этой причине в данном исследовании обсуждается возможность превращения вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Для определения функций преобразования из вдыхаемой в вдыхаемую фракцию пыли с помощью регрессионного анализа исследуются 15 120 параллельных измерений в базе данных о воздействии MEGA (которая поддерживается Институтом безопасности и гигиены труда Немецкого социального страхования от несчастных случаев). Для этого весь набор данных разбивается на факторы, влияющие на рабочую деятельность и материал. Вдыхаемая пыль является наиболее важной предсказательной переменной и имеет скорректированный коэффициент детерминации, равный 0.585 ( R 2 с поправкой на размер выборки). Дальнейшее улучшение модели достигается, когда набор данных разделен на шесть рабочих операций и три группы материалов (например, высокотемпературная обработка , прил. R 2 = 0,668). Комбинация этих двух переменных приводит к группе данных, связанных с высокотемпературной обработкой с металлом , что дает лучшее описание, чем весь набор данных (скорректированный R 2 = 0.706). Хотя дальнейшее систематическое уточнение этих групп невозможно, методом проб и ошибок было сформировано семь улучшенных групп с прил. R 2 между 0,733 и 0,835: пайка , литье (металлообработка) , сварка , высокотемпературная резка , пескоструйная очистка , долбление / тиснение и волочение проволоки . Функции преобразования для семи групп являются подходящими кандидатами для восстановления данных и ретроспективной оценки воздействия.Однако это ограничивается тщательным анализом условий труда. Все функции преобразования являются степенными функциями с показателями от 0,454 до 0,946. Таким образом, настоящие данные не подтверждают предположение, что вдыхаемая и вдыхаемая пыль в целом линейно коррелированы.

Введение

Пыль широко распространена на рабочих местах в различных отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, литейная, химическая и пищевая промышленность, обработка камня и дерева.Пыль может состоять из различных материалов, таких как минералы, металлические и органические частицы, которые могут сильно различаться по размеру, форме и плотности. В зависимости от аэродинамического диаметра частицы могут достигать различных областей дыхательных путей и относиться к фракциям вдыхаемой, грудной или вдыхаемой пыли (Европейский комитет по стандартизации (1993), EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995; ВОЗ, 1999 г.). Наиболее крупные частицы можно вдохнуть и оседать в дыхательных путях внегрудной области между ртом, носом и гортань (ВОЗ, 1999).Международные стандарты (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995) определяют массовую долю вдыхаемых частиц с помощью функции разделения I = 50 * (1 + exp [-0,06 * D]), где I - процентное содержание частиц с аэродинамическим диаметром D в мкм. Это соглашение определено для D ≤ 100 мкм. Другими словами, вдыхаемая фракция пыли состоит из частиц с аэродинамическим диаметром до 100 мкм (ISO 7708: 1995; Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-2: 2014a, b).Более мелкие частицы могут достигать газообменной области легких и образовывать респирабельную фракцию пыли. Говоря о размере частиц, предел проникновения в альвеолярную область составляет от 10 до 15 мкм (ВОЗ, 1999; EN 13205-2: 2014a, b).

Если частицы пыли не могут быть выдохнуты или удалены из дыхательных путей, они могут оставаться в одном месте в течение длительного времени и могут причинить серьезный вред. Неблагоприятные последствия для здоровья, вызываемые пылью, включают, например, аллергические реакции, пневмокониоз (особенно силикоз), рак и сердечные заболевания (Verma, 1984; ВОЗ, 1999; Baur, 2013).Часто вдыхаемые частицы связаны с дополнительным риском из-за наличия опасных веществ. Металлическая пыль часто содержит токсичные соединения, такие как свинец, ртуть, никель, хром или кадмий, которые, например, могут вызывать фиброз легких и одышку (ВОЗ, 1999; Бендер, 2005).

Зная об этих связанных со здоровьем эффектах, вызываемых профессиональной пылью разного размера, измерение различных фракций пыли в рабочей среде приобрело дополнительную важность для оценки воздействия и риска для рабочих за последние несколько лет.Исторически сложилось так, что измерения пыли в Германии в основном были ориентированы на фракцию вдыхаемой пыли, которая измерялась и оценивалась в соответствии с международными стандартами (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995). Введение законного предельного значения (максимальная концентрация на рабочем месте [MAK]) для вдыхаемой пыли в 1973 году и последующее снижение пределов профессионального воздействия в Германии (Barig and Blome, 1999; Hahn and Möhlmann, 2011; Ausschuss für Gefahrstoffe, 2014) стимулировали измерения вдыхаемой фракции с сопутствующим увеличением количества доступных данных о воздействии.Таким образом, в первые годы измерения пыли отбирались в основном пробы вдыхаемой пыли, тогда как количество измерений вдыхаемой пыли увеличивалось после введения предельного значения, превышая годовое количество измерений вдыхаемой пыли, что приводило к большему количеству данных для вдыхаемой пыли. Увеличение количества вдыхаемой пыли не было уникальным явлением для Германии, также существовала международная тенденция к измерению не только фракции вдыхаемой пыли. Это также было вызвано развитием технологии пробоотборников.Хотя оценка текущего воздействия улучшилась, ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой пыли остается проблематичной, если доступны только исторические данные по вдыхаемой пыли. Поэтому возможность математического преобразования измеренной концентрации вдыхаемой пыли в концентрацию вдыхаемой пыли очень желательна для оценки опасности или исследования профессиональных заболеваний. Дальнейшие проблемы возникают при эпидемиологических исследованиях, особенно когда эти исследования используются для определения предельных значений.

Различные исследования внесли свой вклад в дискуссии, которые касаются наличия различных фракций пыли в отдельных типах отраслей промышленности. В этих исследованиях часто сравниваются коэффициенты пересчета между «общей» и «вдыхаемой» пылью в конкретных типах производств (Tsai et al. , 1995; Vinzents et al., 1995; Werner et al. , 1996; Tsai et al. , 2011), либо сравниваются характеристики различных систем измерения (Lilienberg and Brisman, 1994; Linnainmaa et al., 2007; Мартин и Зальк, 2011). Лишь ограниченное количество исследований было посвящено превращению вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Исследование Dahmann et al. (2007) предпринята попытка реконструировать экспозицию вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и тяжелых металлов на бывших урановых рудниках путем выполнения параллельных измерений с использованием оригинального оборудования для отбора проб вместо расчета концентраций пыли с помощью функции преобразования. Notø et al. (2016) определил коэффициент 0.085 для вдыхаемой и вдыхаемой пыли в цементной промышленности. В другом исследовании (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996) были определены соотношения вдыхаемой и вдыхаемой пыли для конкретных рабочих действий, таких как измельчение гипса (0,19), измельчение и транспортировка кварцевого песка (0,26), обработка глины (0,20) и погрузка цемента (0,21). . Кроме того, было исследовано воздействие вдыхаемых и вдыхаемых частиц сварочного дыма (Lehnert et al. , 2012) и конкретных рабочих мест в различных крематориях (Korczynski, 2011).Из этих нескольких примеров видно, что рабочая активность и материал являются важными переменными при определении отношения между вдыхаемой и вдыхаемой пылью. Большинство этих исследований предполагают линейную зависимость и рассчитывают коэффициенты пересчета.

В этом исследовании анализируется закрытая база данных MEGA с данными о воздействии, полученными в результате наблюдательной деятельности Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Gabriel et al. , 2010). MEGA была основана в 1972 году и предназначена для оценки профессиональных заболеваний, анализа опасностей и воздействия на конкретных рабочих участках, а также анализа воздействия опасных веществ на рабочих местах в зависимости от времени.База данных содержит более 3 миллионов наборов данных о воздействии примерно 870 опасных веществ, включая информацию об используемых системах измерения, условиях работы, аналитических методах и характеристиках участков измерения. Публикации статистических оценок базы данных MEGA можно найти по адресу https://www.dguv.de/ifa/gestis/expositionsdatenbank-mega/expositionsdaten-aus-mega-in-publikationen/index-2.jsp.

Данные о воздействии пыли в базе данных MEGA анализируются в этом исследовании, чтобы определить возможную связь между результатами измерения вдыхаемой и вдыхаемой пыли в зависимости от рабочей среды и материалов.

Материалы и методы

Выбор данных

База данных MEGA содержит независимые наборы данных для измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Это исследование начинается с записей с 1961 по 2016 год, которые содержат 103 825 наборов данных для вдыхаемой пыли и 222 501 набор данных для вдыхаемой пыли.

Во-первых, измерения исключаются, если

  • продолжительность измерения <2 ч,

  • концентрация ниже предела количественного определения, и

  • измеренные концентрации вдыхаемой пыли> 100 мг · м −3 или вдыхаемой пыли> 10 мг · м −3 .

С этими ограничениями было исключено 26 337 пар вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Пределы продолжительности измерения и диапазона концентраций приводят к значениям, которые являются репрезентативными для рабочих условий. Эффект включения образцов выше пороговых значений концентрации обсуждается в разделе «Результаты». Согласно европейскому стандарту EN 689: 1995 минимальное количество проб, которое необходимо отобрать в течение рабочей смены с постоянной экспозицией, зависит от продолжительности отбора проб.Если продолжительность отбора проб больше или равна 2 часам, достаточно одного измерения (Европейский комитет по стандартизации (1995), EN 689: 1995).

Во-вторых, пары ингаляционных и вдыхаемых измерений формируются, если:

  • измерение было выполнено в один и тот же день и время (время начала и окончания обоих измерений не отличается более чем на 5 мин),

  • измерения имеют тот же промышленный сектор, номер отчета, тип отбора проб и рабочую деятельность,

  • концентрация вдыхаемой пыли c R не превышает концентрации вдыхаемой пыли c I .

По этим критериям были исключены 2704 пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Промышленный сектор описывает тип отрасли, в которой проводятся измерения, например, горнодобывающая промышленность, производство бетонных изделий, литейное производство или керамическая промышленность. Переменная рабочая активность объединяет задачу и процесс. Тип отбора проб описывает, был ли образец взят индивидуальным или стационарным. Для индивидуального отбора проб также описывается точное положение системы, например, за защитным экраном для сварки или перед защитным экраном (если применимо).

Хотя пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли ранее не связаны в базе данных, риск образования неправильных пар очень низок. Пары формируются систематически с помощью 12 переменных, например:

Систематическое спаривание на основе программного обеспечения было также проверено первым автором для случайной подвыборки. Поскольку неправильное объединение измерений приведет к неправильному соотношению фракций пыли и, в худшем случае, к неправильным функциям преобразования, этому важному моменту исследования было уделено особое внимание.

Вдыхаемая пыль - это разновидность вдыхаемой пыли. Следовательно, измерения с c R > c I могут быть вызваны неправильным отбором проб, пространственной изменчивостью концентраций пыли или могут быть результатом движения частиц и тепловых эффектов. Этот критерий влияет только на 592 пары измерений.

Если объединить наборы данных о вдыхаемых и вдыхаемых фракциях пыли с учетом описанных требований, можно сформировать новый набор данных, состоящий из 15 120 пар, собранных в период с 1989 по 2016 годы.Используемые данные собраны в 818 различных отраслях промышленности. Большинство значений концентрации пыли регистрируется за 2-часовые измерения ( n = 9648).

Измерительные системы

В таблице 1 перечислены наиболее часто используемые системы отбора проб для параллельных измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. В качестве дополнительной информации приводится частота дискретизации каждой системы и тип выборки.

Таблица 1. Системы отбора проб

и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л / мин) FSP-2 (2 л / мин) 495 Personal
GSP-10 (10 л / мин) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Персональный
GSP-10 (10 л мин − 1) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Таблица 1

Системы отбора проб и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 5273 Personal
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) 1) PM4-F (66,7 л / мин) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный

Все пробоотборники, используемые в этом исследовании, прошли валидацию в соответствии с международными стандартами EN 13205 и Европейским комитетом по стандартизации (2012), EN 1540 для проверки производительности пробоотборника: систематическое отклонение пробоотборника, погрешность измерения, диапазон измерения, точность и влияние основных влияющих переменных. (е.грамм. размер частиц, состав частиц, масса аэрозоля и вариации скорости отбора проб) (Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-1: 2014a, b). Кроме того, использование проверенных измерительных систем является обязательным требованием базы данных MEGA.

Пробоотборники VC-25 и PM4 можно использовать только для стационарных измерений. Пробоотборники GSP и FSP можно использовать как для стационарных, так и для персональных измерений (Mattenklott and Möhlmann, 2011). Пробоотборники VC-25 и PM4 используются с двумя разными головками для отбора проб.В таблице 1 эти пробоотборные головки характеризуются знаком «G» для вдыхаемой пыли и «F» для вдыхаемой пыли. VC-25 G и PM4-G собирают пыль через отверстие с кольцевой щелью со скоростью аспирации 1,25 м / с −1 независимо от частоты отбора проб и ориентации (Coenen, 1981; Riediger, 2001). Что касается вдыхаемой пыли, частицы с аэродинамическим диаметром 10 мкм собираются с помощью VC-25 G примерно до 80%, от 20 мкм до примерно 70% и от 50 мкм до примерно 55% (Coenen, 1981). Частицы, отобранные с помощью VC-25 F, собираются через кольцевую щель, а отделение респирабельной фракции пыли выполняется путем столкновения с крупными частицами (Siekmann, 1998).Отделение вдыхаемой фракции пыли с помощью пробоотборника PM4-F осуществляется с помощью циклонного предварительного сепаратора (Siekmann, 1998). Благодаря сравнительно высокой частоте дискретизации VC-25 и PM4 могут быть достигнуты более низкие пределы обнаружения (Möhlmann, 2005).

VC-25 также используется в качестве эталонного метода для измерения вдыхаемой пыли (Riediger, 2001). Головки для отбора проб GSP для скорости отбора проб 3,5 и 10 л / мин –1 , соответственно, были сконструированы для достижения максимального соответствия эталонному методу (VC-25 G) (Riediger, 2001).

В принципе возможно, что в пределах, установленных стандартами валидации, некоторые системы измерения более чувствительны, чем другие. Однако, если все системы применяются с одинаковой вероятностью во всех ситуациях измерения, эти различия не повлияют на средние значения анализа. Таким образом, визуальным осмотром диаграмм рассеяния было подтверждено, что применение измерительных систем равномерно распределено по всей рабочей деятельности и всем отделам измерения.Поскольку последние сосредоточены на определенных пылевых материалах, это показатель того, что группы материалов также не подвержены смещению из-за использования измерительного оборудования.

Статистические и математические методы

Все статистические анализы выполняются с использованием статистического программного обеспечения IBM SPSS statistics, версия 23 (IBM Corp.). Все тесты, упомянутые в этом разделе, описаны в статистических текстах (Sachs, 1999; Janssen and Laatz, 2017). Для всех тестов уровень значимости установлен на α = 0.05.

Для измерений концентрации в этом исследовании гипотеза логнормального распределения не может быть отклонена на уровне значимости 0,05 с использованием скорректированного по Лиллиефору критерия Колмогорова – Смирнова (Sachs, 1999). Это соответствует другим исследованиям (Burstyn et al. 1997; Andersson et al. , 2009; Lehnert et al. , 2012; Weggeberg et al. , 2016), поэтому данное исследование предполагает корреляцию между ln ( c R ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли) и ln ( c I ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли):

, где k и C 0 - наклон и точка пересечения, которые можно определить с помощью регрессионного анализа.Результаты для k и C 0 приведены с их стандартными ошибками (сравните результаты, Таблица 2). Более важным для ретроспективного анализа является стандартная ошибка подобранной функции регрессии s Fit (ln ( c R )). Это можно использовать для расчета доверительных интервалов для функции регрессии при заданном ln ( c I ) (Draper and Smith, 1998). Наименьшие значения с Fit получены для среднего значения ln ( c I ), а наибольшие значения получены при крайних значениях ln ( c I ).Поэтому мы даем диапазон с Подгонка для каждого регрессионного анализа.

Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартных ошибок для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в пределах группы 1–6 для рабочего действия , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материала , а также эвристические группы α – η, включая названия групп, как определено в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартные ошибки для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в группах 1–6 для рабочей активности , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материалов , и эвристические группы α – η, включая имена групп, определенные в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028

Можно преобразовать уравнение (1) обратно в функцию исходных концентраций:

Кроме того, в уравнении ( 2) что c R стремится к нулю, если c I стремится к нулю. Это необходимое условие, поскольку c R c I . Также обратите внимание, что предположение о линейной зависимости между c R и c I включено в уравнения (1) и (2), если значение 1 включено в 95% доверительный интервал k .Предположение наихудшего случая c R = c I включено, если C 0 = 0 и k = 1.

В принципе, можно расширить уравнение (1 ) с дополнительными (линейными) членами для других независимых переменных, например, рабочее действие и материал . Однако очевидно, что c I зависит от рабочей активности и материала .Следовательно, невозможен полилинейный регрессионный анализ, который предполагает независимость его переменных. Измерительная система была исключена как переменная в предыдущем разделе, и было подтверждено также, что год измерения не влияет на измеренные концентрации (см. Результаты).

Необходимо сформировать взаимно независимые группы измеренных концентраций пыли для рабочего вида и материала .Внутри этих групп возможен регрессионный анализ (уравнение (1)). Критерий формирования этих групп в первую очередь основан на технической информации, имеющейся в базе данных. Этапы формирования группы, а также статистические тесты показаны на блок-схеме (рис. 1). Данные разделены на группы с различными видами деятельности на основе технических спецификаций производственных процессов (Deutsches Insitut für Normung (2003) (DIN) DIN 8580: 2003) или относительной энергоемкости процесса (например,грамм. сварка или использование быстро вращающихся абразивных инструментов). На следующем этапе весь набор данных делится на группы с различным материалом . На следующем этапе рабочая деятельность и группы материалов объединяются (рис. 1).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: тест Левена и графическая оценка, пост. hoc тесты: Games-Howell).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: критерий Левена и графическая оценка, post hoc тесты: Games-Howell).

Эта систематическая процедура приводит к группам парных измерений, которые подвергаются линейному регрессионному анализу (уравнение (1)). Остатки всех анализов были проверены графически на предмет нормальности (гистограммы) и отсутствия тенденций: в остатках не было различимых закономерностей, за исключением пропуска c R > c I и всех остатков были нормально распределены.Кроме того, отсутствие автокорреляции было подтверждено тестом Дарбина-Ватсона (Sachs, 1999). Качество параметров регрессии измеряется коэффициентом корреляции R и скорректированным коэффициентом детерминации R 2 (Janssen and Laatz, 2017):

прил. R2 = R2mn − m − 1 (1 − R2).

(3)

Это учитывает количество переменных m и количество парных данных n . Поскольку в нашем случае n >> m , это приводит к прил. R 2 R 2 .

Помимо групп, которые были идентифицированы таким систематическим способом, также можно найти группы пар данных, которые показывают лучшую корреляцию (более высокое регулирование R 2 ), чем данные систематических групп. У них есть более ограничительное определение , рабочая деятельность или , материал . Поскольку эти группы идентифицируются методом проб и ошибок, они обозначены как эвристические группы (сравните рис.1). Для построения этих групп отдельные виды работ были объединены в группы 1–6 (сравните Таблицу 2), если они касались одного и того же вида деятельности (например, разные сварочные процессы). Затем они были объединены в одну эвристическую группу, если коэффициенты регрессии были аналогичными и если они были скорректированы. R 2 было больше, чем прил. R 2 для групп 1–6.

Результаты

Год замера

Рис.2 показаны диаграммы соотношений c R / c I за 1989–2016 годы. Доступно только 227 параллельных измерений за 1989–1997 годы; каждый из этих лет содержит не более 57 измерений, а часто и <20. Это приводит к большим колебаниям, наблюдаемым в этот период времени. Остальные 14 893 параллельных измерения зарегистрированы в 1998–2016 годах, и диаграммы отношения c R / c I в основном не показывают изменений.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Из-за небольшого количества данных результаты за 1989–1997 годы считаются незначительными, а воздействие кажется однородным в остальные периоды времени. Небольшие отклонения не могут быть объяснены техническими аргументами, такими как введение новых пробоотборников или упадок горнодобывающей промышленности в Германии.Анализ дисперсии (ANOVA) приводит только к ложным различиям в медиане за 2004–2006 и 2014–2016 годы. Эти срединные различия представляют собой небольшие эффекты, которые проявляются как значимые результаты в ANOVA из-за большого количества данных и считаются случайными (ошибка большого размера выборки).

По этим причинам мы постулируем однородные коэффициенты воздействия c R / c I за исследуемые периоды времени и исключаем лет измерения как независимую переменную из анализа.Однако следует подчеркнуть, что использование функций преобразования, в принципе, ограничивается концентрациями вдыхаемой пыли, которые аналогичны концентрациям в Германии в период с 1998 по 2016 годы.

Пыль для вдыхания

Используя простую линейную регрессию для всего набора данных из 15120 парных измерений, где только результаты для вдыхаемой пыли учитываются в качестве прогнозирующей переменной, получаем k = 0,594 и C 0 = −0.990 в уравнении (1). Скорректированный коэффициент детерминации и коэффициент корреляции имеют значения 0,585 и 0,765 соответственно.

На рис. 3 можно увидеть диаграмму рассеяния всех параллельных измерений с логарифмически преобразованными значениями и линейной регрессией в 95% доверительном интервале. Значения отсечки из-за выбора данных для c R > c I , c R > 10 мг м -3 (ln (10) ≈ 2,3), c I > 100 мг м −3 (ln (100) ≈ 4.6) хорошо видны.

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)).

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)) .

Есть только 119 пар проб с концентрациями выше этого порогового значения, которые удовлетворяют также другим критериям отбора.Как и ожидалось, включение такого небольшого количества образцов не оказывает большого влияния на анализ на данном этапе: коэффициент корреляции R увеличивается только на 0,005 (скорректированный R 2 только на 0,008). Однако включение этих образцов приведет к смещению анализа в сторону нерепрезентативных условий воздействия. Таким образом, эти значения остаются исключенными.

Трудовая деятельность

Весь набор данных можно разделить на шесть взаимно независимых групп в соответствии с систематической процедурой, изложенной в разделе «Материалы и методы»:

  • Группа 1: обработка поверхности (например, e.грамм. остекление, окраска распылением, порошковое покрытие и гальванизация)

  • Группа 2: высокотемпературная обработка (например, термическая резка, экструзия, пайка и сварка)

  • Группа 3: наполнение / транспортировка / хранение

  • Группа 4: механическая обработка / абразивные методы

  • Группа 5: формовка (например, профилирование, прессование и гибка)

  • Группа 6: прочие (включает все прочие виды деятельности).

Группы были сформированы на основе технических данных, имеющихся в базе данных в соответствии со спецификациями (DIN 8580: 2003). Каждая группа сочетает в себе разные виды деятельности, которые, к сожалению, не могут быть решены в дальнейшем систематическим образом.

На следующем этапе пары данных в группах 1–6 подвергаются линейному регрессионному анализу. Доминирующим результатом является то, что коэффициенты для группы 2, k = 0,729 и C 0 = -0.751, сильно отличаются от коэффициентов других групп; различия намного больше, чем соответствующие стандартные ошибки (таблица 2). В меньшей степени различия также наблюдаются между группой 1 по сравнению с группами 3–6. Значения с Fit в основном отражают различные значения n .

Если для группы 1 коэффициент корреляции уменьшается по отношению к общему набору данных, то для групп 3–6 наблюдается лишь небольшое увеличение. Только группа 2 дает явно лучшее описание данных с R = 0.818 (таблица 2).

Материал

Как и в предыдущем разделе, весь набор данных разделен на взаимно независимые группы, теперь для критерия материал . Это разделение снова основано на технической информации, доступной в базе данных. Сначала формируется 12 групп материалов, несбалансированных по численности. Впоследствии они объединяются в три большие группы:

Поскольку лаков / красок в основном связано с полировкой и шлифовкой металлических поверхностей, а электронные отходы в основном связаны с металлическими отходами, разумно объединить их в группу B.Кроме того, асфальт / битум принадлежит к группе fibre , потому что он в основном предназначен для покрытия волокнистых материалов с использованием асфальта или битума.

Значения коэффициентов регрессии примерно аналогичны значениям общего набора данных, а группы metal - и с преобладанием волокон ed имеют идентичные k = 0,614. Кроме того, только группа с преобладанием минералов A показывает лучшее описание данных по сравнению с полным набором данных ( R = 0.785, таблица 2). Стандартные ошибки для минералов- и групп с преобладанием металлов для k , C 0 имеют тот же порядок величины, что и для рабочих групп предыдущего раздела. Более высокие стандартные ошибки для группы с преобладанием волоконно-оптических линий можно отнести к меньшей n и, соответственно, большей стандартной ошибке. Также s Fit показывает ту же зависимость от n , что и для групп 1–6.

Рабочая деятельность и материалы

На третьем этапе определения рабочего действия и материала объединяются. С этой целью группы 1–6 разделены на три группы материалов с использованием определений из предыдущего раздела.

Из 18 групп только 9 групп показали увеличение прил. Р 2 . Из этих девяти групп увеличение прил. R 2 было либо меньше 0.01 (три группы), или размер группы был меньше 50 со значениями из очень разных процессов (две группы). Таким образом, для дальнейшего обсуждения были отобраны только четыре группы:

  • обработка поверхности - с преобладанием минералов (1-A)

  • высокотемпературная обработка - с преобладанием металлов (2-B)

  • механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов (4-A)

  • другие - с преобладанием металлов (6-B)

Увеличение стандартных ошибок по сравнению с группами 1–6 или A – B можно отнести к уменьшенному количеству пар данных в каждой группе (таблица 2).Коэффициенты k , C 0 группы 1A очень похожи на коэффициенты группы 1, и прил. R 2 все еще меньше, чем для всего набора данных. Для группы 6-B увеличение прил. R 2 по сравнению с группой 6 невелик, и группа содержит только 331 пару данных очень разных процессов.

Группы 2-B и 4-A различны, так как они обе содержат более 2000 пар данных. Хотя они представляют 57–76% соответствующей группы рабочей активности , они имеют разные значения k , чем базовые группы рабочей активности .Это указывает на то, что формирование подгрупп действительно улучшило описание. Кроме того, они показывают наибольший рост прил. R 2 для объединенных групп (> 0,04). Лучшим результатом систематического анализа является группа 2-В, которая показывает более высокое прил. R 2 , чем общий набор данных (скорректированный R 2 = 706). К сожалению, дальнейшее систематическое улучшение этих групп невозможно.

Эвристические группы

Помимо описанного выше систематического подхода, методом проб и ошибок удалось выявить несколько более мелких подгрупп (таблица 3), что улучшило корреляцию.

Таблица 3.

эвристических групп с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Проволочный чертеж 2-B Проволочный чертеж Металл 61
Таблица 3.

Эвристические группы с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивоструйные системы, сухая, открытая / пескоструйная Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Волочение проволоки 2-B Волочение проволоки Металл 61

Большинство эвристических групп являются подгруппами группы 2-B и связаны со специальными видами деятельности по высокотемпературной обработке металлов (группы α, β, γ, δ и η).Только бластинг (группа ε) является подгруппой группы 1, а долбление (группа ζ) является подгруппой группы 5-A. За исключением сварки (группа γ) количество пар данных в каждой группе намного меньше, чем в предыдущих разделах.

Модели регрессии в таблице 2 для эвристических групп дают лучшее описание данных, чем модели системного подхода. Прил. R 2 от 0,733 до 0,835 и R от 0,859 до 0,917. Стандартные ошибки коэффициентов увеличиваются по мере уменьшения размера группы.Стандартные ошибки функции соответствия s Fit также увеличиваются с уменьшением размера группы, однако в меньшей степени, чем ожидалось, из-за лучшего описания набора данных.

На рис. 4 показаны графики уравнения (2) с использованием коэффициентов k , C 0 для групп α – η. Во-первых, следует признать большое разнообразие групп, происходящих из группы 2-B. Группы , отливка и , пайка практически неотличимы от линейной зависимости ( k ≈ 1 для групп α и β), в то время как при волочении проволоки k ( k = 0) намного меньше.695) с аналогичным коэффициентом корреляции. Кроме того, в настоящее время существует большое разнообразие для обоих: k (0,695 ≤ k ≤ 0,946) и C 0 (−1,264 ≤ C 0 ≤ −0,430). меньшего пересечения можно увидеть, сравнив группы ζ (долбление, тиснение) и η (волочение проволоки), которые имеют идентичные k . Однако график группы ζ менее крутой из-за меньшего C 0 . Как видно из рис.4 видно, что каждая эвристическая группа показывает свою функцию преобразования, и если она измеряет, например, c I = 10 мг м −3 , результат для c R отличается в каждой группе, например c R ≈ 1,5 мг м −3 для ζ (долбление и тиснение) или c R ≈ 5,0 мг м −3 для α (пайка).

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Обсуждение

Применение уравнения (1) или (2)

Давайте сначала рассмотрим два предельных случая уравнения (1):

  • (1) Предположение наихудшего случая c R = c I , что эквивалентно C 0 = 0 и k = 1.

  • (2) Линейное предположение для c R < c I , что эквивалентно C 0 <0 и k = 1.

Худшее предположение о случае не соблюдалось в нашем наборе данных. Кроме того, все значения C 0 в этом исследовании отрицательны (−0,430 ≤ C 0 ≤ −1,264), что необходимо, чтобы избежать нефизических значений ( c R > c I ) в анализируемом диапазоне данных, если k ≠ 1.

Более того, все значения k в этом исследовании меньше единицы (0,454 ≤ k ≤ 0,946), хотя регрессионный анализ не запрещает k > 1. Это указывает на то, что k <1 действительно является систематический эффект. Это означает, что полученная кривая не является линейной и что отношение c R / c I уменьшается с увеличением значений c I . Из таблиц 2 и 3, например, можно вывести, что группа 2-B является суперпозицией данных, происходящих все из таких групп, как α, β, γ, δ и η, которые все имеют k ≤ 1.Хотя это не является строгим доказательством, из этого исследования маловероятно предположить чисто линейную связь между c R и c I .

Можно утверждать, что значение единицы входит в доверительный интервал k для групп α и β, то есть нельзя исключить, что предельный случай k = 1 действительно действителен для этих двух групп. . Однако при внимательном рассмотрении рис. 4 обнаруживается нелинейная картина в данных.Это нелинейное поведение приводит также к меньшим коэффициентам корреляции ( R = 0,809 группа α, R = 0,797 группа β), если выполнить линейный регрессионный анализ нелогарифмированных данных, который подразумевает линейную зависимость: c R = а + до н.э. I . В заключение, это исследование подтверждает, что связь между c R и c I , как правило, должна описываться уравнением (1) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0.

Это имеет последствия для дальнейших исследований в области образования пыли, поскольку линейная зависимость k = 1 подразумевает, что один процесс отвечает за постоянное соотношение выбросов для обеих фракций пыли во всем диапазоне. С другой стороны, данные этого исследования показывают, что уравнение (1) или (2) - лучший способ описать зависимости c R и c I . Одним из возможных объяснений уравнения (1) или (2) являются эффекты агломерации, которые становятся более важными с увеличением концентрации (Barbosa-Cánovas et al., 2005; Goudeli et al. , 2015). Кроме того, можно предположить, что аналогичные процессы, которые приводят к выбросу пыли разной концентрации в разных соотношениях, связаны с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом в базе данных. Например, соотношение запыленности, создаваемое разными марками одного и того же инструмента или инструментами с разным износом и износом, связано с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом.

Обозначение групп

Если описать набор данных с помощью уравнения (1) или (2), то окажется, что концентрация вдыхаемой пыли является единственной наиболее важной переменной (прил. R 2 = 0,585) для вдыхаемой пыли: k = 0,594 и C 0 = -0,990. Систематическое включение переменных , рабочая активность и , материал приводит, например, к группе 2-B ( высокотемпературная обработка с металлом ), которая описывается заметно разными коэффициентами k = 0,759 и ° C. 0 = -0,687. Все другие группы в этом систематическом подходе объединяют слишком много различных процессов образования пыли и, таким образом, приводят к коэффициентам, аналогичным коэффициентам общего набора данных.Таблицы 2 и 3 демонстрируют, что важно выйти за рамки таких больших групп, и что подгруппы α, β, γ, δ и η, которые являются подгруппами группы 2-B, показывают большое разнообразие коэффициентов.

К сожалению, не существует систематического способа формирования групп, как в таблице 3. Одна из причин заключается в том, что техническая информация в базе данных включает только некоторые аспекты процесса образования пыли. Следует указать более конкретную информацию, такую ​​как инструменты для обработки, размер зерна наждачной бумаги, типы шлифовальных станков или полотна пил.Использование смазочных материалов - еще один важный пример отсутствия информации, поскольку они уменьшают трение и, следовательно, количество частиц, образующихся при механической обработке / абразивной обработке (Vaaraslahti et al. , 2005). Включение этой информации может помочь в систематическом выявлении групп в будущем.

Применение результатов

Учитывая неоднородность сформированных групп, нужно быть осторожным при использовании параметров модели в токсикологическом или эпидемиологическом анализе без тщательной проверки применимости.Например, все результаты этой работы действительны только для процессов пылеобразования в немецкой промышленности в период с 1998 по 2016 год и условий труда, описанных в предыдущих разделах.

Если вычислить ln ( c R ) из коэффициентов регрессии в таблице 2 для данной группы и ln ( c I ), то результат будет иметь доверительный интервал ± 1,96 · с Подходит для (ln ( c R )). Эта дисперсия должна быть добавлена ​​к другим источникам неопределенности для данного набора данных по вдыхаемой пыли, таким как неопределенность измерения и аналитическая неопределенность.Кроме того, необходимо учитывать, что меньшее значение с Fit действительно только около среднего значения ln ( с I ).

Качество анализа описывается коэффициентом корреляции, который увеличивается с повышением качества описания. Лучшее описание данных дают группы α – η в таблицах 2 и 3. Для этих групп регрессия составляет 73–83% дисперсии данных, и они составляют основной результат этого исследования (прил. R 2 с 0,733 до 0,835). Благодаря подробной информации о рабочих мероприятиях и материалах в Таблице 3, возможно, удастся подтвердить коэффициенты для групп α – η в экспериментальных исследованиях в будущем.

Для оценки вдыхаемой фракции в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3. Если рассматриваемое условие воздействия не может быть найдено в этой группе, можно прибегнуть к объединенные группы с 1-А по 6-Б.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования , рабочая деятельность (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах. Поскольку эти группы являются всеобъемлющими, всегда должна быть возможность выбрать одну из них, поэтому не рекомендуется использовать функцию преобразования для всего набора данных (группа 0 в таблице 2).

Основная проблема при использовании функций преобразования состоит в том, чтобы найти группу, которая совпадает с рассматриваемыми условиями воздействия.При переходе от эвристических групп к объединенным группам и рабочей деятельности или материал группа обязательно включает ситуации воздействия, которые отличаются от рассматриваемой. Поэтому предлагаемые функции преобразования наиболее полезны в контексте средних рисков для большого количества рабочих мест. Отдельные ситуации, которые входят в эти большие группы, могут значительно отличаться, и тщательное рассмотрение условий воздействия более важно, чем анализ или условия ошибки в таблице 2.Хорошо известно, например, что древесная пыль преимущественно состоит из вдыхаемой пыли. Поэтому не рекомендуется использовать материал группы A с преобладанием минералов, хотя некоторые размеры древесины включены в ее подгруппу «другие». Это предполагает, что древесная пыль сопоставима с пылью с преобладанием минералов, что неверно. Как следствие, это исследование не может делать предположений о доле вдыхаемой древесной пыли.

Сравнение с литературой

Сравнение результатов этого анализа с другими исследованиями показывает, что последние часто предполагают один фактор для c R / c I (т.е., линейная зависимость), а не функция, такая как уравнение (1). В любом случае настоящий анализ может служить дополнительной информацией в таких исследованиях, как Dahmann et al. (2007), где данные по вдыхаемой и вдыхаемой пыли на бывших урановых рудниках были восстановлены путем проведения измерений с использованием исторического оборудования.

Другой пример - исследование Jenkins et al. (2005), где показано, что дым от газовой дуговой сварки содержит в основном частицы размером <1 мкм и, следовательно, большую часть респирабельной пыли.Другие исследования показывают, что количество вдыхаемой пыли составляет от 50 до 60% для различных сварочных процессов (Dasch and D’Arcy, 2008; Tsai et al. , 2011). Группа γ, , сварка , подтверждает такие количества в диапазоне 0,65 мг м −3 c I ≤ 1,55 мг м −3 с использованием коэффициентов таблицы 2. Кроме того, мы нашли для группы γ скорректированный R 2 = 0,766 с учетом 9 различных сварочных процессов и 1126 параллельных измерений.Это соответствует результатам Lehnert et al. (2012), который определил скорректированное значение R 2 = 0,79 (для измерений с использованием пробоотборника GSP) в результате множественного линейного регрессионного анализа с учетом пяти различных сварочных процессов и 241 измерения.

Notø et al. (2016) определил соотношение c R / c I ≈ 0,085 в «производстве цемента» с скорректированным R 2 = 0.78 ( п = 112). Это включает рабочих операций , таких как дробление, измельчение и фрезерование. Для этих условий работы у нас есть только неспецифические группы, такие как механообработка / абразивные методы (4) или с преобладанием минералов (A) с коэффициентами: k ≈ 0,58, C 0 = -1,0. Для этих коэффициентов соотношение c R / c I ≈ 0,085 возможно только для c I > 30 мг м −3 .

Также невозможно определить эвристические группы, такие как измельчение гипса и кварцевого песка, обработка глины или погрузка цемента, как в более ранних исследованиях Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996). Количество измерений, которые используются во время этих ранних исследований, варьируется от 2 до 14, поэтому определенные отношения c R / c I очень специфичны для соответствующих условий измерения.Отношения 0,19 ≤ c R / c I ≤ 0,26 из более раннего исследования достигаются с использованием общих коэффициентов всего набора данных: k ≈ 0,58, C 0 = −1,0 в диапазоне 2,2 мг · м −3 > c I > 5,0 мг · м −3 .

Резюме и заключение

Таким образом, можно было разработать функции преобразования для оценки вдыхаемой фракции вдыхаемой пыли на основе 15 120 пар данных.Объем данных, которые были проанализированы с учетом множества различных видов деятельности и различных типов материалов, создает хорошую основу для поддержки специалистов по гигиене труда и специалистов по оценке рисков и дает возможность оценить концентрацию вдыхаемой пыли, когда только измерения вдыхаемой фракции и достаточно информации о ней. рабочий сценарий и рабочий материал имеется. С помощью данных функций преобразования можно оценить недостающие концентрации для ретроспективного анализа, который часто требуется для оценки профессиональных заболеваний или для эпидемиологических исследований.

Что касается функций преобразования, это исследование предполагает, что данные, как правило, должны описываться уравнением (1) или (2) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0. Однако уравнения дают только разумное описание, если выбираются конкретные условия воздействия, такие как рабочая деятельность и материал .

При определенных условиях работы, как описано в Таблице 3, можно выделить группы α – η, где 73–83% дисперсии данных приходится на функции регрессии, описанные в Таблице 2.Результаты других групп в этом исследовании менее конкретны, и поэтому оценка концентрации вдыхаемой пыли по измерениям вдыхаемой пыли связана с большей неопределенностью.

На рис. 4 и в таблице 2 показано, что каждая эвристическая группа имеет свою уникальную функцию преобразования, и чем больше информации об измерениях пыли доступно для расчета, тем меньше ошибка и неопределенность.

Для оценки данных в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3 и объединенных групп 1-A в 6-B.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования рабочей деятельности (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах.

Финансирование

Первый автор (C.W.) был профинансирован за счет гранта Немецкого социального страхования от несчастных случаев.

Благодарности

Авторы благодарят Немецкое социальное страхование от несчастных случаев за предоставленные данные.Все авторы внесли существенный вклад в работу и одобрили окончательную версию рукописи. Они также соглашаются взять на себя ответственность за работу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении материала, представленного в этой статье. Его содержание, включая любые высказанные мнения и / или выводы, принадлежит исключительно авторам.

Список литературы

Андерссон

L

,

Bryngelsson

IL

,

Ohlson

CG

et al.(

2009

)

Воздействие кварца и пыли на шведских чугунолитейных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

6

:

9

-

18

.

Барбоса-Кановас

GV

,

Ортега-Ривас

E

,

Juliano

P

et al. (

2005

)

Пищевые порошки: физические свойства, обработка и функциональность

.

Нью-Йорк

:

Kluwer Academic / Plenum Publishers

.стр.

180

-

93

. ISBN: 0-387-27613-0.

Barig

A

,

Blome

H

. (

1999

)

Allgemeiner Staubgrenzwert, Teil 1: Allgemeines

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

59

:

261

-

5

.

Baur

X

. (

2013

)

Berufskrankheiten der 4er-Gruppe der BKV-Anlage (Atemwege / Lunge)

. В: Будник Л.Т., Грот К., Ольденбург М., Попп В. и Вегнер Р., редакторы.

Arbeitsmedizin

.

Гейдельберг

:

Спрингер

. стр.

123

-

35

.

Бендер

F. H

. (

2005

).

Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen, Sachkunde für Naturwissenschaftler

.

Dritte, durchgehend aktualisierte Auflage

Weinheim

:

Wiley-VCH

. стр.

55

-

9

.

Burstyn

I

,

Teschke

K

,

Kennedy

SM

.(

1997

)

Уровни воздействия и определение воздействия вдыхаемой пыли в пекарнях

.

Ann Work Expo Health

;

41

:

609

-

24

.

Coenen

W

. (

1981

)

Beschreibung der Erfassungs- und Durchgangsfunktion von Partikeln bei der Atmung — messtechnische Realisierung

.

Staub Reinhalt Luft

41

:

472

-

9

.

Dahmann

D

,

Bauer

HD

,

Stoyke

G

.(

2007

)

Ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и мышьяка на бывших немецких урановых рудниках SAG / SDAG

.

Int Arch Occup Environ Health

;

81

:

949

-

58

.

Dasch

J

,

D’Arcy

J

. (

2008

)

Физико-химические характеристики взвешенных в воздухе частиц в результате сварочных работ на автомобильных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

444

-

54

.

Deutsches Institut für Normung

. (

2003

)

DIN 8580: 2003. Fertigungsverfahren, Begriffe, Einteilung

.

Берлин

:

Deutsches Institut für Normung

.

Draper

NR

,

Smith

H

. (

1998

)

Прикладной регрессионный анализ

.

Нью-Йорк

:

Wiley & Sons

.ISBN 0-471-17082-8.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1993

)

EN 481: 1993-09, Атмосфера на рабочем месте: определения фракции размера для измерения взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1995

)

EN 689: 1995, Атмосфера на рабочем месте - руководство по оценке воздействия при вдыхании химических агентов для сравнения с предельными значениями и стратегией измерения

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2012

)

EN 1540: 2012-03, Воздействие на рабочем месте - терминология

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014a

)

EN 13205 Часть 1–6, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014b

)

EN: 13205-2: 2014, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц - Часть 2: Лабораторные испытания производительности, основанные на определении эффективности отбора проб

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Габриэль

S

,

Коппиш

D

,

Диапазон

D

.(

2010

)

MGU - система мониторинга для сбора и документирования достоверных данных о воздействии на рабочем месте

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

70

:

43

-

9

.

Goudeli

E

,

Eggersdorfer

ML

,

Pratsinis

SE

. (

2015

)

Коагуляция-агломерация фрактальных частиц: структура и самосохраняющееся распределение по размерам

.

Langmuir

;

31

:

1320

-

7

.

Hahn

J-U

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Neuer A-Staub-Grenzwert — Aspekte für dessen Anwendung

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

71

:

429

-

32

.

Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften

. (

1996

)

Stäube an Arbeitsplätzen in der DDR — Umrechnungsfaktoren der Meßverfahren

.В Ziem H, Plitzko S, Thürmer H, Pfeiffer W, Kupfer J, редакторы.

Meßergebnisse für Mineralische (asbestfreie) Stäube, Bewertung; Отчет BIA 5/96

. BIA-Report, Санкт-Августин: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften; С.

62

-

78

.

Международная организация по стандартизации

. (

1995

)

ISO 7708: 1995, Качество воздуха - определение фракции размера частиц для отбора проб, связанных со здоровьем

.

Женева

:

Международная организация по стандартизации

.

Janssen

J

,

Laatz

W

. (

2017

).

Statistische Datenanalyse mit SPSS: Eine anwendungsorientierte Einführung in das Basissystem und das Modul Exakte Test

.

Берлин

:

Springer Gabler Verlag

. ISBN 978-3-662-53476-2.

Дженкинс

NT

,

Пирс

WM-G

,

Игар

TW

. (

2005

)

Гранулометрический состав испарений металлического газа и порошковой сварочной проволоки

.

Weld J

;

84

:

156

-

63

.

Корчинский

РЭ

. (

2011

)

Воздействие пыли и контроль вентиляции в крематории

.

Appl Occup Environ Hyg

;

12

:

122

-

5

.

Lehnert

M

,

Pesch

B

,

Lotz

A

et al. ;

Исследовательская группа Велдокса

. (

2012

)

Воздействие вдыхаемых, вдыхаемых и сверхмелкозернистых частиц сварочного дыма

.

Ann Occup Hyg

;

56

:

557

-

67

.

Лилиенберг

L

,

Брисман

Дж

. (

1994

)

Мучная пыль в пекарнях - сравнение методов

.

Ann Occup Hyg

;

38

:

571

-

5

.

Linnainmaa

M

,

Laitinen

J

,

Leskinen

A

et al. (

2007

)

Лабораторные и полевые испытания методов отбора проб вдыхаемой и вдыхаемой пыли

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

28

-

35

.

Мартин

JR

,

Zalk

DM

. (

2011

)

Сравнение методов отбора проб общей пыли / вдыхаемой пыли для оценки переносимой по воздуху древесной пыли

.

Appl Occup Environ Hyg

;

13

:

177

-

82

.

Mattenklott

M.

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Probenahme und analytische Bestimmung von granulären biobeständigen Stäuben (GBS)

.

Gefahrs Reinhalt Luft

;

10

:

425

-

8

.

Möhlmann

С

. (

2005

)

Staubmesstechnik — damals bis heute

.

Gefahrst Reinhaltr Luft

;

5

:

191

4

.

Notø

HP

,

Nordby

KC

,

Eduard

W

. (

2016

)

Взаимосвязь между личными измерениями «общего» содержания пыли, вдыхаемых, грудных и вдыхаемых аэрозольных фракций в цементной промышленности

.

Ann Occup Hyg

;

60

:

453

-

66

.

Sachs

L

. (

1999

).

Ангевандте Статистик

.

Берлин-Гейдельберг-Нью-Йорк

:

Springer Verlag

. ISBN 978-3-662-05750-6.

Tsai

PJ

,

Vincent

JH

,

Wahl

G

et al. (

1995

)

Воздействие вдыхаемого и общего аэрозоля на производстве при производстве первичного никеля

.

Occup Environ Med

;

52

:

793

-

9

.

Цай

P-J

,

Вернер

MA

,

Винсент

JH

et al. (

2011

)

Воздействие никельсодержащего аэрозоля на рабочих в двух гальванических цехах: сравнение вдыхаемого и общего аэрозоля

.

Appl Occup Environ Hyg

;

11

:

484

-

92

.

Vaaraslahti

K

,

Keskinen

J

,

Giechaskiel

B

et al.(

2005

)

Влияние смазки на образование наночастиц выхлопных газов дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях

.

Environ Sci Technol

;

39

:

8497

-

504

.

Верма

ДК

. (

1984

)

Вдыхаемая, общая и вдыхаемая пыль: полевое исследование

.

Ann Occup Hyg

;

28

:

163

-

72

.

Винзентс

PS

,

Thomassen

Y

,

Hetland

S

.(

1995

)

Метод установления ориентировочных пределов профессионального воздействия для вдыхаемой пыли

.

Ann Occup Hyg

;

39

:

795

-

800

.

Weggeberg

H

,

Føreland

S

,

Buhagen

M

et al. (

2016

)

Многоэлементный анализ взвешенных в воздухе твердых частиц при различных рабочих задачах во время восстановительных работ в подводном туннеле

.

J Occup Environ Hyg

;

13

:

725

-

40

.

Вернер

MA

,

Копье

TM

,

Винсент

JH

. (

1996

)

Исследование влияния введения стандартов аэрозолей на рабочем месте, основанных на вдыхаемой фракции

.

Аналитик

;

121

:

1207

-

14

.

ВОЗ - Департамент гигиены труда и окружающей среды по охране окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.(

1999

)

WHO / SDE / OEH / 99.14, Предотвращение и контроль опасностей в производственной среде: переносимая по воздуху пыль

.

Женева

:

Гигиена труда и окружающей среды Департамент защиты окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени Британского общества гигиены труда.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /), который разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Оценка воздействия вдыхаемой пыли от воздействия вдыхаемой пыли | Анналы рабочих воздействий и здоровья

Аннотация

В области безопасности и гигиены труда лишь ограниченное количество исследований посвящено преобразованию вдыхаемой пыли в вдыхаемую. Это преобразование очень важно для ретроспективной оценки уровней воздействия или профессиональных заболеваний.По этой причине в данном исследовании обсуждается возможность превращения вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Для определения функций преобразования из вдыхаемой в вдыхаемую фракцию пыли с помощью регрессионного анализа исследуются 15 120 параллельных измерений в базе данных о воздействии MEGA (которая поддерживается Институтом безопасности и гигиены труда Немецкого социального страхования от несчастных случаев). Для этого весь набор данных разбивается на факторы, влияющие на рабочую деятельность и материал. Вдыхаемая пыль является наиболее важной предсказательной переменной и имеет скорректированный коэффициент детерминации, равный 0.585 ( R 2 с поправкой на размер выборки). Дальнейшее улучшение модели достигается, когда набор данных разделен на шесть рабочих операций и три группы материалов (например, высокотемпературная обработка , прил. R 2 = 0,668). Комбинация этих двух переменных приводит к группе данных, связанных с высокотемпературной обработкой с металлом , что дает лучшее описание, чем весь набор данных (скорректированный R 2 = 0.706). Хотя дальнейшее систематическое уточнение этих групп невозможно, методом проб и ошибок было сформировано семь улучшенных групп с прил. R 2 между 0,733 и 0,835: пайка , литье (металлообработка) , сварка , высокотемпературная резка , пескоструйная очистка , долбление / тиснение и волочение проволоки . Функции преобразования для семи групп являются подходящими кандидатами для восстановления данных и ретроспективной оценки воздействия.Однако это ограничивается тщательным анализом условий труда. Все функции преобразования являются степенными функциями с показателями от 0,454 до 0,946. Таким образом, настоящие данные не подтверждают предположение, что вдыхаемая и вдыхаемая пыль в целом линейно коррелированы.

Введение

Пыль широко распространена на рабочих местах в различных отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, литейная, химическая и пищевая промышленность, обработка камня и дерева.Пыль может состоять из различных материалов, таких как минералы, металлические и органические частицы, которые могут сильно различаться по размеру, форме и плотности. В зависимости от аэродинамического диаметра частицы могут достигать различных областей дыхательных путей и относиться к фракциям вдыхаемой, грудной или вдыхаемой пыли (Европейский комитет по стандартизации (1993), EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995; ВОЗ, 1999 г.). Наиболее крупные частицы можно вдохнуть и оседать в дыхательных путях внегрудной области между ртом, носом и гортань (ВОЗ, 1999).Международные стандарты (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995) определяют массовую долю вдыхаемых частиц с помощью функции разделения I = 50 * (1 + exp [-0,06 * D]), где I - процентное содержание частиц с аэродинамическим диаметром D в мкм. Это соглашение определено для D ≤ 100 мкм. Другими словами, вдыхаемая фракция пыли состоит из частиц с аэродинамическим диаметром до 100 мкм (ISO 7708: 1995; Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-2: 2014a, b).Более мелкие частицы могут достигать газообменной области легких и образовывать респирабельную фракцию пыли. Говоря о размере частиц, предел проникновения в альвеолярную область составляет от 10 до 15 мкм (ВОЗ, 1999; EN 13205-2: 2014a, b).

Если частицы пыли не могут быть выдохнуты или удалены из дыхательных путей, они могут оставаться в одном месте в течение длительного времени и могут причинить серьезный вред. Неблагоприятные последствия для здоровья, вызываемые пылью, включают, например, аллергические реакции, пневмокониоз (особенно силикоз), рак и сердечные заболевания (Verma, 1984; ВОЗ, 1999; Baur, 2013).Часто вдыхаемые частицы связаны с дополнительным риском из-за наличия опасных веществ. Металлическая пыль часто содержит токсичные соединения, такие как свинец, ртуть, никель, хром или кадмий, которые, например, могут вызывать фиброз легких и одышку (ВОЗ, 1999; Бендер, 2005).

Зная об этих связанных со здоровьем эффектах, вызываемых профессиональной пылью разного размера, измерение различных фракций пыли в рабочей среде приобрело дополнительную важность для оценки воздействия и риска для рабочих за последние несколько лет.Исторически сложилось так, что измерения пыли в Германии в основном были ориентированы на фракцию вдыхаемой пыли, которая измерялась и оценивалась в соответствии с международными стандартами (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995). Введение законного предельного значения (максимальная концентрация на рабочем месте [MAK]) для вдыхаемой пыли в 1973 году и последующее снижение пределов профессионального воздействия в Германии (Barig and Blome, 1999; Hahn and Möhlmann, 2011; Ausschuss für Gefahrstoffe, 2014) стимулировали измерения вдыхаемой фракции с сопутствующим увеличением количества доступных данных о воздействии.Таким образом, в первые годы измерения пыли отбирались в основном пробы вдыхаемой пыли, тогда как количество измерений вдыхаемой пыли увеличивалось после введения предельного значения, превышая годовое количество измерений вдыхаемой пыли, что приводило к большему количеству данных для вдыхаемой пыли. Увеличение количества вдыхаемой пыли не было уникальным явлением для Германии, также существовала международная тенденция к измерению не только фракции вдыхаемой пыли. Это также было вызвано развитием технологии пробоотборников.Хотя оценка текущего воздействия улучшилась, ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой пыли остается проблематичной, если доступны только исторические данные по вдыхаемой пыли. Поэтому возможность математического преобразования измеренной концентрации вдыхаемой пыли в концентрацию вдыхаемой пыли очень желательна для оценки опасности или исследования профессиональных заболеваний. Дальнейшие проблемы возникают при эпидемиологических исследованиях, особенно когда эти исследования используются для определения предельных значений.

Различные исследования внесли свой вклад в дискуссии, которые касаются наличия различных фракций пыли в отдельных типах отраслей промышленности. В этих исследованиях часто сравниваются коэффициенты пересчета между «общей» и «вдыхаемой» пылью в конкретных типах производств (Tsai et al. , 1995; Vinzents et al., 1995; Werner et al. , 1996; Tsai et al. , 2011), либо сравниваются характеристики различных систем измерения (Lilienberg and Brisman, 1994; Linnainmaa et al., 2007; Мартин и Зальк, 2011). Лишь ограниченное количество исследований было посвящено превращению вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Исследование Dahmann et al. (2007) предпринята попытка реконструировать экспозицию вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и тяжелых металлов на бывших урановых рудниках путем выполнения параллельных измерений с использованием оригинального оборудования для отбора проб вместо расчета концентраций пыли с помощью функции преобразования. Notø et al. (2016) определил коэффициент 0.085 для вдыхаемой и вдыхаемой пыли в цементной промышленности. В другом исследовании (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996) были определены соотношения вдыхаемой и вдыхаемой пыли для конкретных рабочих действий, таких как измельчение гипса (0,19), измельчение и транспортировка кварцевого песка (0,26), обработка глины (0,20) и погрузка цемента (0,21). . Кроме того, было исследовано воздействие вдыхаемых и вдыхаемых частиц сварочного дыма (Lehnert et al. , 2012) и конкретных рабочих мест в различных крематориях (Korczynski, 2011).Из этих нескольких примеров видно, что рабочая активность и материал являются важными переменными при определении отношения между вдыхаемой и вдыхаемой пылью. Большинство этих исследований предполагают линейную зависимость и рассчитывают коэффициенты пересчета.

В этом исследовании анализируется закрытая база данных MEGA с данными о воздействии, полученными в результате наблюдательной деятельности Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Gabriel et al. , 2010). MEGA была основана в 1972 году и предназначена для оценки профессиональных заболеваний, анализа опасностей и воздействия на конкретных рабочих участках, а также анализа воздействия опасных веществ на рабочих местах в зависимости от времени.База данных содержит более 3 миллионов наборов данных о воздействии примерно 870 опасных веществ, включая информацию об используемых системах измерения, условиях работы, аналитических методах и характеристиках участков измерения. Публикации статистических оценок базы данных MEGA можно найти по адресу https://www.dguv.de/ifa/gestis/expositionsdatenbank-mega/expositionsdaten-aus-mega-in-publikationen/index-2.jsp.

Данные о воздействии пыли в базе данных MEGA анализируются в этом исследовании, чтобы определить возможную связь между результатами измерения вдыхаемой и вдыхаемой пыли в зависимости от рабочей среды и материалов.

Материалы и методы

Выбор данных

База данных MEGA содержит независимые наборы данных для измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Это исследование начинается с записей с 1961 по 2016 год, которые содержат 103 825 наборов данных для вдыхаемой пыли и 222 501 набор данных для вдыхаемой пыли.

Во-первых, измерения исключаются, если

  • продолжительность измерения <2 ч,

  • концентрация ниже предела количественного определения, и

  • измеренные концентрации вдыхаемой пыли> 100 мг · м −3 или вдыхаемой пыли> 10 мг · м −3 .

С этими ограничениями было исключено 26 337 пар вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Пределы продолжительности измерения и диапазона концентраций приводят к значениям, которые являются репрезентативными для рабочих условий. Эффект включения образцов выше пороговых значений концентрации обсуждается в разделе «Результаты». Согласно европейскому стандарту EN 689: 1995 минимальное количество проб, которое необходимо отобрать в течение рабочей смены с постоянной экспозицией, зависит от продолжительности отбора проб.Если продолжительность отбора проб больше или равна 2 часам, достаточно одного измерения (Европейский комитет по стандартизации (1995), EN 689: 1995).

Во-вторых, пары ингаляционных и вдыхаемых измерений формируются, если:

  • измерение было выполнено в один и тот же день и время (время начала и окончания обоих измерений не отличается более чем на 5 мин),

  • измерения имеют тот же промышленный сектор, номер отчета, тип отбора проб и рабочую деятельность,

  • концентрация вдыхаемой пыли c R не превышает концентрации вдыхаемой пыли c I .

По этим критериям были исключены 2704 пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Промышленный сектор описывает тип отрасли, в которой проводятся измерения, например, горнодобывающая промышленность, производство бетонных изделий, литейное производство или керамическая промышленность. Переменная рабочая активность объединяет задачу и процесс. Тип отбора проб описывает, был ли образец взят индивидуальным или стационарным. Для индивидуального отбора проб также описывается точное положение системы, например, за защитным экраном для сварки или перед защитным экраном (если применимо).

Хотя пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли ранее не связаны в базе данных, риск образования неправильных пар очень низок. Пары формируются систематически с помощью 12 переменных, например:

Систематическое спаривание на основе программного обеспечения было также проверено первым автором для случайной подвыборки. Поскольку неправильное объединение измерений приведет к неправильному соотношению фракций пыли и, в худшем случае, к неправильным функциям преобразования, этому важному моменту исследования было уделено особое внимание.

Вдыхаемая пыль - это разновидность вдыхаемой пыли. Следовательно, измерения с c R > c I могут быть вызваны неправильным отбором проб, пространственной изменчивостью концентраций пыли или могут быть результатом движения частиц и тепловых эффектов. Этот критерий влияет только на 592 пары измерений.

Если объединить наборы данных о вдыхаемых и вдыхаемых фракциях пыли с учетом описанных требований, можно сформировать новый набор данных, состоящий из 15 120 пар, собранных в период с 1989 по 2016 годы.Используемые данные собраны в 818 различных отраслях промышленности. Большинство значений концентрации пыли регистрируется за 2-часовые измерения ( n = 9648).

Измерительные системы

В таблице 1 перечислены наиболее часто используемые системы отбора проб для параллельных измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. В качестве дополнительной информации приводится частота дискретизации каждой системы и тип выборки.

Таблица 1. Системы отбора проб

и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л / мин) FSP-2 (2 л / мин) 495 Personal
GSP-10 (10 л / мин) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Персональный
GSP-10 (10 л мин − 1) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Таблица 1

Системы отбора проб и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 5273 Personal
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) 1) PM4-F (66,7 л / мин) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный

Все пробоотборники, используемые в этом исследовании, прошли валидацию в соответствии с международными стандартами EN 13205 и Европейским комитетом по стандартизации (2012), EN 1540 для проверки производительности пробоотборника: систематическое отклонение пробоотборника, погрешность измерения, диапазон измерения, точность и влияние основных влияющих переменных. (е.грамм. размер частиц, состав частиц, масса аэрозоля и вариации скорости отбора проб) (Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-1: 2014a, b). Кроме того, использование проверенных измерительных систем является обязательным требованием базы данных MEGA.

Пробоотборники VC-25 и PM4 можно использовать только для стационарных измерений. Пробоотборники GSP и FSP можно использовать как для стационарных, так и для персональных измерений (Mattenklott and Möhlmann, 2011). Пробоотборники VC-25 и PM4 используются с двумя разными головками для отбора проб.В таблице 1 эти пробоотборные головки характеризуются знаком «G» для вдыхаемой пыли и «F» для вдыхаемой пыли. VC-25 G и PM4-G собирают пыль через отверстие с кольцевой щелью со скоростью аспирации 1,25 м / с −1 независимо от частоты отбора проб и ориентации (Coenen, 1981; Riediger, 2001). Что касается вдыхаемой пыли, частицы с аэродинамическим диаметром 10 мкм собираются с помощью VC-25 G примерно до 80%, от 20 мкм до примерно 70% и от 50 мкм до примерно 55% (Coenen, 1981). Частицы, отобранные с помощью VC-25 F, собираются через кольцевую щель, а отделение респирабельной фракции пыли выполняется путем столкновения с крупными частицами (Siekmann, 1998).Отделение вдыхаемой фракции пыли с помощью пробоотборника PM4-F осуществляется с помощью циклонного предварительного сепаратора (Siekmann, 1998). Благодаря сравнительно высокой частоте дискретизации VC-25 и PM4 могут быть достигнуты более низкие пределы обнаружения (Möhlmann, 2005).

VC-25 также используется в качестве эталонного метода для измерения вдыхаемой пыли (Riediger, 2001). Головки для отбора проб GSP для скорости отбора проб 3,5 и 10 л / мин –1 , соответственно, были сконструированы для достижения максимального соответствия эталонному методу (VC-25 G) (Riediger, 2001).

В принципе возможно, что в пределах, установленных стандартами валидации, некоторые системы измерения более чувствительны, чем другие. Однако, если все системы применяются с одинаковой вероятностью во всех ситуациях измерения, эти различия не повлияют на средние значения анализа. Таким образом, визуальным осмотром диаграмм рассеяния было подтверждено, что применение измерительных систем равномерно распределено по всей рабочей деятельности и всем отделам измерения.Поскольку последние сосредоточены на определенных пылевых материалах, это показатель того, что группы материалов также не подвержены смещению из-за использования измерительного оборудования.

Статистические и математические методы

Все статистические анализы выполняются с использованием статистического программного обеспечения IBM SPSS statistics, версия 23 (IBM Corp.). Все тесты, упомянутые в этом разделе, описаны в статистических текстах (Sachs, 1999; Janssen and Laatz, 2017). Для всех тестов уровень значимости установлен на α = 0.05.

Для измерений концентрации в этом исследовании гипотеза логнормального распределения не может быть отклонена на уровне значимости 0,05 с использованием скорректированного по Лиллиефору критерия Колмогорова – Смирнова (Sachs, 1999). Это соответствует другим исследованиям (Burstyn et al. 1997; Andersson et al. , 2009; Lehnert et al. , 2012; Weggeberg et al. , 2016), поэтому данное исследование предполагает корреляцию между ln ( c R ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли) и ln ( c I ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли):

, где k и C 0 - наклон и точка пересечения, которые можно определить с помощью регрессионного анализа.Результаты для k и C 0 приведены с их стандартными ошибками (сравните результаты, Таблица 2). Более важным для ретроспективного анализа является стандартная ошибка подобранной функции регрессии s Fit (ln ( c R )). Это можно использовать для расчета доверительных интервалов для функции регрессии при заданном ln ( c I ) (Draper and Smith, 1998). Наименьшие значения с Fit получены для среднего значения ln ( c I ), а наибольшие значения получены при крайних значениях ln ( c I ).Поэтому мы даем диапазон с Подгонка для каждого регрессионного анализа.

Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартных ошибок для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в пределах группы 1–6 для рабочего действия , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материала , а также эвристические группы α – η, включая названия групп, как определено в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартные ошибки для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в группах 1–6 для рабочей активности , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материалов , и эвристические группы α – η, включая имена групп, определенные в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028

Можно преобразовать уравнение (1) обратно в функцию исходных концентраций:

Кроме того, в уравнении ( 2) что c R стремится к нулю, если c I стремится к нулю. Это необходимое условие, поскольку c R c I . Также обратите внимание, что предположение о линейной зависимости между c R и c I включено в уравнения (1) и (2), если значение 1 включено в 95% доверительный интервал k .Предположение наихудшего случая c R = c I включено, если C 0 = 0 и k = 1.

В принципе, можно расширить уравнение (1 ) с дополнительными (линейными) членами для других независимых переменных, например, рабочее действие и материал . Однако очевидно, что c I зависит от рабочей активности и материала .Следовательно, невозможен полилинейный регрессионный анализ, который предполагает независимость его переменных. Измерительная система была исключена как переменная в предыдущем разделе, и было подтверждено также, что год измерения не влияет на измеренные концентрации (см. Результаты).

Необходимо сформировать взаимно независимые группы измеренных концентраций пыли для рабочего вида и материала .Внутри этих групп возможен регрессионный анализ (уравнение (1)). Критерий формирования этих групп в первую очередь основан на технической информации, имеющейся в базе данных. Этапы формирования группы, а также статистические тесты показаны на блок-схеме (рис. 1). Данные разделены на группы с различными видами деятельности на основе технических спецификаций производственных процессов (Deutsches Insitut für Normung (2003) (DIN) DIN 8580: 2003) или относительной энергоемкости процесса (например,грамм. сварка или использование быстро вращающихся абразивных инструментов). На следующем этапе весь набор данных делится на группы с различным материалом . На следующем этапе рабочая деятельность и группы материалов объединяются (рис. 1).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: тест Левена и графическая оценка, пост. hoc тесты: Games-Howell).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: критерий Левена и графическая оценка, post hoc тесты: Games-Howell).

Эта систематическая процедура приводит к группам парных измерений, которые подвергаются линейному регрессионному анализу (уравнение (1)). Остатки всех анализов были проверены графически на предмет нормальности (гистограммы) и отсутствия тенденций: в остатках не было различимых закономерностей, за исключением пропуска c R > c I и всех остатков были нормально распределены.Кроме того, отсутствие автокорреляции было подтверждено тестом Дарбина-Ватсона (Sachs, 1999). Качество параметров регрессии измеряется коэффициентом корреляции R и скорректированным коэффициентом детерминации R 2 (Janssen and Laatz, 2017):

прил. R2 = R2mn − m − 1 (1 − R2).

(3)

Это учитывает количество переменных m и количество парных данных n . Поскольку в нашем случае n >> m , это приводит к прил. R 2 R 2 .

Помимо групп, которые были идентифицированы таким систематическим способом, также можно найти группы пар данных, которые показывают лучшую корреляцию (более высокое регулирование R 2 ), чем данные систематических групп. У них есть более ограничительное определение , рабочая деятельность или , материал . Поскольку эти группы идентифицируются методом проб и ошибок, они обозначены как эвристические группы (сравните рис.1). Для построения этих групп отдельные виды работ были объединены в группы 1–6 (сравните Таблицу 2), если они касались одного и того же вида деятельности (например, разные сварочные процессы). Затем они были объединены в одну эвристическую группу, если коэффициенты регрессии были аналогичными и если они были скорректированы. R 2 было больше, чем прил. R 2 для групп 1–6.

Результаты

Год замера

Рис.2 показаны диаграммы соотношений c R / c I за 1989–2016 годы. Доступно только 227 параллельных измерений за 1989–1997 годы; каждый из этих лет содержит не более 57 измерений, а часто и <20. Это приводит к большим колебаниям, наблюдаемым в этот период времени. Остальные 14 893 параллельных измерения зарегистрированы в 1998–2016 годах, и диаграммы отношения c R / c I в основном не показывают изменений.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Из-за небольшого количества данных результаты за 1989–1997 годы считаются незначительными, а воздействие кажется однородным в остальные периоды времени. Небольшие отклонения не могут быть объяснены техническими аргументами, такими как введение новых пробоотборников или упадок горнодобывающей промышленности в Германии.Анализ дисперсии (ANOVA) приводит только к ложным различиям в медиане за 2004–2006 и 2014–2016 годы. Эти срединные различия представляют собой небольшие эффекты, которые проявляются как значимые результаты в ANOVA из-за большого количества данных и считаются случайными (ошибка большого размера выборки).

По этим причинам мы постулируем однородные коэффициенты воздействия c R / c I за исследуемые периоды времени и исключаем лет измерения как независимую переменную из анализа.Однако следует подчеркнуть, что использование функций преобразования, в принципе, ограничивается концентрациями вдыхаемой пыли, которые аналогичны концентрациям в Германии в период с 1998 по 2016 годы.

Пыль для вдыхания

Используя простую линейную регрессию для всего набора данных из 15120 парных измерений, где только результаты для вдыхаемой пыли учитываются в качестве прогнозирующей переменной, получаем k = 0,594 и C 0 = −0.990 в уравнении (1). Скорректированный коэффициент детерминации и коэффициент корреляции имеют значения 0,585 и 0,765 соответственно.

На рис. 3 можно увидеть диаграмму рассеяния всех параллельных измерений с логарифмически преобразованными значениями и линейной регрессией в 95% доверительном интервале. Значения отсечки из-за выбора данных для c R > c I , c R > 10 мг м -3 (ln (10) ≈ 2,3), c I > 100 мг м −3 (ln (100) ≈ 4.6) хорошо видны.

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)).

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)) .

Есть только 119 пар проб с концентрациями выше этого порогового значения, которые удовлетворяют также другим критериям отбора.Как и ожидалось, включение такого небольшого количества образцов не оказывает большого влияния на анализ на данном этапе: коэффициент корреляции R увеличивается только на 0,005 (скорректированный R 2 только на 0,008). Однако включение этих образцов приведет к смещению анализа в сторону нерепрезентативных условий воздействия. Таким образом, эти значения остаются исключенными.

Трудовая деятельность

Весь набор данных можно разделить на шесть взаимно независимых групп в соответствии с систематической процедурой, изложенной в разделе «Материалы и методы»:

  • Группа 1: обработка поверхности (например, e.грамм. остекление, окраска распылением, порошковое покрытие и гальванизация)

  • Группа 2: высокотемпературная обработка (например, термическая резка, экструзия, пайка и сварка)

  • Группа 3: наполнение / транспортировка / хранение

  • Группа 4: механическая обработка / абразивные методы

  • Группа 5: формовка (например, профилирование, прессование и гибка)

  • Группа 6: прочие (включает все прочие виды деятельности).

Группы были сформированы на основе технических данных, имеющихся в базе данных в соответствии со спецификациями (DIN 8580: 2003). Каждая группа сочетает в себе разные виды деятельности, которые, к сожалению, не могут быть решены в дальнейшем систематическим образом.

На следующем этапе пары данных в группах 1–6 подвергаются линейному регрессионному анализу. Доминирующим результатом является то, что коэффициенты для группы 2, k = 0,729 и C 0 = -0.751, сильно отличаются от коэффициентов других групп; различия намного больше, чем соответствующие стандартные ошибки (таблица 2). В меньшей степени различия также наблюдаются между группой 1 по сравнению с группами 3–6. Значения с Fit в основном отражают различные значения n .

Если для группы 1 коэффициент корреляции уменьшается по отношению к общему набору данных, то для групп 3–6 наблюдается лишь небольшое увеличение. Только группа 2 дает явно лучшее описание данных с R = 0.818 (таблица 2).

Материал

Как и в предыдущем разделе, весь набор данных разделен на взаимно независимые группы, теперь для критерия материал . Это разделение снова основано на технической информации, доступной в базе данных. Сначала формируется 12 групп материалов, несбалансированных по численности. Впоследствии они объединяются в три большие группы:

Поскольку лаков / красок в основном связано с полировкой и шлифовкой металлических поверхностей, а электронные отходы в основном связаны с металлическими отходами, разумно объединить их в группу B.Кроме того, асфальт / битум принадлежит к группе fibre , потому что он в основном предназначен для покрытия волокнистых материалов с использованием асфальта или битума.

Значения коэффициентов регрессии примерно аналогичны значениям общего набора данных, а группы metal - и с преобладанием волокон ed имеют идентичные k = 0,614. Кроме того, только группа с преобладанием минералов A показывает лучшее описание данных по сравнению с полным набором данных ( R = 0.785, таблица 2). Стандартные ошибки для минералов- и групп с преобладанием металлов для k , C 0 имеют тот же порядок величины, что и для рабочих групп предыдущего раздела. Более высокие стандартные ошибки для группы с преобладанием волоконно-оптических линий можно отнести к меньшей n и, соответственно, большей стандартной ошибке. Также s Fit показывает ту же зависимость от n , что и для групп 1–6.

Рабочая деятельность и материалы

На третьем этапе определения рабочего действия и материала объединяются. С этой целью группы 1–6 разделены на три группы материалов с использованием определений из предыдущего раздела.

Из 18 групп только 9 групп показали увеличение прил. Р 2 . Из этих девяти групп увеличение прил. R 2 было либо меньше 0.01 (три группы), или размер группы был меньше 50 со значениями из очень разных процессов (две группы). Таким образом, для дальнейшего обсуждения были отобраны только четыре группы:

  • обработка поверхности - с преобладанием минералов (1-A)

  • высокотемпературная обработка - с преобладанием металлов (2-B)

  • механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов (4-A)

  • другие - с преобладанием металлов (6-B)

Увеличение стандартных ошибок по сравнению с группами 1–6 или A – B можно отнести к уменьшенному количеству пар данных в каждой группе (таблица 2).Коэффициенты k , C 0 группы 1A очень похожи на коэффициенты группы 1, и прил. R 2 все еще меньше, чем для всего набора данных. Для группы 6-B увеличение прил. R 2 по сравнению с группой 6 невелик, и группа содержит только 331 пару данных очень разных процессов.

Группы 2-B и 4-A различны, так как они обе содержат более 2000 пар данных. Хотя они представляют 57–76% соответствующей группы рабочей активности , они имеют разные значения k , чем базовые группы рабочей активности .Это указывает на то, что формирование подгрупп действительно улучшило описание. Кроме того, они показывают наибольший рост прил. R 2 для объединенных групп (> 0,04). Лучшим результатом систематического анализа является группа 2-В, которая показывает более высокое прил. R 2 , чем общий набор данных (скорректированный R 2 = 706). К сожалению, дальнейшее систематическое улучшение этих групп невозможно.

Эвристические группы

Помимо описанного выше систематического подхода, методом проб и ошибок удалось выявить несколько более мелких подгрупп (таблица 3), что улучшило корреляцию.

Таблица 3.

эвристических групп с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Проволочный чертеж 2-B Проволочный чертеж Металл 61
Таблица 3.

Эвристические группы с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивоструйные системы, сухая, открытая / пескоструйная Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Волочение проволоки 2-B Волочение проволоки Металл 61

Большинство эвристических групп являются подгруппами группы 2-B и связаны со специальными видами деятельности по высокотемпературной обработке металлов (группы α, β, γ, δ и η).Только бластинг (группа ε) является подгруппой группы 1, а долбление (группа ζ) является подгруппой группы 5-A. За исключением сварки (группа γ) количество пар данных в каждой группе намного меньше, чем в предыдущих разделах.

Модели регрессии в таблице 2 для эвристических групп дают лучшее описание данных, чем модели системного подхода. Прил. R 2 от 0,733 до 0,835 и R от 0,859 до 0,917. Стандартные ошибки коэффициентов увеличиваются по мере уменьшения размера группы.Стандартные ошибки функции соответствия s Fit также увеличиваются с уменьшением размера группы, однако в меньшей степени, чем ожидалось, из-за лучшего описания набора данных.

На рис. 4 показаны графики уравнения (2) с использованием коэффициентов k , C 0 для групп α – η. Во-первых, следует признать большое разнообразие групп, происходящих из группы 2-B. Группы , отливка и , пайка практически неотличимы от линейной зависимости ( k ≈ 1 для групп α и β), в то время как при волочении проволоки k ( k = 0) намного меньше.695) с аналогичным коэффициентом корреляции. Кроме того, в настоящее время существует большое разнообразие для обоих: k (0,695 ≤ k ≤ 0,946) и C 0 (−1,264 ≤ C 0 ≤ −0,430). меньшего пересечения можно увидеть, сравнив группы ζ (долбление, тиснение) и η (волочение проволоки), которые имеют идентичные k . Однако график группы ζ менее крутой из-за меньшего C 0 . Как видно из рис.4 видно, что каждая эвристическая группа показывает свою функцию преобразования, и если она измеряет, например, c I = 10 мг м −3 , результат для c R отличается в каждой группе, например c R ≈ 1,5 мг м −3 для ζ (долбление и тиснение) или c R ≈ 5,0 мг м −3 для α (пайка).

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Обсуждение

Применение уравнения (1) или (2)

Давайте сначала рассмотрим два предельных случая уравнения (1):

  • (1) Предположение наихудшего случая c R = c I , что эквивалентно C 0 = 0 и k = 1.

  • (2) Линейное предположение для c R < c I , что эквивалентно C 0 <0 и k = 1.

Худшее предположение о случае не соблюдалось в нашем наборе данных. Кроме того, все значения C 0 в этом исследовании отрицательны (−0,430 ≤ C 0 ≤ −1,264), что необходимо, чтобы избежать нефизических значений ( c R > c I ) в анализируемом диапазоне данных, если k ≠ 1.

Более того, все значения k в этом исследовании меньше единицы (0,454 ≤ k ≤ 0,946), хотя регрессионный анализ не запрещает k > 1. Это указывает на то, что k <1 действительно является систематический эффект. Это означает, что полученная кривая не является линейной и что отношение c R / c I уменьшается с увеличением значений c I . Из таблиц 2 и 3, например, можно вывести, что группа 2-B является суперпозицией данных, происходящих все из таких групп, как α, β, γ, δ и η, которые все имеют k ≤ 1.Хотя это не является строгим доказательством, из этого исследования маловероятно предположить чисто линейную связь между c R и c I .

Можно утверждать, что значение единицы входит в доверительный интервал k для групп α и β, то есть нельзя исключить, что предельный случай k = 1 действительно действителен для этих двух групп. . Однако при внимательном рассмотрении рис. 4 обнаруживается нелинейная картина в данных.Это нелинейное поведение приводит также к меньшим коэффициентам корреляции ( R = 0,809 группа α, R = 0,797 группа β), если выполнить линейный регрессионный анализ нелогарифмированных данных, который подразумевает линейную зависимость: c R = а + до н.э. I . В заключение, это исследование подтверждает, что связь между c R и c I , как правило, должна описываться уравнением (1) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0.

Это имеет последствия для дальнейших исследований в области образования пыли, поскольку линейная зависимость k = 1 подразумевает, что один процесс отвечает за постоянное соотношение выбросов для обеих фракций пыли во всем диапазоне. С другой стороны, данные этого исследования показывают, что уравнение (1) или (2) - лучший способ описать зависимости c R и c I . Одним из возможных объяснений уравнения (1) или (2) являются эффекты агломерации, которые становятся более важными с увеличением концентрации (Barbosa-Cánovas et al., 2005; Goudeli et al. , 2015). Кроме того, можно предположить, что аналогичные процессы, которые приводят к выбросу пыли разной концентрации в разных соотношениях, связаны с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом в базе данных. Например, соотношение запыленности, создаваемое разными марками одного и того же инструмента или инструментами с разным износом и износом, связано с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом.

Обозначение групп

Если описать набор данных с помощью уравнения (1) или (2), то окажется, что концентрация вдыхаемой пыли является единственной наиболее важной переменной (прил. R 2 = 0,585) для вдыхаемой пыли: k = 0,594 и C 0 = -0,990. Систематическое включение переменных , рабочая активность и , материал приводит, например, к группе 2-B ( высокотемпературная обработка с металлом ), которая описывается заметно разными коэффициентами k = 0,759 и ° C. 0 = -0,687. Все другие группы в этом систематическом подходе объединяют слишком много различных процессов образования пыли и, таким образом, приводят к коэффициентам, аналогичным коэффициентам общего набора данных.Таблицы 2 и 3 демонстрируют, что важно выйти за рамки таких больших групп, и что подгруппы α, β, γ, δ и η, которые являются подгруппами группы 2-B, показывают большое разнообразие коэффициентов.

К сожалению, не существует систематического способа формирования групп, как в таблице 3. Одна из причин заключается в том, что техническая информация в базе данных включает только некоторые аспекты процесса образования пыли. Следует указать более конкретную информацию, такую ​​как инструменты для обработки, размер зерна наждачной бумаги, типы шлифовальных станков или полотна пил.Использование смазочных материалов - еще один важный пример отсутствия информации, поскольку они уменьшают трение и, следовательно, количество частиц, образующихся при механической обработке / абразивной обработке (Vaaraslahti et al. , 2005). Включение этой информации может помочь в систематическом выявлении групп в будущем.

Применение результатов

Учитывая неоднородность сформированных групп, нужно быть осторожным при использовании параметров модели в токсикологическом или эпидемиологическом анализе без тщательной проверки применимости.Например, все результаты этой работы действительны только для процессов пылеобразования в немецкой промышленности в период с 1998 по 2016 год и условий труда, описанных в предыдущих разделах.

Если вычислить ln ( c R ) из коэффициентов регрессии в таблице 2 для данной группы и ln ( c I ), то результат будет иметь доверительный интервал ± 1,96 · с Подходит для (ln ( c R )). Эта дисперсия должна быть добавлена ​​к другим источникам неопределенности для данного набора данных по вдыхаемой пыли, таким как неопределенность измерения и аналитическая неопределенность.Кроме того, необходимо учитывать, что меньшее значение с Fit действительно только около среднего значения ln ( с I ).

Качество анализа описывается коэффициентом корреляции, который увеличивается с повышением качества описания. Лучшее описание данных дают группы α – η в таблицах 2 и 3. Для этих групп регрессия составляет 73–83% дисперсии данных, и они составляют основной результат этого исследования (прил. R 2 с 0,733 до 0,835). Благодаря подробной информации о рабочих мероприятиях и материалах в Таблице 3, возможно, удастся подтвердить коэффициенты для групп α – η в экспериментальных исследованиях в будущем.

Для оценки вдыхаемой фракции в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3. Если рассматриваемое условие воздействия не может быть найдено в этой группе, можно прибегнуть к объединенные группы с 1-А по 6-Б.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования , рабочая деятельность (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах. Поскольку эти группы являются всеобъемлющими, всегда должна быть возможность выбрать одну из них, поэтому не рекомендуется использовать функцию преобразования для всего набора данных (группа 0 в таблице 2).

Основная проблема при использовании функций преобразования состоит в том, чтобы найти группу, которая совпадает с рассматриваемыми условиями воздействия.При переходе от эвристических групп к объединенным группам и рабочей деятельности или материал группа обязательно включает ситуации воздействия, которые отличаются от рассматриваемой. Поэтому предлагаемые функции преобразования наиболее полезны в контексте средних рисков для большого количества рабочих мест. Отдельные ситуации, которые входят в эти большие группы, могут значительно отличаться, и тщательное рассмотрение условий воздействия более важно, чем анализ или условия ошибки в таблице 2.Хорошо известно, например, что древесная пыль преимущественно состоит из вдыхаемой пыли. Поэтому не рекомендуется использовать материал группы A с преобладанием минералов, хотя некоторые размеры древесины включены в ее подгруппу «другие». Это предполагает, что древесная пыль сопоставима с пылью с преобладанием минералов, что неверно. Как следствие, это исследование не может делать предположений о доле вдыхаемой древесной пыли.

Сравнение с литературой

Сравнение результатов этого анализа с другими исследованиями показывает, что последние часто предполагают один фактор для c R / c I (т.е., линейная зависимость), а не функция, такая как уравнение (1). В любом случае настоящий анализ может служить дополнительной информацией в таких исследованиях, как Dahmann et al. (2007), где данные по вдыхаемой и вдыхаемой пыли на бывших урановых рудниках были восстановлены путем проведения измерений с использованием исторического оборудования.

Другой пример - исследование Jenkins et al. (2005), где показано, что дым от газовой дуговой сварки содержит в основном частицы размером <1 мкм и, следовательно, большую часть респирабельной пыли.Другие исследования показывают, что количество вдыхаемой пыли составляет от 50 до 60% для различных сварочных процессов (Dasch and D’Arcy, 2008; Tsai et al. , 2011). Группа γ, , сварка , подтверждает такие количества в диапазоне 0,65 мг м −3 c I ≤ 1,55 мг м −3 с использованием коэффициентов таблицы 2. Кроме того, мы нашли для группы γ скорректированный R 2 = 0,766 с учетом 9 различных сварочных процессов и 1126 параллельных измерений.Это соответствует результатам Lehnert et al. (2012), который определил скорректированное значение R 2 = 0,79 (для измерений с использованием пробоотборника GSP) в результате множественного линейного регрессионного анализа с учетом пяти различных сварочных процессов и 241 измерения.

Notø et al. (2016) определил соотношение c R / c I ≈ 0,085 в «производстве цемента» с скорректированным R 2 = 0.78 ( п = 112). Это включает рабочих операций , таких как дробление, измельчение и фрезерование. Для этих условий работы у нас есть только неспецифические группы, такие как механообработка / абразивные методы (4) или с преобладанием минералов (A) с коэффициентами: k ≈ 0,58, C 0 = -1,0. Для этих коэффициентов соотношение c R / c I ≈ 0,085 возможно только для c I > 30 мг м −3 .

Также невозможно определить эвристические группы, такие как измельчение гипса и кварцевого песка, обработка глины или погрузка цемента, как в более ранних исследованиях Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996). Количество измерений, которые используются во время этих ранних исследований, варьируется от 2 до 14, поэтому определенные отношения c R / c I очень специфичны для соответствующих условий измерения.Отношения 0,19 ≤ c R / c I ≤ 0,26 из более раннего исследования достигаются с использованием общих коэффициентов всего набора данных: k ≈ 0,58, C 0 = −1,0 в диапазоне 2,2 мг · м −3 > c I > 5,0 мг · м −3 .

Резюме и заключение

Таким образом, можно было разработать функции преобразования для оценки вдыхаемой фракции вдыхаемой пыли на основе 15 120 пар данных.Объем данных, которые были проанализированы с учетом множества различных видов деятельности и различных типов материалов, создает хорошую основу для поддержки специалистов по гигиене труда и специалистов по оценке рисков и дает возможность оценить концентрацию вдыхаемой пыли, когда только измерения вдыхаемой фракции и достаточно информации о ней. рабочий сценарий и рабочий материал имеется. С помощью данных функций преобразования можно оценить недостающие концентрации для ретроспективного анализа, который часто требуется для оценки профессиональных заболеваний или для эпидемиологических исследований.

Что касается функций преобразования, это исследование предполагает, что данные, как правило, должны описываться уравнением (1) или (2) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0. Однако уравнения дают только разумное описание, если выбираются конкретные условия воздействия, такие как рабочая деятельность и материал .

При определенных условиях работы, как описано в Таблице 3, можно выделить группы α – η, где 73–83% дисперсии данных приходится на функции регрессии, описанные в Таблице 2.Результаты других групп в этом исследовании менее конкретны, и поэтому оценка концентрации вдыхаемой пыли по измерениям вдыхаемой пыли связана с большей неопределенностью.

На рис. 4 и в таблице 2 показано, что каждая эвристическая группа имеет свою уникальную функцию преобразования, и чем больше информации об измерениях пыли доступно для расчета, тем меньше ошибка и неопределенность.

Для оценки данных в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3 и объединенных групп 1-A в 6-B.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования рабочей деятельности (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах.

Финансирование

Первый автор (C.W.) был профинансирован за счет гранта Немецкого социального страхования от несчастных случаев.

Благодарности

Авторы благодарят Немецкое социальное страхование от несчастных случаев за предоставленные данные.Все авторы внесли существенный вклад в работу и одобрили окончательную версию рукописи. Они также соглашаются взять на себя ответственность за работу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении материала, представленного в этой статье. Его содержание, включая любые высказанные мнения и / или выводы, принадлежит исключительно авторам.

Список литературы

Андерссон

L

,

Bryngelsson

IL

,

Ohlson

CG

et al.(

2009

)

Воздействие кварца и пыли на шведских чугунолитейных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

6

:

9

-

18

.

Барбоса-Кановас

GV

,

Ортега-Ривас

E

,

Juliano

P

et al. (

2005

)

Пищевые порошки: физические свойства, обработка и функциональность

.

Нью-Йорк

:

Kluwer Academic / Plenum Publishers

.стр.

180

-

93

. ISBN: 0-387-27613-0.

Barig

A

,

Blome

H

. (

1999

)

Allgemeiner Staubgrenzwert, Teil 1: Allgemeines

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

59

:

261

-

5

.

Baur

X

. (

2013

)

Berufskrankheiten der 4er-Gruppe der BKV-Anlage (Atemwege / Lunge)

. В: Будник Л.Т., Грот К., Ольденбург М., Попп В. и Вегнер Р., редакторы.

Arbeitsmedizin

.

Гейдельберг

:

Спрингер

. стр.

123

-

35

.

Бендер

F. H

. (

2005

).

Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen, Sachkunde für Naturwissenschaftler

.

Dritte, durchgehend aktualisierte Auflage

Weinheim

:

Wiley-VCH

. стр.

55

-

9

.

Burstyn

I

,

Teschke

K

,

Kennedy

SM

.(

1997

)

Уровни воздействия и определение воздействия вдыхаемой пыли в пекарнях

.

Ann Work Expo Health

;

41

:

609

-

24

.

Coenen

W

. (

1981

)

Beschreibung der Erfassungs- und Durchgangsfunktion von Partikeln bei der Atmung — messtechnische Realisierung

.

Staub Reinhalt Luft

41

:

472

-

9

.

Dahmann

D

,

Bauer

HD

,

Stoyke

G

.(

2007

)

Ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и мышьяка на бывших немецких урановых рудниках SAG / SDAG

.

Int Arch Occup Environ Health

;

81

:

949

-

58

.

Dasch

J

,

D’Arcy

J

. (

2008

)

Физико-химические характеристики взвешенных в воздухе частиц в результате сварочных работ на автомобильных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

444

-

54

.

Deutsches Institut für Normung

. (

2003

)

DIN 8580: 2003. Fertigungsverfahren, Begriffe, Einteilung

.

Берлин

:

Deutsches Institut für Normung

.

Draper

NR

,

Smith

H

. (

1998

)

Прикладной регрессионный анализ

.

Нью-Йорк

:

Wiley & Sons

.ISBN 0-471-17082-8.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1993

)

EN 481: 1993-09, Атмосфера на рабочем месте: определения фракции размера для измерения взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1995

)

EN 689: 1995, Атмосфера на рабочем месте - руководство по оценке воздействия при вдыхании химических агентов для сравнения с предельными значениями и стратегией измерения

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2012

)

EN 1540: 2012-03, Воздействие на рабочем месте - терминология

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014a

)

EN 13205 Часть 1–6, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014b

)

EN: 13205-2: 2014, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц - Часть 2: Лабораторные испытания производительности, основанные на определении эффективности отбора проб

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Габриэль

S

,

Коппиш

D

,

Диапазон

D

.(

2010

)

MGU - система мониторинга для сбора и документирования достоверных данных о воздействии на рабочем месте

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

70

:

43

-

9

.

Goudeli

E

,

Eggersdorfer

ML

,

Pratsinis

SE

. (

2015

)

Коагуляция-агломерация фрактальных частиц: структура и самосохраняющееся распределение по размерам

.

Langmuir

;

31

:

1320

-

7

.

Hahn

J-U

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Neuer A-Staub-Grenzwert — Aspekte für dessen Anwendung

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

71

:

429

-

32

.

Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften

. (

1996

)

Stäube an Arbeitsplätzen in der DDR — Umrechnungsfaktoren der Meßverfahren

.В Ziem H, Plitzko S, Thürmer H, Pfeiffer W, Kupfer J, редакторы.

Meßergebnisse für Mineralische (asbestfreie) Stäube, Bewertung; Отчет BIA 5/96

. BIA-Report, Санкт-Августин: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften; С.

62

-

78

.

Международная организация по стандартизации

. (

1995

)

ISO 7708: 1995, Качество воздуха - определение фракции размера частиц для отбора проб, связанных со здоровьем

.

Женева

:

Международная организация по стандартизации

.

Janssen

J

,

Laatz

W

. (

2017

).

Statistische Datenanalyse mit SPSS: Eine anwendungsorientierte Einführung in das Basissystem und das Modul Exakte Test

.

Берлин

:

Springer Gabler Verlag

. ISBN 978-3-662-53476-2.

Дженкинс

NT

,

Пирс

WM-G

,

Игар

TW

. (

2005

)

Гранулометрический состав испарений металлического газа и порошковой сварочной проволоки

.

Weld J

;

84

:

156

-

63

.

Корчинский

РЭ

. (

2011

)

Воздействие пыли и контроль вентиляции в крематории

.

Appl Occup Environ Hyg

;

12

:

122

-

5

.

Lehnert

M

,

Pesch

B

,

Lotz

A

et al. ;

Исследовательская группа Велдокса

. (

2012

)

Воздействие вдыхаемых, вдыхаемых и сверхмелкозернистых частиц сварочного дыма

.

Ann Occup Hyg

;

56

:

557

-

67

.

Лилиенберг

L

,

Брисман

Дж

. (

1994

)

Мучная пыль в пекарнях - сравнение методов

.

Ann Occup Hyg

;

38

:

571

-

5

.

Linnainmaa

M

,

Laitinen

J

,

Leskinen

A

et al. (

2007

)

Лабораторные и полевые испытания методов отбора проб вдыхаемой и вдыхаемой пыли

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

28

-

35

.

Мартин

JR

,

Zalk

DM

. (

2011

)

Сравнение методов отбора проб общей пыли / вдыхаемой пыли для оценки переносимой по воздуху древесной пыли

.

Appl Occup Environ Hyg

;

13

:

177

-

82

.

Mattenklott

M.

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Probenahme und analytische Bestimmung von granulären biobeständigen Stäuben (GBS)

.

Gefahrs Reinhalt Luft

;

10

:

425

-

8

.

Möhlmann

С

. (

2005

)

Staubmesstechnik — damals bis heute

.

Gefahrst Reinhaltr Luft

;

5

:

191

4

.

Notø

HP

,

Nordby

KC

,

Eduard

W

. (

2016

)

Взаимосвязь между личными измерениями «общего» содержания пыли, вдыхаемых, грудных и вдыхаемых аэрозольных фракций в цементной промышленности

.

Ann Occup Hyg

;

60

:

453

-

66

.

Sachs

L

. (

1999

).

Ангевандте Статистик

.

Берлин-Гейдельберг-Нью-Йорк

:

Springer Verlag

. ISBN 978-3-662-05750-6.

Tsai

PJ

,

Vincent

JH

,

Wahl

G

et al. (

1995

)

Воздействие вдыхаемого и общего аэрозоля на производстве при производстве первичного никеля

.

Occup Environ Med

;

52

:

793

-

9

.

Цай

P-J

,

Вернер

MA

,

Винсент

JH

et al. (

2011

)

Воздействие никельсодержащего аэрозоля на рабочих в двух гальванических цехах: сравнение вдыхаемого и общего аэрозоля

.

Appl Occup Environ Hyg

;

11

:

484

-

92

.

Vaaraslahti

K

,

Keskinen

J

,

Giechaskiel

B

et al.(

2005

)

Влияние смазки на образование наночастиц выхлопных газов дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях

.

Environ Sci Technol

;

39

:

8497

-

504

.

Верма

ДК

. (

1984

)

Вдыхаемая, общая и вдыхаемая пыль: полевое исследование

.

Ann Occup Hyg

;

28

:

163

-

72

.

Винзентс

PS

,

Thomassen

Y

,

Hetland

S

.(

1995

)

Метод установления ориентировочных пределов профессионального воздействия для вдыхаемой пыли

.

Ann Occup Hyg

;

39

:

795

-

800

.

Weggeberg

H

,

Føreland

S

,

Buhagen

M

et al. (

2016

)

Многоэлементный анализ взвешенных в воздухе твердых частиц при различных рабочих задачах во время восстановительных работ в подводном туннеле

.

J Occup Environ Hyg

;

13

:

725

-

40

.

Вернер

MA

,

Копье

TM

,

Винсент

JH

. (

1996

)

Исследование влияния введения стандартов аэрозолей на рабочем месте, основанных на вдыхаемой фракции

.

Аналитик

;

121

:

1207

-

14

.

ВОЗ - Департамент гигиены труда и окружающей среды по охране окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.(

1999

)

WHO / SDE / OEH / 99.14, Предотвращение и контроль опасностей в производственной среде: переносимая по воздуху пыль

.

Женева

:

Гигиена труда и окружающей среды Департамент защиты окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени Британского общества гигиены труда.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /), который разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Оценка воздействия вдыхаемой пыли от воздействия вдыхаемой пыли | Анналы рабочих воздействий и здоровья

Аннотация

В области безопасности и гигиены труда лишь ограниченное количество исследований посвящено преобразованию вдыхаемой пыли в вдыхаемую. Это преобразование очень важно для ретроспективной оценки уровней воздействия или профессиональных заболеваний.По этой причине в данном исследовании обсуждается возможность превращения вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Для определения функций преобразования из вдыхаемой в вдыхаемую фракцию пыли с помощью регрессионного анализа исследуются 15 120 параллельных измерений в базе данных о воздействии MEGA (которая поддерживается Институтом безопасности и гигиены труда Немецкого социального страхования от несчастных случаев). Для этого весь набор данных разбивается на факторы, влияющие на рабочую деятельность и материал. Вдыхаемая пыль является наиболее важной предсказательной переменной и имеет скорректированный коэффициент детерминации, равный 0.585 ( R 2 с поправкой на размер выборки). Дальнейшее улучшение модели достигается, когда набор данных разделен на шесть рабочих операций и три группы материалов (например, высокотемпературная обработка , прил. R 2 = 0,668). Комбинация этих двух переменных приводит к группе данных, связанных с высокотемпературной обработкой с металлом , что дает лучшее описание, чем весь набор данных (скорректированный R 2 = 0.706). Хотя дальнейшее систематическое уточнение этих групп невозможно, методом проб и ошибок было сформировано семь улучшенных групп с прил. R 2 между 0,733 и 0,835: пайка , литье (металлообработка) , сварка , высокотемпературная резка , пескоструйная очистка , долбление / тиснение и волочение проволоки . Функции преобразования для семи групп являются подходящими кандидатами для восстановления данных и ретроспективной оценки воздействия.Однако это ограничивается тщательным анализом условий труда. Все функции преобразования являются степенными функциями с показателями от 0,454 до 0,946. Таким образом, настоящие данные не подтверждают предположение, что вдыхаемая и вдыхаемая пыль в целом линейно коррелированы.

Введение

Пыль широко распространена на рабочих местах в различных отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, литейная, химическая и пищевая промышленность, обработка камня и дерева.Пыль может состоять из различных материалов, таких как минералы, металлические и органические частицы, которые могут сильно различаться по размеру, форме и плотности. В зависимости от аэродинамического диаметра частицы могут достигать различных областей дыхательных путей и относиться к фракциям вдыхаемой, грудной или вдыхаемой пыли (Европейский комитет по стандартизации (1993), EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995; ВОЗ, 1999 г.). Наиболее крупные частицы можно вдохнуть и оседать в дыхательных путях внегрудной области между ртом, носом и гортань (ВОЗ, 1999).Международные стандарты (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995) определяют массовую долю вдыхаемых частиц с помощью функции разделения I = 50 * (1 + exp [-0,06 * D]), где I - процентное содержание частиц с аэродинамическим диаметром D в мкм. Это соглашение определено для D ≤ 100 мкм. Другими словами, вдыхаемая фракция пыли состоит из частиц с аэродинамическим диаметром до 100 мкм (ISO 7708: 1995; Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-2: 2014a, b).Более мелкие частицы могут достигать газообменной области легких и образовывать респирабельную фракцию пыли. Говоря о размере частиц, предел проникновения в альвеолярную область составляет от 10 до 15 мкм (ВОЗ, 1999; EN 13205-2: 2014a, b).

Если частицы пыли не могут быть выдохнуты или удалены из дыхательных путей, они могут оставаться в одном месте в течение длительного времени и могут причинить серьезный вред. Неблагоприятные последствия для здоровья, вызываемые пылью, включают, например, аллергические реакции, пневмокониоз (особенно силикоз), рак и сердечные заболевания (Verma, 1984; ВОЗ, 1999; Baur, 2013).Часто вдыхаемые частицы связаны с дополнительным риском из-за наличия опасных веществ. Металлическая пыль часто содержит токсичные соединения, такие как свинец, ртуть, никель, хром или кадмий, которые, например, могут вызывать фиброз легких и одышку (ВОЗ, 1999; Бендер, 2005).

Зная об этих связанных со здоровьем эффектах, вызываемых профессиональной пылью разного размера, измерение различных фракций пыли в рабочей среде приобрело дополнительную важность для оценки воздействия и риска для рабочих за последние несколько лет.Исторически сложилось так, что измерения пыли в Германии в основном были ориентированы на фракцию вдыхаемой пыли, которая измерялась и оценивалась в соответствии с международными стандартами (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995). Введение законного предельного значения (максимальная концентрация на рабочем месте [MAK]) для вдыхаемой пыли в 1973 году и последующее снижение пределов профессионального воздействия в Германии (Barig and Blome, 1999; Hahn and Möhlmann, 2011; Ausschuss für Gefahrstoffe, 2014) стимулировали измерения вдыхаемой фракции с сопутствующим увеличением количества доступных данных о воздействии.Таким образом, в первые годы измерения пыли отбирались в основном пробы вдыхаемой пыли, тогда как количество измерений вдыхаемой пыли увеличивалось после введения предельного значения, превышая годовое количество измерений вдыхаемой пыли, что приводило к большему количеству данных для вдыхаемой пыли. Увеличение количества вдыхаемой пыли не было уникальным явлением для Германии, также существовала международная тенденция к измерению не только фракции вдыхаемой пыли. Это также было вызвано развитием технологии пробоотборников.Хотя оценка текущего воздействия улучшилась, ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой пыли остается проблематичной, если доступны только исторические данные по вдыхаемой пыли. Поэтому возможность математического преобразования измеренной концентрации вдыхаемой пыли в концентрацию вдыхаемой пыли очень желательна для оценки опасности или исследования профессиональных заболеваний. Дальнейшие проблемы возникают при эпидемиологических исследованиях, особенно когда эти исследования используются для определения предельных значений.

Различные исследования внесли свой вклад в дискуссии, которые касаются наличия различных фракций пыли в отдельных типах отраслей промышленности. В этих исследованиях часто сравниваются коэффициенты пересчета между «общей» и «вдыхаемой» пылью в конкретных типах производств (Tsai et al. , 1995; Vinzents et al., 1995; Werner et al. , 1996; Tsai et al. , 2011), либо сравниваются характеристики различных систем измерения (Lilienberg and Brisman, 1994; Linnainmaa et al., 2007; Мартин и Зальк, 2011). Лишь ограниченное количество исследований было посвящено превращению вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Исследование Dahmann et al. (2007) предпринята попытка реконструировать экспозицию вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и тяжелых металлов на бывших урановых рудниках путем выполнения параллельных измерений с использованием оригинального оборудования для отбора проб вместо расчета концентраций пыли с помощью функции преобразования. Notø et al. (2016) определил коэффициент 0.085 для вдыхаемой и вдыхаемой пыли в цементной промышленности. В другом исследовании (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996) были определены соотношения вдыхаемой и вдыхаемой пыли для конкретных рабочих действий, таких как измельчение гипса (0,19), измельчение и транспортировка кварцевого песка (0,26), обработка глины (0,20) и погрузка цемента (0,21). . Кроме того, было исследовано воздействие вдыхаемых и вдыхаемых частиц сварочного дыма (Lehnert et al. , 2012) и конкретных рабочих мест в различных крематориях (Korczynski, 2011).Из этих нескольких примеров видно, что рабочая активность и материал являются важными переменными при определении отношения между вдыхаемой и вдыхаемой пылью. Большинство этих исследований предполагают линейную зависимость и рассчитывают коэффициенты пересчета.

В этом исследовании анализируется закрытая база данных MEGA с данными о воздействии, полученными в результате наблюдательной деятельности Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Gabriel et al. , 2010). MEGA была основана в 1972 году и предназначена для оценки профессиональных заболеваний, анализа опасностей и воздействия на конкретных рабочих участках, а также анализа воздействия опасных веществ на рабочих местах в зависимости от времени.База данных содержит более 3 миллионов наборов данных о воздействии примерно 870 опасных веществ, включая информацию об используемых системах измерения, условиях работы, аналитических методах и характеристиках участков измерения. Публикации статистических оценок базы данных MEGA можно найти по адресу https://www.dguv.de/ifa/gestis/expositionsdatenbank-mega/expositionsdaten-aus-mega-in-publikationen/index-2.jsp.

Данные о воздействии пыли в базе данных MEGA анализируются в этом исследовании, чтобы определить возможную связь между результатами измерения вдыхаемой и вдыхаемой пыли в зависимости от рабочей среды и материалов.

Материалы и методы

Выбор данных

База данных MEGA содержит независимые наборы данных для измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Это исследование начинается с записей с 1961 по 2016 год, которые содержат 103 825 наборов данных для вдыхаемой пыли и 222 501 набор данных для вдыхаемой пыли.

Во-первых, измерения исключаются, если

  • продолжительность измерения <2 ч,

  • концентрация ниже предела количественного определения, и

  • измеренные концентрации вдыхаемой пыли> 100 мг · м −3 или вдыхаемой пыли> 10 мг · м −3 .

С этими ограничениями было исключено 26 337 пар вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Пределы продолжительности измерения и диапазона концентраций приводят к значениям, которые являются репрезентативными для рабочих условий. Эффект включения образцов выше пороговых значений концентрации обсуждается в разделе «Результаты». Согласно европейскому стандарту EN 689: 1995 минимальное количество проб, которое необходимо отобрать в течение рабочей смены с постоянной экспозицией, зависит от продолжительности отбора проб.Если продолжительность отбора проб больше или равна 2 часам, достаточно одного измерения (Европейский комитет по стандартизации (1995), EN 689: 1995).

Во-вторых, пары ингаляционных и вдыхаемых измерений формируются, если:

  • измерение было выполнено в один и тот же день и время (время начала и окончания обоих измерений не отличается более чем на 5 мин),

  • измерения имеют тот же промышленный сектор, номер отчета, тип отбора проб и рабочую деятельность,

  • концентрация вдыхаемой пыли c R не превышает концентрации вдыхаемой пыли c I .

По этим критериям были исключены 2704 пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Промышленный сектор описывает тип отрасли, в которой проводятся измерения, например, горнодобывающая промышленность, производство бетонных изделий, литейное производство или керамическая промышленность. Переменная рабочая активность объединяет задачу и процесс. Тип отбора проб описывает, был ли образец взят индивидуальным или стационарным. Для индивидуального отбора проб также описывается точное положение системы, например, за защитным экраном для сварки или перед защитным экраном (если применимо).

Хотя пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли ранее не связаны в базе данных, риск образования неправильных пар очень низок. Пары формируются систематически с помощью 12 переменных, например:

Систематическое спаривание на основе программного обеспечения было также проверено первым автором для случайной подвыборки. Поскольку неправильное объединение измерений приведет к неправильному соотношению фракций пыли и, в худшем случае, к неправильным функциям преобразования, этому важному моменту исследования было уделено особое внимание.

Вдыхаемая пыль - это разновидность вдыхаемой пыли. Следовательно, измерения с c R > c I могут быть вызваны неправильным отбором проб, пространственной изменчивостью концентраций пыли или могут быть результатом движения частиц и тепловых эффектов. Этот критерий влияет только на 592 пары измерений.

Если объединить наборы данных о вдыхаемых и вдыхаемых фракциях пыли с учетом описанных требований, можно сформировать новый набор данных, состоящий из 15 120 пар, собранных в период с 1989 по 2016 годы.Используемые данные собраны в 818 различных отраслях промышленности. Большинство значений концентрации пыли регистрируется за 2-часовые измерения ( n = 9648).

Измерительные системы

В таблице 1 перечислены наиболее часто используемые системы отбора проб для параллельных измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. В качестве дополнительной информации приводится частота дискретизации каждой системы и тип выборки.

Таблица 1. Системы отбора проб

и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л / мин) FSP-2 (2 л / мин) 495 Personal
GSP-10 (10 л / мин) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Персональный
GSP-10 (10 л мин − 1) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Таблица 1

Системы отбора проб и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 5273 Personal
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) 1) PM4-F (66,7 л / мин) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный

Все пробоотборники, используемые в этом исследовании, прошли валидацию в соответствии с международными стандартами EN 13205 и Европейским комитетом по стандартизации (2012), EN 1540 для проверки производительности пробоотборника: систематическое отклонение пробоотборника, погрешность измерения, диапазон измерения, точность и влияние основных влияющих переменных. (е.грамм. размер частиц, состав частиц, масса аэрозоля и вариации скорости отбора проб) (Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-1: 2014a, b). Кроме того, использование проверенных измерительных систем является обязательным требованием базы данных MEGA.

Пробоотборники VC-25 и PM4 можно использовать только для стационарных измерений. Пробоотборники GSP и FSP можно использовать как для стационарных, так и для персональных измерений (Mattenklott and Möhlmann, 2011). Пробоотборники VC-25 и PM4 используются с двумя разными головками для отбора проб.В таблице 1 эти пробоотборные головки характеризуются знаком «G» для вдыхаемой пыли и «F» для вдыхаемой пыли. VC-25 G и PM4-G собирают пыль через отверстие с кольцевой щелью со скоростью аспирации 1,25 м / с −1 независимо от частоты отбора проб и ориентации (Coenen, 1981; Riediger, 2001). Что касается вдыхаемой пыли, частицы с аэродинамическим диаметром 10 мкм собираются с помощью VC-25 G примерно до 80%, от 20 мкм до примерно 70% и от 50 мкм до примерно 55% (Coenen, 1981). Частицы, отобранные с помощью VC-25 F, собираются через кольцевую щель, а отделение респирабельной фракции пыли выполняется путем столкновения с крупными частицами (Siekmann, 1998).Отделение вдыхаемой фракции пыли с помощью пробоотборника PM4-F осуществляется с помощью циклонного предварительного сепаратора (Siekmann, 1998). Благодаря сравнительно высокой частоте дискретизации VC-25 и PM4 могут быть достигнуты более низкие пределы обнаружения (Möhlmann, 2005).

VC-25 также используется в качестве эталонного метода для измерения вдыхаемой пыли (Riediger, 2001). Головки для отбора проб GSP для скорости отбора проб 3,5 и 10 л / мин –1 , соответственно, были сконструированы для достижения максимального соответствия эталонному методу (VC-25 G) (Riediger, 2001).

В принципе возможно, что в пределах, установленных стандартами валидации, некоторые системы измерения более чувствительны, чем другие. Однако, если все системы применяются с одинаковой вероятностью во всех ситуациях измерения, эти различия не повлияют на средние значения анализа. Таким образом, визуальным осмотром диаграмм рассеяния было подтверждено, что применение измерительных систем равномерно распределено по всей рабочей деятельности и всем отделам измерения.Поскольку последние сосредоточены на определенных пылевых материалах, это показатель того, что группы материалов также не подвержены смещению из-за использования измерительного оборудования.

Статистические и математические методы

Все статистические анализы выполняются с использованием статистического программного обеспечения IBM SPSS statistics, версия 23 (IBM Corp.). Все тесты, упомянутые в этом разделе, описаны в статистических текстах (Sachs, 1999; Janssen and Laatz, 2017). Для всех тестов уровень значимости установлен на α = 0.05.

Для измерений концентрации в этом исследовании гипотеза логнормального распределения не может быть отклонена на уровне значимости 0,05 с использованием скорректированного по Лиллиефору критерия Колмогорова – Смирнова (Sachs, 1999). Это соответствует другим исследованиям (Burstyn et al. 1997; Andersson et al. , 2009; Lehnert et al. , 2012; Weggeberg et al. , 2016), поэтому данное исследование предполагает корреляцию между ln ( c R ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли) и ln ( c I ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли):

, где k и C 0 - наклон и точка пересечения, которые можно определить с помощью регрессионного анализа.Результаты для k и C 0 приведены с их стандартными ошибками (сравните результаты, Таблица 2). Более важным для ретроспективного анализа является стандартная ошибка подобранной функции регрессии s Fit (ln ( c R )). Это можно использовать для расчета доверительных интервалов для функции регрессии при заданном ln ( c I ) (Draper and Smith, 1998). Наименьшие значения с Fit получены для среднего значения ln ( c I ), а наибольшие значения получены при крайних значениях ln ( c I ).Поэтому мы даем диапазон с Подгонка для каждого регрессионного анализа.

Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартных ошибок для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в пределах группы 1–6 для рабочего действия , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материала , а также эвристические группы α – η, включая названия групп, как определено в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартные ошибки для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в группах 1–6 для рабочей активности , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материалов , и эвристические группы α – η, включая имена групп, определенные в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028

Можно преобразовать уравнение (1) обратно в функцию исходных концентраций:

Кроме того, в уравнении ( 2) что c R стремится к нулю, если c I стремится к нулю. Это необходимое условие, поскольку c R c I . Также обратите внимание, что предположение о линейной зависимости между c R и c I включено в уравнения (1) и (2), если значение 1 включено в 95% доверительный интервал k .Предположение наихудшего случая c R = c I включено, если C 0 = 0 и k = 1.

В принципе, можно расширить уравнение (1 ) с дополнительными (линейными) членами для других независимых переменных, например, рабочее действие и материал . Однако очевидно, что c I зависит от рабочей активности и материала .Следовательно, невозможен полилинейный регрессионный анализ, который предполагает независимость его переменных. Измерительная система была исключена как переменная в предыдущем разделе, и было подтверждено также, что год измерения не влияет на измеренные концентрации (см. Результаты).

Необходимо сформировать взаимно независимые группы измеренных концентраций пыли для рабочего вида и материала .Внутри этих групп возможен регрессионный анализ (уравнение (1)). Критерий формирования этих групп в первую очередь основан на технической информации, имеющейся в базе данных. Этапы формирования группы, а также статистические тесты показаны на блок-схеме (рис. 1). Данные разделены на группы с различными видами деятельности на основе технических спецификаций производственных процессов (Deutsches Insitut für Normung (2003) (DIN) DIN 8580: 2003) или относительной энергоемкости процесса (например,грамм. сварка или использование быстро вращающихся абразивных инструментов). На следующем этапе весь набор данных делится на группы с различным материалом . На следующем этапе рабочая деятельность и группы материалов объединяются (рис. 1).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: тест Левена и графическая оценка, пост. hoc тесты: Games-Howell).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: критерий Левена и графическая оценка, post hoc тесты: Games-Howell).

Эта систематическая процедура приводит к группам парных измерений, которые подвергаются линейному регрессионному анализу (уравнение (1)). Остатки всех анализов были проверены графически на предмет нормальности (гистограммы) и отсутствия тенденций: в остатках не было различимых закономерностей, за исключением пропуска c R > c I и всех остатков были нормально распределены.Кроме того, отсутствие автокорреляции было подтверждено тестом Дарбина-Ватсона (Sachs, 1999). Качество параметров регрессии измеряется коэффициентом корреляции R и скорректированным коэффициентом детерминации R 2 (Janssen and Laatz, 2017):

прил. R2 = R2mn − m − 1 (1 − R2).

(3)

Это учитывает количество переменных m и количество парных данных n . Поскольку в нашем случае n >> m , это приводит к прил. R 2 R 2 .

Помимо групп, которые были идентифицированы таким систематическим способом, также можно найти группы пар данных, которые показывают лучшую корреляцию (более высокое регулирование R 2 ), чем данные систематических групп. У них есть более ограничительное определение , рабочая деятельность или , материал . Поскольку эти группы идентифицируются методом проб и ошибок, они обозначены как эвристические группы (сравните рис.1). Для построения этих групп отдельные виды работ были объединены в группы 1–6 (сравните Таблицу 2), если они касались одного и того же вида деятельности (например, разные сварочные процессы). Затем они были объединены в одну эвристическую группу, если коэффициенты регрессии были аналогичными и если они были скорректированы. R 2 было больше, чем прил. R 2 для групп 1–6.

Результаты

Год замера

Рис.2 показаны диаграммы соотношений c R / c I за 1989–2016 годы. Доступно только 227 параллельных измерений за 1989–1997 годы; каждый из этих лет содержит не более 57 измерений, а часто и <20. Это приводит к большим колебаниям, наблюдаемым в этот период времени. Остальные 14 893 параллельных измерения зарегистрированы в 1998–2016 годах, и диаграммы отношения c R / c I в основном не показывают изменений.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Из-за небольшого количества данных результаты за 1989–1997 годы считаются незначительными, а воздействие кажется однородным в остальные периоды времени. Небольшие отклонения не могут быть объяснены техническими аргументами, такими как введение новых пробоотборников или упадок горнодобывающей промышленности в Германии.Анализ дисперсии (ANOVA) приводит только к ложным различиям в медиане за 2004–2006 и 2014–2016 годы. Эти срединные различия представляют собой небольшие эффекты, которые проявляются как значимые результаты в ANOVA из-за большого количества данных и считаются случайными (ошибка большого размера выборки).

По этим причинам мы постулируем однородные коэффициенты воздействия c R / c I за исследуемые периоды времени и исключаем лет измерения как независимую переменную из анализа.Однако следует подчеркнуть, что использование функций преобразования, в принципе, ограничивается концентрациями вдыхаемой пыли, которые аналогичны концентрациям в Германии в период с 1998 по 2016 годы.

Пыль для вдыхания

Используя простую линейную регрессию для всего набора данных из 15120 парных измерений, где только результаты для вдыхаемой пыли учитываются в качестве прогнозирующей переменной, получаем k = 0,594 и C 0 = −0.990 в уравнении (1). Скорректированный коэффициент детерминации и коэффициент корреляции имеют значения 0,585 и 0,765 соответственно.

На рис. 3 можно увидеть диаграмму рассеяния всех параллельных измерений с логарифмически преобразованными значениями и линейной регрессией в 95% доверительном интервале. Значения отсечки из-за выбора данных для c R > c I , c R > 10 мг м -3 (ln (10) ≈ 2,3), c I > 100 мг м −3 (ln (100) ≈ 4.6) хорошо видны.

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)).

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)) .

Есть только 119 пар проб с концентрациями выше этого порогового значения, которые удовлетворяют также другим критериям отбора.Как и ожидалось, включение такого небольшого количества образцов не оказывает большого влияния на анализ на данном этапе: коэффициент корреляции R увеличивается только на 0,005 (скорректированный R 2 только на 0,008). Однако включение этих образцов приведет к смещению анализа в сторону нерепрезентативных условий воздействия. Таким образом, эти значения остаются исключенными.

Трудовая деятельность

Весь набор данных можно разделить на шесть взаимно независимых групп в соответствии с систематической процедурой, изложенной в разделе «Материалы и методы»:

  • Группа 1: обработка поверхности (например, e.грамм. остекление, окраска распылением, порошковое покрытие и гальванизация)

  • Группа 2: высокотемпературная обработка (например, термическая резка, экструзия, пайка и сварка)

  • Группа 3: наполнение / транспортировка / хранение

  • Группа 4: механическая обработка / абразивные методы

  • Группа 5: формовка (например, профилирование, прессование и гибка)

  • Группа 6: прочие (включает все прочие виды деятельности).

Группы были сформированы на основе технических данных, имеющихся в базе данных в соответствии со спецификациями (DIN 8580: 2003). Каждая группа сочетает в себе разные виды деятельности, которые, к сожалению, не могут быть решены в дальнейшем систематическим образом.

На следующем этапе пары данных в группах 1–6 подвергаются линейному регрессионному анализу. Доминирующим результатом является то, что коэффициенты для группы 2, k = 0,729 и C 0 = -0.751, сильно отличаются от коэффициентов других групп; различия намного больше, чем соответствующие стандартные ошибки (таблица 2). В меньшей степени различия также наблюдаются между группой 1 по сравнению с группами 3–6. Значения с Fit в основном отражают различные значения n .

Если для группы 1 коэффициент корреляции уменьшается по отношению к общему набору данных, то для групп 3–6 наблюдается лишь небольшое увеличение. Только группа 2 дает явно лучшее описание данных с R = 0.818 (таблица 2).

Материал

Как и в предыдущем разделе, весь набор данных разделен на взаимно независимые группы, теперь для критерия материал . Это разделение снова основано на технической информации, доступной в базе данных. Сначала формируется 12 групп материалов, несбалансированных по численности. Впоследствии они объединяются в три большие группы:

Поскольку лаков / красок в основном связано с полировкой и шлифовкой металлических поверхностей, а электронные отходы в основном связаны с металлическими отходами, разумно объединить их в группу B.Кроме того, асфальт / битум принадлежит к группе fibre , потому что он в основном предназначен для покрытия волокнистых материалов с использованием асфальта или битума.

Значения коэффициентов регрессии примерно аналогичны значениям общего набора данных, а группы metal - и с преобладанием волокон ed имеют идентичные k = 0,614. Кроме того, только группа с преобладанием минералов A показывает лучшее описание данных по сравнению с полным набором данных ( R = 0.785, таблица 2). Стандартные ошибки для минералов- и групп с преобладанием металлов для k , C 0 имеют тот же порядок величины, что и для рабочих групп предыдущего раздела. Более высокие стандартные ошибки для группы с преобладанием волоконно-оптических линий можно отнести к меньшей n и, соответственно, большей стандартной ошибке. Также s Fit показывает ту же зависимость от n , что и для групп 1–6.

Рабочая деятельность и материалы

На третьем этапе определения рабочего действия и материала объединяются. С этой целью группы 1–6 разделены на три группы материалов с использованием определений из предыдущего раздела.

Из 18 групп только 9 групп показали увеличение прил. Р 2 . Из этих девяти групп увеличение прил. R 2 было либо меньше 0.01 (три группы), или размер группы был меньше 50 со значениями из очень разных процессов (две группы). Таким образом, для дальнейшего обсуждения были отобраны только четыре группы:

  • обработка поверхности - с преобладанием минералов (1-A)

  • высокотемпературная обработка - с преобладанием металлов (2-B)

  • механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов (4-A)

  • другие - с преобладанием металлов (6-B)

Увеличение стандартных ошибок по сравнению с группами 1–6 или A – B можно отнести к уменьшенному количеству пар данных в каждой группе (таблица 2).Коэффициенты k , C 0 группы 1A очень похожи на коэффициенты группы 1, и прил. R 2 все еще меньше, чем для всего набора данных. Для группы 6-B увеличение прил. R 2 по сравнению с группой 6 невелик, и группа содержит только 331 пару данных очень разных процессов.

Группы 2-B и 4-A различны, так как они обе содержат более 2000 пар данных. Хотя они представляют 57–76% соответствующей группы рабочей активности , они имеют разные значения k , чем базовые группы рабочей активности .Это указывает на то, что формирование подгрупп действительно улучшило описание. Кроме того, они показывают наибольший рост прил. R 2 для объединенных групп (> 0,04). Лучшим результатом систематического анализа является группа 2-В, которая показывает более высокое прил. R 2 , чем общий набор данных (скорректированный R 2 = 706). К сожалению, дальнейшее систематическое улучшение этих групп невозможно.

Эвристические группы

Помимо описанного выше систематического подхода, методом проб и ошибок удалось выявить несколько более мелких подгрупп (таблица 3), что улучшило корреляцию.

Таблица 3.

эвристических групп с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Проволочный чертеж 2-B Проволочный чертеж Металл 61
Таблица 3.

Эвристические группы с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивоструйные системы, сухая, открытая / пескоструйная Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Волочение проволоки 2-B Волочение проволоки Металл 61

Большинство эвристических групп являются подгруппами группы 2-B и связаны со специальными видами деятельности по высокотемпературной обработке металлов (группы α, β, γ, δ и η).Только бластинг (группа ε) является подгруппой группы 1, а долбление (группа ζ) является подгруппой группы 5-A. За исключением сварки (группа γ) количество пар данных в каждой группе намного меньше, чем в предыдущих разделах.

Модели регрессии в таблице 2 для эвристических групп дают лучшее описание данных, чем модели системного подхода. Прил. R 2 от 0,733 до 0,835 и R от 0,859 до 0,917. Стандартные ошибки коэффициентов увеличиваются по мере уменьшения размера группы.Стандартные ошибки функции соответствия s Fit также увеличиваются с уменьшением размера группы, однако в меньшей степени, чем ожидалось, из-за лучшего описания набора данных.

На рис. 4 показаны графики уравнения (2) с использованием коэффициентов k , C 0 для групп α – η. Во-первых, следует признать большое разнообразие групп, происходящих из группы 2-B. Группы , отливка и , пайка практически неотличимы от линейной зависимости ( k ≈ 1 для групп α и β), в то время как при волочении проволоки k ( k = 0) намного меньше.695) с аналогичным коэффициентом корреляции. Кроме того, в настоящее время существует большое разнообразие для обоих: k (0,695 ≤ k ≤ 0,946) и C 0 (−1,264 ≤ C 0 ≤ −0,430). меньшего пересечения можно увидеть, сравнив группы ζ (долбление, тиснение) и η (волочение проволоки), которые имеют идентичные k . Однако график группы ζ менее крутой из-за меньшего C 0 . Как видно из рис.4 видно, что каждая эвристическая группа показывает свою функцию преобразования, и если она измеряет, например, c I = 10 мг м −3 , результат для c R отличается в каждой группе, например c R ≈ 1,5 мг м −3 для ζ (долбление и тиснение) или c R ≈ 5,0 мг м −3 для α (пайка).

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Обсуждение

Применение уравнения (1) или (2)

Давайте сначала рассмотрим два предельных случая уравнения (1):

  • (1) Предположение наихудшего случая c R = c I , что эквивалентно C 0 = 0 и k = 1.

  • (2) Линейное предположение для c R < c I , что эквивалентно C 0 <0 и k = 1.

Худшее предположение о случае не соблюдалось в нашем наборе данных. Кроме того, все значения C 0 в этом исследовании отрицательны (−0,430 ≤ C 0 ≤ −1,264), что необходимо, чтобы избежать нефизических значений ( c R > c I ) в анализируемом диапазоне данных, если k ≠ 1.

Более того, все значения k в этом исследовании меньше единицы (0,454 ≤ k ≤ 0,946), хотя регрессионный анализ не запрещает k > 1. Это указывает на то, что k <1 действительно является систематический эффект. Это означает, что полученная кривая не является линейной и что отношение c R / c I уменьшается с увеличением значений c I . Из таблиц 2 и 3, например, можно вывести, что группа 2-B является суперпозицией данных, происходящих все из таких групп, как α, β, γ, δ и η, которые все имеют k ≤ 1.Хотя это не является строгим доказательством, из этого исследования маловероятно предположить чисто линейную связь между c R и c I .

Можно утверждать, что значение единицы входит в доверительный интервал k для групп α и β, то есть нельзя исключить, что предельный случай k = 1 действительно действителен для этих двух групп. . Однако при внимательном рассмотрении рис. 4 обнаруживается нелинейная картина в данных.Это нелинейное поведение приводит также к меньшим коэффициентам корреляции ( R = 0,809 группа α, R = 0,797 группа β), если выполнить линейный регрессионный анализ нелогарифмированных данных, который подразумевает линейную зависимость: c R = а + до н.э. I . В заключение, это исследование подтверждает, что связь между c R и c I , как правило, должна описываться уравнением (1) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0.

Это имеет последствия для дальнейших исследований в области образования пыли, поскольку линейная зависимость k = 1 подразумевает, что один процесс отвечает за постоянное соотношение выбросов для обеих фракций пыли во всем диапазоне. С другой стороны, данные этого исследования показывают, что уравнение (1) или (2) - лучший способ описать зависимости c R и c I . Одним из возможных объяснений уравнения (1) или (2) являются эффекты агломерации, которые становятся более важными с увеличением концентрации (Barbosa-Cánovas et al., 2005; Goudeli et al. , 2015). Кроме того, можно предположить, что аналогичные процессы, которые приводят к выбросу пыли разной концентрации в разных соотношениях, связаны с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом в базе данных. Например, соотношение запыленности, создаваемое разными марками одного и того же инструмента или инструментами с разным износом и износом, связано с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом.

Обозначение групп

Если описать набор данных с помощью уравнения (1) или (2), то окажется, что концентрация вдыхаемой пыли является единственной наиболее важной переменной (прил. R 2 = 0,585) для вдыхаемой пыли: k = 0,594 и C 0 = -0,990. Систематическое включение переменных , рабочая активность и , материал приводит, например, к группе 2-B ( высокотемпературная обработка с металлом ), которая описывается заметно разными коэффициентами k = 0,759 и ° C. 0 = -0,687. Все другие группы в этом систематическом подходе объединяют слишком много различных процессов образования пыли и, таким образом, приводят к коэффициентам, аналогичным коэффициентам общего набора данных.Таблицы 2 и 3 демонстрируют, что важно выйти за рамки таких больших групп, и что подгруппы α, β, γ, δ и η, которые являются подгруппами группы 2-B, показывают большое разнообразие коэффициентов.

К сожалению, не существует систематического способа формирования групп, как в таблице 3. Одна из причин заключается в том, что техническая информация в базе данных включает только некоторые аспекты процесса образования пыли. Следует указать более конкретную информацию, такую ​​как инструменты для обработки, размер зерна наждачной бумаги, типы шлифовальных станков или полотна пил.Использование смазочных материалов - еще один важный пример отсутствия информации, поскольку они уменьшают трение и, следовательно, количество частиц, образующихся при механической обработке / абразивной обработке (Vaaraslahti et al. , 2005). Включение этой информации может помочь в систематическом выявлении групп в будущем.

Применение результатов

Учитывая неоднородность сформированных групп, нужно быть осторожным при использовании параметров модели в токсикологическом или эпидемиологическом анализе без тщательной проверки применимости.Например, все результаты этой работы действительны только для процессов пылеобразования в немецкой промышленности в период с 1998 по 2016 год и условий труда, описанных в предыдущих разделах.

Если вычислить ln ( c R ) из коэффициентов регрессии в таблице 2 для данной группы и ln ( c I ), то результат будет иметь доверительный интервал ± 1,96 · с Подходит для (ln ( c R )). Эта дисперсия должна быть добавлена ​​к другим источникам неопределенности для данного набора данных по вдыхаемой пыли, таким как неопределенность измерения и аналитическая неопределенность.Кроме того, необходимо учитывать, что меньшее значение с Fit действительно только около среднего значения ln ( с I ).

Качество анализа описывается коэффициентом корреляции, который увеличивается с повышением качества описания. Лучшее описание данных дают группы α – η в таблицах 2 и 3. Для этих групп регрессия составляет 73–83% дисперсии данных, и они составляют основной результат этого исследования (прил. R 2 с 0,733 до 0,835). Благодаря подробной информации о рабочих мероприятиях и материалах в Таблице 3, возможно, удастся подтвердить коэффициенты для групп α – η в экспериментальных исследованиях в будущем.

Для оценки вдыхаемой фракции в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3. Если рассматриваемое условие воздействия не может быть найдено в этой группе, можно прибегнуть к объединенные группы с 1-А по 6-Б.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования , рабочая деятельность (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах. Поскольку эти группы являются всеобъемлющими, всегда должна быть возможность выбрать одну из них, поэтому не рекомендуется использовать функцию преобразования для всего набора данных (группа 0 в таблице 2).

Основная проблема при использовании функций преобразования состоит в том, чтобы найти группу, которая совпадает с рассматриваемыми условиями воздействия.При переходе от эвристических групп к объединенным группам и рабочей деятельности или материал группа обязательно включает ситуации воздействия, которые отличаются от рассматриваемой. Поэтому предлагаемые функции преобразования наиболее полезны в контексте средних рисков для большого количества рабочих мест. Отдельные ситуации, которые входят в эти большие группы, могут значительно отличаться, и тщательное рассмотрение условий воздействия более важно, чем анализ или условия ошибки в таблице 2.Хорошо известно, например, что древесная пыль преимущественно состоит из вдыхаемой пыли. Поэтому не рекомендуется использовать материал группы A с преобладанием минералов, хотя некоторые размеры древесины включены в ее подгруппу «другие». Это предполагает, что древесная пыль сопоставима с пылью с преобладанием минералов, что неверно. Как следствие, это исследование не может делать предположений о доле вдыхаемой древесной пыли.

Сравнение с литературой

Сравнение результатов этого анализа с другими исследованиями показывает, что последние часто предполагают один фактор для c R / c I (т.е., линейная зависимость), а не функция, такая как уравнение (1). В любом случае настоящий анализ может служить дополнительной информацией в таких исследованиях, как Dahmann et al. (2007), где данные по вдыхаемой и вдыхаемой пыли на бывших урановых рудниках были восстановлены путем проведения измерений с использованием исторического оборудования.

Другой пример - исследование Jenkins et al. (2005), где показано, что дым от газовой дуговой сварки содержит в основном частицы размером <1 мкм и, следовательно, большую часть респирабельной пыли.Другие исследования показывают, что количество вдыхаемой пыли составляет от 50 до 60% для различных сварочных процессов (Dasch and D’Arcy, 2008; Tsai et al. , 2011). Группа γ, , сварка , подтверждает такие количества в диапазоне 0,65 мг м −3 c I ≤ 1,55 мг м −3 с использованием коэффициентов таблицы 2. Кроме того, мы нашли для группы γ скорректированный R 2 = 0,766 с учетом 9 различных сварочных процессов и 1126 параллельных измерений.Это соответствует результатам Lehnert et al. (2012), который определил скорректированное значение R 2 = 0,79 (для измерений с использованием пробоотборника GSP) в результате множественного линейного регрессионного анализа с учетом пяти различных сварочных процессов и 241 измерения.

Notø et al. (2016) определил соотношение c R / c I ≈ 0,085 в «производстве цемента» с скорректированным R 2 = 0.78 ( п = 112). Это включает рабочих операций , таких как дробление, измельчение и фрезерование. Для этих условий работы у нас есть только неспецифические группы, такие как механообработка / абразивные методы (4) или с преобладанием минералов (A) с коэффициентами: k ≈ 0,58, C 0 = -1,0. Для этих коэффициентов соотношение c R / c I ≈ 0,085 возможно только для c I > 30 мг м −3 .

Также невозможно определить эвристические группы, такие как измельчение гипса и кварцевого песка, обработка глины или погрузка цемента, как в более ранних исследованиях Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996). Количество измерений, которые используются во время этих ранних исследований, варьируется от 2 до 14, поэтому определенные отношения c R / c I очень специфичны для соответствующих условий измерения.Отношения 0,19 ≤ c R / c I ≤ 0,26 из более раннего исследования достигаются с использованием общих коэффициентов всего набора данных: k ≈ 0,58, C 0 = −1,0 в диапазоне 2,2 мг · м −3 > c I > 5,0 мг · м −3 .

Резюме и заключение

Таким образом, можно было разработать функции преобразования для оценки вдыхаемой фракции вдыхаемой пыли на основе 15 120 пар данных.Объем данных, которые были проанализированы с учетом множества различных видов деятельности и различных типов материалов, создает хорошую основу для поддержки специалистов по гигиене труда и специалистов по оценке рисков и дает возможность оценить концентрацию вдыхаемой пыли, когда только измерения вдыхаемой фракции и достаточно информации о ней. рабочий сценарий и рабочий материал имеется. С помощью данных функций преобразования можно оценить недостающие концентрации для ретроспективного анализа, который часто требуется для оценки профессиональных заболеваний или для эпидемиологических исследований.

Что касается функций преобразования, это исследование предполагает, что данные, как правило, должны описываться уравнением (1) или (2) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0. Однако уравнения дают только разумное описание, если выбираются конкретные условия воздействия, такие как рабочая деятельность и материал .

При определенных условиях работы, как описано в Таблице 3, можно выделить группы α – η, где 73–83% дисперсии данных приходится на функции регрессии, описанные в Таблице 2.Результаты других групп в этом исследовании менее конкретны, и поэтому оценка концентрации вдыхаемой пыли по измерениям вдыхаемой пыли связана с большей неопределенностью.

На рис. 4 и в таблице 2 показано, что каждая эвристическая группа имеет свою уникальную функцию преобразования, и чем больше информации об измерениях пыли доступно для расчета, тем меньше ошибка и неопределенность.

Для оценки данных в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3 и объединенных групп 1-A в 6-B.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования рабочей деятельности (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах.

Финансирование

Первый автор (C.W.) был профинансирован за счет гранта Немецкого социального страхования от несчастных случаев.

Благодарности

Авторы благодарят Немецкое социальное страхование от несчастных случаев за предоставленные данные.Все авторы внесли существенный вклад в работу и одобрили окончательную версию рукописи. Они также соглашаются взять на себя ответственность за работу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении материала, представленного в этой статье. Его содержание, включая любые высказанные мнения и / или выводы, принадлежит исключительно авторам.

Список литературы

Андерссон

L

,

Bryngelsson

IL

,

Ohlson

CG

et al.(

2009

)

Воздействие кварца и пыли на шведских чугунолитейных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

6

:

9

-

18

.

Барбоса-Кановас

GV

,

Ортега-Ривас

E

,

Juliano

P

et al. (

2005

)

Пищевые порошки: физические свойства, обработка и функциональность

.

Нью-Йорк

:

Kluwer Academic / Plenum Publishers

.стр.

180

-

93

. ISBN: 0-387-27613-0.

Barig

A

,

Blome

H

. (

1999

)

Allgemeiner Staubgrenzwert, Teil 1: Allgemeines

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

59

:

261

-

5

.

Baur

X

. (

2013

)

Berufskrankheiten der 4er-Gruppe der BKV-Anlage (Atemwege / Lunge)

. В: Будник Л.Т., Грот К., Ольденбург М., Попп В. и Вегнер Р., редакторы.

Arbeitsmedizin

.

Гейдельберг

:

Спрингер

. стр.

123

-

35

.

Бендер

F. H

. (

2005

).

Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen, Sachkunde für Naturwissenschaftler

.

Dritte, durchgehend aktualisierte Auflage

Weinheim

:

Wiley-VCH

. стр.

55

-

9

.

Burstyn

I

,

Teschke

K

,

Kennedy

SM

.(

1997

)

Уровни воздействия и определение воздействия вдыхаемой пыли в пекарнях

.

Ann Work Expo Health

;

41

:

609

-

24

.

Coenen

W

. (

1981

)

Beschreibung der Erfassungs- und Durchgangsfunktion von Partikeln bei der Atmung — messtechnische Realisierung

.

Staub Reinhalt Luft

41

:

472

-

9

.

Dahmann

D

,

Bauer

HD

,

Stoyke

G

.(

2007

)

Ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и мышьяка на бывших немецких урановых рудниках SAG / SDAG

.

Int Arch Occup Environ Health

;

81

:

949

-

58

.

Dasch

J

,

D’Arcy

J

. (

2008

)

Физико-химические характеристики взвешенных в воздухе частиц в результате сварочных работ на автомобильных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

444

-

54

.

Deutsches Institut für Normung

. (

2003

)

DIN 8580: 2003. Fertigungsverfahren, Begriffe, Einteilung

.

Берлин

:

Deutsches Institut für Normung

.

Draper

NR

,

Smith

H

. (

1998

)

Прикладной регрессионный анализ

.

Нью-Йорк

:

Wiley & Sons

.ISBN 0-471-17082-8.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1993

)

EN 481: 1993-09, Атмосфера на рабочем месте: определения фракции размера для измерения взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1995

)

EN 689: 1995, Атмосфера на рабочем месте - руководство по оценке воздействия при вдыхании химических агентов для сравнения с предельными значениями и стратегией измерения

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2012

)

EN 1540: 2012-03, Воздействие на рабочем месте - терминология

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014a

)

EN 13205 Часть 1–6, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014b

)

EN: 13205-2: 2014, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц - Часть 2: Лабораторные испытания производительности, основанные на определении эффективности отбора проб

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Габриэль

S

,

Коппиш

D

,

Диапазон

D

.(

2010

)

MGU - система мониторинга для сбора и документирования достоверных данных о воздействии на рабочем месте

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

70

:

43

-

9

.

Goudeli

E

,

Eggersdorfer

ML

,

Pratsinis

SE

. (

2015

)

Коагуляция-агломерация фрактальных частиц: структура и самосохраняющееся распределение по размерам

.

Langmuir

;

31

:

1320

-

7

.

Hahn

J-U

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Neuer A-Staub-Grenzwert — Aspekte für dessen Anwendung

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

71

:

429

-

32

.

Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften

. (

1996

)

Stäube an Arbeitsplätzen in der DDR — Umrechnungsfaktoren der Meßverfahren

.В Ziem H, Plitzko S, Thürmer H, Pfeiffer W, Kupfer J, редакторы.

Meßergebnisse für Mineralische (asbestfreie) Stäube, Bewertung; Отчет BIA 5/96

. BIA-Report, Санкт-Августин: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften; С.

62

-

78

.

Международная организация по стандартизации

. (

1995

)

ISO 7708: 1995, Качество воздуха - определение фракции размера частиц для отбора проб, связанных со здоровьем

.

Женева

:

Международная организация по стандартизации

.

Janssen

J

,

Laatz

W

. (

2017

).

Statistische Datenanalyse mit SPSS: Eine anwendungsorientierte Einführung in das Basissystem und das Modul Exakte Test

.

Берлин

:

Springer Gabler Verlag

. ISBN 978-3-662-53476-2.

Дженкинс

NT

,

Пирс

WM-G

,

Игар

TW

. (

2005

)

Гранулометрический состав испарений металлического газа и порошковой сварочной проволоки

.

Weld J

;

84

:

156

-

63

.

Корчинский

РЭ

. (

2011

)

Воздействие пыли и контроль вентиляции в крематории

.

Appl Occup Environ Hyg

;

12

:

122

-

5

.

Lehnert

M

,

Pesch

B

,

Lotz

A

et al. ;

Исследовательская группа Велдокса

. (

2012

)

Воздействие вдыхаемых, вдыхаемых и сверхмелкозернистых частиц сварочного дыма

.

Ann Occup Hyg

;

56

:

557

-

67

.

Лилиенберг

L

,

Брисман

Дж

. (

1994

)

Мучная пыль в пекарнях - сравнение методов

.

Ann Occup Hyg

;

38

:

571

-

5

.

Linnainmaa

M

,

Laitinen

J

,

Leskinen

A

et al. (

2007

)

Лабораторные и полевые испытания методов отбора проб вдыхаемой и вдыхаемой пыли

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

28

-

35

.

Мартин

JR

,

Zalk

DM

. (

2011

)

Сравнение методов отбора проб общей пыли / вдыхаемой пыли для оценки переносимой по воздуху древесной пыли

.

Appl Occup Environ Hyg

;

13

:

177

-

82

.

Mattenklott

M.

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Probenahme und analytische Bestimmung von granulären biobeständigen Stäuben (GBS)

.

Gefahrs Reinhalt Luft

;

10

:

425

-

8

.

Möhlmann

С

. (

2005

)

Staubmesstechnik — damals bis heute

.

Gefahrst Reinhaltr Luft

;

5

:

191

4

.

Notø

HP

,

Nordby

KC

,

Eduard

W

. (

2016

)

Взаимосвязь между личными измерениями «общего» содержания пыли, вдыхаемых, грудных и вдыхаемых аэрозольных фракций в цементной промышленности

.

Ann Occup Hyg

;

60

:

453

-

66

.

Sachs

L

. (

1999

).

Ангевандте Статистик

.

Берлин-Гейдельберг-Нью-Йорк

:

Springer Verlag

. ISBN 978-3-662-05750-6.

Tsai

PJ

,

Vincent

JH

,

Wahl

G

et al. (

1995

)

Воздействие вдыхаемого и общего аэрозоля на производстве при производстве первичного никеля

.

Occup Environ Med

;

52

:

793

-

9

.

Цай

P-J

,

Вернер

MA

,

Винсент

JH

et al. (

2011

)

Воздействие никельсодержащего аэрозоля на рабочих в двух гальванических цехах: сравнение вдыхаемого и общего аэрозоля

.

Appl Occup Environ Hyg

;

11

:

484

-

92

.

Vaaraslahti

K

,

Keskinen

J

,

Giechaskiel

B

et al.(

2005

)

Влияние смазки на образование наночастиц выхлопных газов дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях

.

Environ Sci Technol

;

39

:

8497

-

504

.

Верма

ДК

. (

1984

)

Вдыхаемая, общая и вдыхаемая пыль: полевое исследование

.

Ann Occup Hyg

;

28

:

163

-

72

.

Винзентс

PS

,

Thomassen

Y

,

Hetland

S

.(

1995

)

Метод установления ориентировочных пределов профессионального воздействия для вдыхаемой пыли

.

Ann Occup Hyg

;

39

:

795

-

800

.

Weggeberg

H

,

Føreland

S

,

Buhagen

M

et al. (

2016

)

Многоэлементный анализ взвешенных в воздухе твердых частиц при различных рабочих задачах во время восстановительных работ в подводном туннеле

.

J Occup Environ Hyg

;

13

:

725

-

40

.

Вернер

MA

,

Копье

TM

,

Винсент

JH

. (

1996

)

Исследование влияния введения стандартов аэрозолей на рабочем месте, основанных на вдыхаемой фракции

.

Аналитик

;

121

:

1207

-

14

.

ВОЗ - Департамент гигиены труда и окружающей среды по охране окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.(

1999

)

WHO / SDE / OEH / 99.14, Предотвращение и контроль опасностей в производственной среде: переносимая по воздуху пыль

.

Женева

:

Гигиена труда и окружающей среды Департамент защиты окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени Британского общества гигиены труда.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /), который разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Оценка воздействия вдыхаемой пыли от воздействия вдыхаемой пыли | Анналы рабочих воздействий и здоровья

Аннотация

В области безопасности и гигиены труда лишь ограниченное количество исследований посвящено преобразованию вдыхаемой пыли в вдыхаемую. Это преобразование очень важно для ретроспективной оценки уровней воздействия или профессиональных заболеваний.По этой причине в данном исследовании обсуждается возможность превращения вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Для определения функций преобразования из вдыхаемой в вдыхаемую фракцию пыли с помощью регрессионного анализа исследуются 15 120 параллельных измерений в базе данных о воздействии MEGA (которая поддерживается Институтом безопасности и гигиены труда Немецкого социального страхования от несчастных случаев). Для этого весь набор данных разбивается на факторы, влияющие на рабочую деятельность и материал. Вдыхаемая пыль является наиболее важной предсказательной переменной и имеет скорректированный коэффициент детерминации, равный 0.585 ( R 2 с поправкой на размер выборки). Дальнейшее улучшение модели достигается, когда набор данных разделен на шесть рабочих операций и три группы материалов (например, высокотемпературная обработка , прил. R 2 = 0,668). Комбинация этих двух переменных приводит к группе данных, связанных с высокотемпературной обработкой с металлом , что дает лучшее описание, чем весь набор данных (скорректированный R 2 = 0.706). Хотя дальнейшее систематическое уточнение этих групп невозможно, методом проб и ошибок было сформировано семь улучшенных групп с прил. R 2 между 0,733 и 0,835: пайка , литье (металлообработка) , сварка , высокотемпературная резка , пескоструйная очистка , долбление / тиснение и волочение проволоки . Функции преобразования для семи групп являются подходящими кандидатами для восстановления данных и ретроспективной оценки воздействия.Однако это ограничивается тщательным анализом условий труда. Все функции преобразования являются степенными функциями с показателями от 0,454 до 0,946. Таким образом, настоящие данные не подтверждают предположение, что вдыхаемая и вдыхаемая пыль в целом линейно коррелированы.

Введение

Пыль широко распространена на рабочих местах в различных отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, литейная, химическая и пищевая промышленность, обработка камня и дерева.Пыль может состоять из различных материалов, таких как минералы, металлические и органические частицы, которые могут сильно различаться по размеру, форме и плотности. В зависимости от аэродинамического диаметра частицы могут достигать различных областей дыхательных путей и относиться к фракциям вдыхаемой, грудной или вдыхаемой пыли (Европейский комитет по стандартизации (1993), EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995; ВОЗ, 1999 г.). Наиболее крупные частицы можно вдохнуть и оседать в дыхательных путях внегрудной области между ртом, носом и гортань (ВОЗ, 1999).Международные стандарты (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995) определяют массовую долю вдыхаемых частиц с помощью функции разделения I = 50 * (1 + exp [-0,06 * D]), где I - процентное содержание частиц с аэродинамическим диаметром D в мкм. Это соглашение определено для D ≤ 100 мкм. Другими словами, вдыхаемая фракция пыли состоит из частиц с аэродинамическим диаметром до 100 мкм (ISO 7708: 1995; Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-2: 2014a, b).Более мелкие частицы могут достигать газообменной области легких и образовывать респирабельную фракцию пыли. Говоря о размере частиц, предел проникновения в альвеолярную область составляет от 10 до 15 мкм (ВОЗ, 1999; EN 13205-2: 2014a, b).

Если частицы пыли не могут быть выдохнуты или удалены из дыхательных путей, они могут оставаться в одном месте в течение длительного времени и могут причинить серьезный вред. Неблагоприятные последствия для здоровья, вызываемые пылью, включают, например, аллергические реакции, пневмокониоз (особенно силикоз), рак и сердечные заболевания (Verma, 1984; ВОЗ, 1999; Baur, 2013).Часто вдыхаемые частицы связаны с дополнительным риском из-за наличия опасных веществ. Металлическая пыль часто содержит токсичные соединения, такие как свинец, ртуть, никель, хром или кадмий, которые, например, могут вызывать фиброз легких и одышку (ВОЗ, 1999; Бендер, 2005).

Зная об этих связанных со здоровьем эффектах, вызываемых профессиональной пылью разного размера, измерение различных фракций пыли в рабочей среде приобрело дополнительную важность для оценки воздействия и риска для рабочих за последние несколько лет.Исторически сложилось так, что измерения пыли в Германии в основном были ориентированы на фракцию вдыхаемой пыли, которая измерялась и оценивалась в соответствии с международными стандартами (EN 481: 1993-09; ISO 7708: 1995). Введение законного предельного значения (максимальная концентрация на рабочем месте [MAK]) для вдыхаемой пыли в 1973 году и последующее снижение пределов профессионального воздействия в Германии (Barig and Blome, 1999; Hahn and Möhlmann, 2011; Ausschuss für Gefahrstoffe, 2014) стимулировали измерения вдыхаемой фракции с сопутствующим увеличением количества доступных данных о воздействии.Таким образом, в первые годы измерения пыли отбирались в основном пробы вдыхаемой пыли, тогда как количество измерений вдыхаемой пыли увеличивалось после введения предельного значения, превышая годовое количество измерений вдыхаемой пыли, что приводило к большему количеству данных для вдыхаемой пыли. Увеличение количества вдыхаемой пыли не было уникальным явлением для Германии, также существовала международная тенденция к измерению не только фракции вдыхаемой пыли. Это также было вызвано развитием технологии пробоотборников.Хотя оценка текущего воздействия улучшилась, ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой пыли остается проблематичной, если доступны только исторические данные по вдыхаемой пыли. Поэтому возможность математического преобразования измеренной концентрации вдыхаемой пыли в концентрацию вдыхаемой пыли очень желательна для оценки опасности или исследования профессиональных заболеваний. Дальнейшие проблемы возникают при эпидемиологических исследованиях, особенно когда эти исследования используются для определения предельных значений.

Различные исследования внесли свой вклад в дискуссии, которые касаются наличия различных фракций пыли в отдельных типах отраслей промышленности. В этих исследованиях часто сравниваются коэффициенты пересчета между «общей» и «вдыхаемой» пылью в конкретных типах производств (Tsai et al. , 1995; Vinzents et al., 1995; Werner et al. , 1996; Tsai et al. , 2011), либо сравниваются характеристики различных систем измерения (Lilienberg and Brisman, 1994; Linnainmaa et al., 2007; Мартин и Зальк, 2011). Лишь ограниченное количество исследований было посвящено превращению вдыхаемой пыли в пригодную для вдыхания. Исследование Dahmann et al. (2007) предпринята попытка реконструировать экспозицию вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и тяжелых металлов на бывших урановых рудниках путем выполнения параллельных измерений с использованием оригинального оборудования для отбора проб вместо расчета концентраций пыли с помощью функции преобразования. Notø et al. (2016) определил коэффициент 0.085 для вдыхаемой и вдыхаемой пыли в цементной промышленности. В другом исследовании (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996) были определены соотношения вдыхаемой и вдыхаемой пыли для конкретных рабочих действий, таких как измельчение гипса (0,19), измельчение и транспортировка кварцевого песка (0,26), обработка глины (0,20) и погрузка цемента (0,21). . Кроме того, было исследовано воздействие вдыхаемых и вдыхаемых частиц сварочного дыма (Lehnert et al. , 2012) и конкретных рабочих мест в различных крематориях (Korczynski, 2011).Из этих нескольких примеров видно, что рабочая активность и материал являются важными переменными при определении отношения между вдыхаемой и вдыхаемой пылью. Большинство этих исследований предполагают линейную зависимость и рассчитывают коэффициенты пересчета.

В этом исследовании анализируется закрытая база данных MEGA с данными о воздействии, полученными в результате наблюдательной деятельности Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Gabriel et al. , 2010). MEGA была основана в 1972 году и предназначена для оценки профессиональных заболеваний, анализа опасностей и воздействия на конкретных рабочих участках, а также анализа воздействия опасных веществ на рабочих местах в зависимости от времени.База данных содержит более 3 миллионов наборов данных о воздействии примерно 870 опасных веществ, включая информацию об используемых системах измерения, условиях работы, аналитических методах и характеристиках участков измерения. Публикации статистических оценок базы данных MEGA можно найти по адресу https://www.dguv.de/ifa/gestis/expositionsdatenbank-mega/expositionsdaten-aus-mega-in-publikationen/index-2.jsp.

Данные о воздействии пыли в базе данных MEGA анализируются в этом исследовании, чтобы определить возможную связь между результатами измерения вдыхаемой и вдыхаемой пыли в зависимости от рабочей среды и материалов.

Материалы и методы

Выбор данных

База данных MEGA содержит независимые наборы данных для измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Это исследование начинается с записей с 1961 по 2016 год, которые содержат 103 825 наборов данных для вдыхаемой пыли и 222 501 набор данных для вдыхаемой пыли.

Во-первых, измерения исключаются, если

  • продолжительность измерения <2 ч,

  • концентрация ниже предела количественного определения, и

  • измеренные концентрации вдыхаемой пыли> 100 мг · м −3 или вдыхаемой пыли> 10 мг · м −3 .

С этими ограничениями было исключено 26 337 пар вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Пределы продолжительности измерения и диапазона концентраций приводят к значениям, которые являются репрезентативными для рабочих условий. Эффект включения образцов выше пороговых значений концентрации обсуждается в разделе «Результаты». Согласно европейскому стандарту EN 689: 1995 минимальное количество проб, которое необходимо отобрать в течение рабочей смены с постоянной экспозицией, зависит от продолжительности отбора проб.Если продолжительность отбора проб больше или равна 2 часам, достаточно одного измерения (Европейский комитет по стандартизации (1995), EN 689: 1995).

Во-вторых, пары ингаляционных и вдыхаемых измерений формируются, если:

  • измерение было выполнено в один и тот же день и время (время начала и окончания обоих измерений не отличается более чем на 5 мин),

  • измерения имеют тот же промышленный сектор, номер отчета, тип отбора проб и рабочую деятельность,

  • концентрация вдыхаемой пыли c R не превышает концентрации вдыхаемой пыли c I .

По этим критериям были исключены 2704 пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли. Промышленный сектор описывает тип отрасли, в которой проводятся измерения, например, горнодобывающая промышленность, производство бетонных изделий, литейное производство или керамическая промышленность. Переменная рабочая активность объединяет задачу и процесс. Тип отбора проб описывает, был ли образец взят индивидуальным или стационарным. Для индивидуального отбора проб также описывается точное положение системы, например, за защитным экраном для сварки или перед защитным экраном (если применимо).

Хотя пары вдыхаемой и вдыхаемой пыли ранее не связаны в базе данных, риск образования неправильных пар очень низок. Пары формируются систематически с помощью 12 переменных, например:

Систематическое спаривание на основе программного обеспечения было также проверено первым автором для случайной подвыборки. Поскольку неправильное объединение измерений приведет к неправильному соотношению фракций пыли и, в худшем случае, к неправильным функциям преобразования, этому важному моменту исследования было уделено особое внимание.

Вдыхаемая пыль - это разновидность вдыхаемой пыли. Следовательно, измерения с c R > c I могут быть вызваны неправильным отбором проб, пространственной изменчивостью концентраций пыли или могут быть результатом движения частиц и тепловых эффектов. Этот критерий влияет только на 592 пары измерений.

Если объединить наборы данных о вдыхаемых и вдыхаемых фракциях пыли с учетом описанных требований, можно сформировать новый набор данных, состоящий из 15 120 пар, собранных в период с 1989 по 2016 годы.Используемые данные собраны в 818 различных отраслях промышленности. Большинство значений концентрации пыли регистрируется за 2-часовые измерения ( n = 9648).

Измерительные системы

В таблице 1 перечислены наиболее часто используемые системы отбора проб для параллельных измерений вдыхаемой и вдыхаемой пыли. В качестве дополнительной информации приводится частота дискретизации каждой системы и тип выборки.

Таблица 1. Системы отбора проб

и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л / мин) FSP-2 (2 л / мин) 495 Personal
GSP-10 (10 л / мин) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Персональный
GSP-10 (10 л мин − 1) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный
Таблица 1

Системы отбора проб и частоты отбора проб, используемые для обеих фракций пыли при параллельных измерениях.

Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) PM4-F (66,7 л / мин) 169 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л / мин) FSP-10 (10 л / мин) 5273 Personal
GSP (3.5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1822 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) 1) PM4-F (66,7 л / мин) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 799 Стационарный
Пробоотборник вдыхаемой пыли (частота отбора проб) . Пробоотборник респирабельной пыли (частота отбора проб) . . Тип отбора проб .
VC-25 G (375 л мин − 1) VC-25 F (375 л мин − 1) 3788 Стационарный
VC-25 G (375 л мин − 1) ) ПМ4-Ф (66.7 л мин − 1) 169 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 1298 Стационарный
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 5273 Personal
GSP (3,5 л мин − 1) FSP-2 (2 л мин − 1) 495 Personal
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л мин − 1) 854 Стационарный
GSP-10 (10 л мин − 1) FSP-10 (10 л / мин) 1822 Personal
GSP-10 (10 л / мин) PM4-F (66.7 л мин − 1) 155 Стационарный
PM4-G (66,7 л мин − 1) PM4-F (66,7 л мин − 1) 799 Стационарный

Все пробоотборники, используемые в этом исследовании, прошли валидацию в соответствии с международными стандартами EN 13205 и Европейским комитетом по стандартизации (2012), EN 1540 для проверки производительности пробоотборника: систематическое отклонение пробоотборника, погрешность измерения, диапазон измерения, точность и влияние основных влияющих переменных. (е.грамм. размер частиц, состав частиц, масса аэрозоля и вариации скорости отбора проб) (Европейский комитет по стандартизации (2014a, b), EN 13205-1: 2014a, b). Кроме того, использование проверенных измерительных систем является обязательным требованием базы данных MEGA.

Пробоотборники VC-25 и PM4 можно использовать только для стационарных измерений. Пробоотборники GSP и FSP можно использовать как для стационарных, так и для персональных измерений (Mattenklott and Möhlmann, 2011). Пробоотборники VC-25 и PM4 используются с двумя разными головками для отбора проб.В таблице 1 эти пробоотборные головки характеризуются знаком «G» для вдыхаемой пыли и «F» для вдыхаемой пыли. VC-25 G и PM4-G собирают пыль через отверстие с кольцевой щелью со скоростью аспирации 1,25 м / с −1 независимо от частоты отбора проб и ориентации (Coenen, 1981; Riediger, 2001). Что касается вдыхаемой пыли, частицы с аэродинамическим диаметром 10 мкм собираются с помощью VC-25 G примерно до 80%, от 20 мкм до примерно 70% и от 50 мкм до примерно 55% (Coenen, 1981). Частицы, отобранные с помощью VC-25 F, собираются через кольцевую щель, а отделение респирабельной фракции пыли выполняется путем столкновения с крупными частицами (Siekmann, 1998).Отделение вдыхаемой фракции пыли с помощью пробоотборника PM4-F осуществляется с помощью циклонного предварительного сепаратора (Siekmann, 1998). Благодаря сравнительно высокой частоте дискретизации VC-25 и PM4 могут быть достигнуты более низкие пределы обнаружения (Möhlmann, 2005).

VC-25 также используется в качестве эталонного метода для измерения вдыхаемой пыли (Riediger, 2001). Головки для отбора проб GSP для скорости отбора проб 3,5 и 10 л / мин –1 , соответственно, были сконструированы для достижения максимального соответствия эталонному методу (VC-25 G) (Riediger, 2001).

В принципе возможно, что в пределах, установленных стандартами валидации, некоторые системы измерения более чувствительны, чем другие. Однако, если все системы применяются с одинаковой вероятностью во всех ситуациях измерения, эти различия не повлияют на средние значения анализа. Таким образом, визуальным осмотром диаграмм рассеяния было подтверждено, что применение измерительных систем равномерно распределено по всей рабочей деятельности и всем отделам измерения.Поскольку последние сосредоточены на определенных пылевых материалах, это показатель того, что группы материалов также не подвержены смещению из-за использования измерительного оборудования.

Статистические и математические методы

Все статистические анализы выполняются с использованием статистического программного обеспечения IBM SPSS statistics, версия 23 (IBM Corp.). Все тесты, упомянутые в этом разделе, описаны в статистических текстах (Sachs, 1999; Janssen and Laatz, 2017). Для всех тестов уровень значимости установлен на α = 0.05.

Для измерений концентрации в этом исследовании гипотеза логнормального распределения не может быть отклонена на уровне значимости 0,05 с использованием скорректированного по Лиллиефору критерия Колмогорова – Смирнова (Sachs, 1999). Это соответствует другим исследованиям (Burstyn et al. 1997; Andersson et al. , 2009; Lehnert et al. , 2012; Weggeberg et al. , 2016), поэтому данное исследование предполагает корреляцию между ln ( c R ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли) и ln ( c I ) (натуральный логарифм концентрации вдыхаемой пыли):

, где k и C 0 - наклон и точка пересечения, которые можно определить с помощью регрессионного анализа.Результаты для k и C 0 приведены с их стандартными ошибками (сравните результаты, Таблица 2). Более важным для ретроспективного анализа является стандартная ошибка подобранной функции регрессии s Fit (ln ( c R )). Это можно использовать для расчета доверительных интервалов для функции регрессии при заданном ln ( c I ) (Draper and Smith, 1998). Наименьшие значения с Fit получены для среднего значения ln ( c I ), а наибольшие значения получены при крайних значениях ln ( c I ).Поэтому мы даем диапазон с Подгонка для каждого регрессионного анализа.

Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартных ошибок для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в пределах группы 1–6 для рабочего действия , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материала , а также эвристические группы α – η, включая названия групп, как определено в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
Таблица 2.

Коэффициенты регрессии k , C 0 со стандартными ошибками для уравнения (1), диапазон стандартные ошибки для функции регрессии с Fit (ln ( c R )) в группах 1–6 для рабочей активности , группы A – C для материала , объединенные группы из рабочих действий и материалов , и эвристические группы α – η, включая имена групп, определенные в таблице 3.

) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028
) / хранение C 0,0179 0,5120549–0,1660 −0,716 ± 0,028 0,17 ± 0,0179
ID . Группа . . р . прил. 2 . К 0 . к . s Fit (ln ( c R )) . Функция преобразования .
0 Полный набор данных 15120 0,765 0,585 -0,990 ± 0,006 0,594 ± 0,004 0,0092–0,0400 c (I) 0,594 c (I) * e − 0,990
Производственная деятельность
1 . Обработка поверхностей735 0,540 −1,046 ± 0,024 0,500 ± 0,016 0,0427–0,1396 c (R) = c (I) 0,500 * e − 1,046
2 Высокотемпературная обработка 0,818 0,668 −0,751 ± 0,011 0,729 ± 0,009 0,0184–0,0708 c (R) = c (I) 0,729 * e − 0,751
3 3473 0.791 0,626 −1,093 ± 0,012 0,586 ± 0,008 0,0192–0,0698 c (R) = c (I) 0,586 * e − 1,093
4 80 Методы обработки / абразивная обработка 0,776 0,602 −1,031 ± 0,016 0,578 ± 0,013 0,0169–0,0553 c (R) = c (I) 0,578 * e − 1,031
5 0,774 0.599 −1,037 ± 0,011 0,579 ± 0,007 0,0272–0,1071 c (R) = c (I) 0,579 * e − 1,037
6 Прочие 1880 0,5 -1,100 ± 0,016 0,593 ± 0,011 0,0275–0,1106 c (R) = c (I) 0,593 * e-1,100
Материал
A С преобладанием минералов 9315 0.785 0,616 −1,058 ± 0,007 0,581 ± 0,005 0,0119–0,0512 c (R) = c (I) 0,581 * e − 1,058
B с преобладанием металлов 52 0,748 0,559 −0,851 ± 0,010 0,614 ± 0,008 0,0146–0,0531 c (R) = c (I) 0,614 * e − 0,851
с преобладанием волокон 0,761 0.578 −1,176 ± 0,031 0,614 ± 0,023 0,0543–0,1977 c (R) = c (I) 0,614 * e − 1,176
Объединенные группы
(1-A) Обработка поверхности - с преобладанием минералов 540 0,756 0,571 -1,043 ± 0,059 c (R) = c (I) 0,512 * e − 1,043
(2-B) Высокотемпературная обработка - с преобладанием металла 2265 0,840 0,706 −0,687 ± 0,013 0,758 ± 0,010 0,0268–0,0961 c (R) = c (I) 0,758 * e − 0,687
(4-A) Механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов 2632 0,802 0,643 -1,015 ± 0.026 0,595 ± 0,017 0,0227–0,0732 c (R) = c (I) 0,595 * e − 1,015
(6-B) Другое - с преобладанием металлов 331 0,779 0,608 −0,898 ± 0,068 0,618 ± 0,054 0,0608–0,1910 c (R) = c (I) 0,618 * e − 0,898
Эвристические группы
α Пайка 34 0.917 0,835 −0,559 ± 0,074 0,946 ± 0,073 0,1634–0,4417 c (R) = c (I) 0,946 * e − 0,559
β Литье (металлообработка) 77 0,877 0,767 −0,430 ± 0,058 0,913 ± 0,049 0,0857–0,2322 c (R) = c (I) 0,913 * e − 0,430
γ Сварка 0,875 0,766 −0.601 ± 0,018 0,803 ± 0,014 0,0297–0,1005 c (R) = c (I) 0,803 * e − 0,601
δ Высокотемпературная резка 176 0,897 0,750 ± 0,028 0,0832–0,2832 c (R) = c (I) 0,750 * e − 0,716
ε Пескоструйная очистка 57 0,907 0,817 1,107 ± 0,080 0.724 ± 0,045 0,1847–0,4479 c (R) = c (I) 0,724 * e − 1,107
ζ Долбление, тиснение 41 0,912 0,827 0,695 ± 0,050 0,2113–0,4946 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,264
η Протяжка проволоки 61 0,859 0,733 0,695 ± 0,054 0.1387–0,4000 c (R) = c (I) 0,695 * e − 1,028

Можно преобразовать уравнение (1) обратно в функцию исходных концентраций:

Кроме того, в уравнении ( 2) что c R стремится к нулю, если c I стремится к нулю. Это необходимое условие, поскольку c R c I . Также обратите внимание, что предположение о линейной зависимости между c R и c I включено в уравнения (1) и (2), если значение 1 включено в 95% доверительный интервал k .Предположение наихудшего случая c R = c I включено, если C 0 = 0 и k = 1.

В принципе, можно расширить уравнение (1 ) с дополнительными (линейными) членами для других независимых переменных, например, рабочее действие и материал . Однако очевидно, что c I зависит от рабочей активности и материала .Следовательно, невозможен полилинейный регрессионный анализ, который предполагает независимость его переменных. Измерительная система была исключена как переменная в предыдущем разделе, и было подтверждено также, что год измерения не влияет на измеренные концентрации (см. Результаты).

Необходимо сформировать взаимно независимые группы измеренных концентраций пыли для рабочего вида и материала .Внутри этих групп возможен регрессионный анализ (уравнение (1)). Критерий формирования этих групп в первую очередь основан на технической информации, имеющейся в базе данных. Этапы формирования группы, а также статистические тесты показаны на блок-схеме (рис. 1). Данные разделены на группы с различными видами деятельности на основе технических спецификаций производственных процессов (Deutsches Insitut für Normung (2003) (DIN) DIN 8580: 2003) или относительной энергоемкости процесса (например,грамм. сварка или использование быстро вращающихся абразивных инструментов). На следующем этапе весь набор данных делится на группы с различным материалом . На следующем этапе рабочая деятельность и группы материалов объединяются (рис. 1).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: тест Левена и графическая оценка, пост. hoc тесты: Games-Howell).

Рисунок 1.

Блок-схема этапов формирования группы и статистических тестов (для каждой группы распределения: Колмогоров – Смирнов, ANOVA: F -тест, критерий Краскала – Уоллиса, однородность дисперсии: критерий Левена и графическая оценка, post hoc тесты: Games-Howell).

Эта систематическая процедура приводит к группам парных измерений, которые подвергаются линейному регрессионному анализу (уравнение (1)). Остатки всех анализов были проверены графически на предмет нормальности (гистограммы) и отсутствия тенденций: в остатках не было различимых закономерностей, за исключением пропуска c R > c I и всех остатков были нормально распределены.Кроме того, отсутствие автокорреляции было подтверждено тестом Дарбина-Ватсона (Sachs, 1999). Качество параметров регрессии измеряется коэффициентом корреляции R и скорректированным коэффициентом детерминации R 2 (Janssen and Laatz, 2017):

прил. R2 = R2mn − m − 1 (1 − R2).

(3)

Это учитывает количество переменных m и количество парных данных n . Поскольку в нашем случае n >> m , это приводит к прил. R 2 R 2 .

Помимо групп, которые были идентифицированы таким систематическим способом, также можно найти группы пар данных, которые показывают лучшую корреляцию (более высокое регулирование R 2 ), чем данные систематических групп. У них есть более ограничительное определение , рабочая деятельность или , материал . Поскольку эти группы идентифицируются методом проб и ошибок, они обозначены как эвристические группы (сравните рис.1). Для построения этих групп отдельные виды работ были объединены в группы 1–6 (сравните Таблицу 2), если они касались одного и того же вида деятельности (например, разные сварочные процессы). Затем они были объединены в одну эвристическую группу, если коэффициенты регрессии были аналогичными и если они были скорректированы. R 2 было больше, чем прил. R 2 для групп 1–6.

Результаты

Год замера

Рис.2 показаны диаграммы соотношений c R / c I за 1989–2016 годы. Доступно только 227 параллельных измерений за 1989–1997 годы; каждый из этих лет содержит не более 57 измерений, а часто и <20. Это приводит к большим колебаниям, наблюдаемым в этот период времени. Остальные 14 893 параллельных измерения зарегистрированы в 1998–2016 годах, и диаграммы отношения c R / c I в основном не показывают изменений.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Рис. 2.

График соотношений c (R) / c (I) за 1989–2016 годы.

Из-за небольшого количества данных результаты за 1989–1997 годы считаются незначительными, а воздействие кажется однородным в остальные периоды времени. Небольшие отклонения не могут быть объяснены техническими аргументами, такими как введение новых пробоотборников или упадок горнодобывающей промышленности в Германии.Анализ дисперсии (ANOVA) приводит только к ложным различиям в медиане за 2004–2006 и 2014–2016 годы. Эти срединные различия представляют собой небольшие эффекты, которые проявляются как значимые результаты в ANOVA из-за большого количества данных и считаются случайными (ошибка большого размера выборки).

По этим причинам мы постулируем однородные коэффициенты воздействия c R / c I за исследуемые периоды времени и исключаем лет измерения как независимую переменную из анализа.Однако следует подчеркнуть, что использование функций преобразования, в принципе, ограничивается концентрациями вдыхаемой пыли, которые аналогичны концентрациям в Германии в период с 1998 по 2016 годы.

Пыль для вдыхания

Используя простую линейную регрессию для всего набора данных из 15120 парных измерений, где только результаты для вдыхаемой пыли учитываются в качестве прогнозирующей переменной, получаем k = 0,594 и C 0 = −0.990 в уравнении (1). Скорректированный коэффициент детерминации и коэффициент корреляции имеют значения 0,585 и 0,765 соответственно.

На рис. 3 можно увидеть диаграмму рассеяния всех параллельных измерений с логарифмически преобразованными значениями и линейной регрессией в 95% доверительном интервале. Значения отсечки из-за выбора данных для c R > c I , c R > 10 мг м -3 (ln (10) ≈ 2,3), c I > 100 мг м −3 (ln (100) ≈ 4.6) хорошо видны.

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)).

Рисунок 3. Диаграмма рассеяния

y = ln ( c (R)) по сравнению с x = ln ( c (I)) с линией линейной регрессии и 95-м доверительным интервалом (уравнение (1)) .

Есть только 119 пар проб с концентрациями выше этого порогового значения, которые удовлетворяют также другим критериям отбора.Как и ожидалось, включение такого небольшого количества образцов не оказывает большого влияния на анализ на данном этапе: коэффициент корреляции R увеличивается только на 0,005 (скорректированный R 2 только на 0,008). Однако включение этих образцов приведет к смещению анализа в сторону нерепрезентативных условий воздействия. Таким образом, эти значения остаются исключенными.

Трудовая деятельность

Весь набор данных можно разделить на шесть взаимно независимых групп в соответствии с систематической процедурой, изложенной в разделе «Материалы и методы»:

  • Группа 1: обработка поверхности (например, e.грамм. остекление, окраска распылением, порошковое покрытие и гальванизация)

  • Группа 2: высокотемпературная обработка (например, термическая резка, экструзия, пайка и сварка)

  • Группа 3: наполнение / транспортировка / хранение

  • Группа 4: механическая обработка / абразивные методы

  • Группа 5: формовка (например, профилирование, прессование и гибка)

  • Группа 6: прочие (включает все прочие виды деятельности).

Группы были сформированы на основе технических данных, имеющихся в базе данных в соответствии со спецификациями (DIN 8580: 2003). Каждая группа сочетает в себе разные виды деятельности, которые, к сожалению, не могут быть решены в дальнейшем систематическим образом.

На следующем этапе пары данных в группах 1–6 подвергаются линейному регрессионному анализу. Доминирующим результатом является то, что коэффициенты для группы 2, k = 0,729 и C 0 = -0.751, сильно отличаются от коэффициентов других групп; различия намного больше, чем соответствующие стандартные ошибки (таблица 2). В меньшей степени различия также наблюдаются между группой 1 по сравнению с группами 3–6. Значения с Fit в основном отражают различные значения n .

Если для группы 1 коэффициент корреляции уменьшается по отношению к общему набору данных, то для групп 3–6 наблюдается лишь небольшое увеличение. Только группа 2 дает явно лучшее описание данных с R = 0.818 (таблица 2).

Материал

Как и в предыдущем разделе, весь набор данных разделен на взаимно независимые группы, теперь для критерия материал . Это разделение снова основано на технической информации, доступной в базе данных. Сначала формируется 12 групп материалов, несбалансированных по численности. Впоследствии они объединяются в три большие группы:

Поскольку лаков / красок в основном связано с полировкой и шлифовкой металлических поверхностей, а электронные отходы в основном связаны с металлическими отходами, разумно объединить их в группу B.Кроме того, асфальт / битум принадлежит к группе fibre , потому что он в основном предназначен для покрытия волокнистых материалов с использованием асфальта или битума.

Значения коэффициентов регрессии примерно аналогичны значениям общего набора данных, а группы metal - и с преобладанием волокон ed имеют идентичные k = 0,614. Кроме того, только группа с преобладанием минералов A показывает лучшее описание данных по сравнению с полным набором данных ( R = 0.785, таблица 2). Стандартные ошибки для минералов- и групп с преобладанием металлов для k , C 0 имеют тот же порядок величины, что и для рабочих групп предыдущего раздела. Более высокие стандартные ошибки для группы с преобладанием волоконно-оптических линий можно отнести к меньшей n и, соответственно, большей стандартной ошибке. Также s Fit показывает ту же зависимость от n , что и для групп 1–6.

Рабочая деятельность и материалы

На третьем этапе определения рабочего действия и материала объединяются. С этой целью группы 1–6 разделены на три группы материалов с использованием определений из предыдущего раздела.

Из 18 групп только 9 групп показали увеличение прил. Р 2 . Из этих девяти групп увеличение прил. R 2 было либо меньше 0.01 (три группы), или размер группы был меньше 50 со значениями из очень разных процессов (две группы). Таким образом, для дальнейшего обсуждения были отобраны только четыре группы:

  • обработка поверхности - с преобладанием минералов (1-A)

  • высокотемпературная обработка - с преобладанием металлов (2-B)

  • механическая обработка / абразивные методы - с преобладанием минералов (4-A)

  • другие - с преобладанием металлов (6-B)

Увеличение стандартных ошибок по сравнению с группами 1–6 или A – B можно отнести к уменьшенному количеству пар данных в каждой группе (таблица 2).Коэффициенты k , C 0 группы 1A очень похожи на коэффициенты группы 1, и прил. R 2 все еще меньше, чем для всего набора данных. Для группы 6-B увеличение прил. R 2 по сравнению с группой 6 невелик, и группа содержит только 331 пару данных очень разных процессов.

Группы 2-B и 4-A различны, так как они обе содержат более 2000 пар данных. Хотя они представляют 57–76% соответствующей группы рабочей активности , они имеют разные значения k , чем базовые группы рабочей активности .Это указывает на то, что формирование подгрупп действительно улучшило описание. Кроме того, они показывают наибольший рост прил. R 2 для объединенных групп (> 0,04). Лучшим результатом систематического анализа является группа 2-В, которая показывает более высокое прил. R 2 , чем общий набор данных (скорректированный R 2 = 706). К сожалению, дальнейшее систематическое улучшение этих групп невозможно.

Эвристические группы

Помимо описанного выше систематического подхода, методом проб и ошибок удалось выявить несколько более мелких подгрупп (таблица 3), что улучшило корреляцию.

Таблица 3.

эвристических групп с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Проволочный чертеж 2-B Проволочный чертеж Металл 61
Таблица 3.

Эвристические группы с перечисленными специальными действиями, материалами и количеством пар данных ( n ).

ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивно-струйная очистка, сухая, открытая / пескоструйная обработка Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Рисунок проволоки 2-B Рисунок проволоки Металл 61
ID . Название группы . Номер исходной группы . Рабочая деятельность . Материал . .
α Пайка 2-B Мягкая пайка / мягкая пайка, пламенная пайка / твердая пайка, пламенная пайка / дуговая пайка, пайка MIG Металл 34
Литье (металлообработка) 2-B Машина для литья под давлением с горячей / холодной камерой / установка для непрерывного литья под давлением Металл 77
γ Сварка 2-B Ручная дуговая сварка со стержневым электродом с покрытием и без него / сварка металла в инертном газе / сварка металла в активном газе / сварка в среде инертного газа вольфрамом / дуговая сварка, процесс смешанной дуги / плазменная сварка / лазерная сварка / точечная сварка сопротивлением / сварка металла, смешанные процессы сварки Металл 1126
δ Высокотемпературная резка 2-B Газовая резка / плазменная резка / лазерная резка Металл 176
ε Пескоструйная очистка 1 Пескоструйная очистка и последующая обработка, абразивоструйная обработка, кварцевый песок, шлифовка заготовок, пескоструйная обработка заготовок, комнатная / абразивоструйные системы, сухая, открытая / пескоструйная Все материалы 57
ζ Долбление, тиснение 4-A Долбление, ручное / долбление, механическое / тиснение, ручное / тиснение, механическое Волочение проволоки 2-B Волочение проволоки Металл 61

Большинство эвристических групп являются подгруппами группы 2-B и связаны со специальными видами деятельности по высокотемпературной обработке металлов (группы α, β, γ, δ и η).Только бластинг (группа ε) является подгруппой группы 1, а долбление (группа ζ) является подгруппой группы 5-A. За исключением сварки (группа γ) количество пар данных в каждой группе намного меньше, чем в предыдущих разделах.

Модели регрессии в таблице 2 для эвристических групп дают лучшее описание данных, чем модели системного подхода. Прил. R 2 от 0,733 до 0,835 и R от 0,859 до 0,917. Стандартные ошибки коэффициентов увеличиваются по мере уменьшения размера группы.Стандартные ошибки функции соответствия s Fit также увеличиваются с уменьшением размера группы, однако в меньшей степени, чем ожидалось, из-за лучшего описания набора данных.

На рис. 4 показаны графики уравнения (2) с использованием коэффициентов k , C 0 для групп α – η. Во-первых, следует признать большое разнообразие групп, происходящих из группы 2-B. Группы , отливка и , пайка практически неотличимы от линейной зависимости ( k ≈ 1 для групп α и β), в то время как при волочении проволоки k ( k = 0) намного меньше.695) с аналогичным коэффициентом корреляции. Кроме того, в настоящее время существует большое разнообразие для обоих: k (0,695 ≤ k ≤ 0,946) и C 0 (−1,264 ≤ C 0 ≤ −0,430). меньшего пересечения можно увидеть, сравнив группы ζ (долбление, тиснение) и η (волочение проволоки), которые имеют идентичные k . Однако график группы ζ менее крутой из-за меньшего C 0 . Как видно из рис.4 видно, что каждая эвристическая группа показывает свою функцию преобразования, и если она измеряет, например, c I = 10 мг м −3 , результат для c R отличается в каждой группе, например c R ≈ 1,5 мг м −3 для ζ (долбление и тиснение) или c R ≈ 5,0 мг м −3 для α (пайка).

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Рисунок 4.

Сравнение определенных функций преобразования для эвристических групп без реальных измеренных концентраций.

Обсуждение

Применение уравнения (1) или (2)

Давайте сначала рассмотрим два предельных случая уравнения (1):

  • (1) Предположение наихудшего случая c R = c I , что эквивалентно C 0 = 0 и k = 1.

  • (2) Линейное предположение для c R < c I , что эквивалентно C 0 <0 и k = 1.

Худшее предположение о случае не соблюдалось в нашем наборе данных. Кроме того, все значения C 0 в этом исследовании отрицательны (−0,430 ≤ C 0 ≤ −1,264), что необходимо, чтобы избежать нефизических значений ( c R > c I ) в анализируемом диапазоне данных, если k ≠ 1.

Более того, все значения k в этом исследовании меньше единицы (0,454 ≤ k ≤ 0,946), хотя регрессионный анализ не запрещает k > 1. Это указывает на то, что k <1 действительно является систематический эффект. Это означает, что полученная кривая не является линейной и что отношение c R / c I уменьшается с увеличением значений c I . Из таблиц 2 и 3, например, можно вывести, что группа 2-B является суперпозицией данных, происходящих все из таких групп, как α, β, γ, δ и η, которые все имеют k ≤ 1.Хотя это не является строгим доказательством, из этого исследования маловероятно предположить чисто линейную связь между c R и c I .

Можно утверждать, что значение единицы входит в доверительный интервал k для групп α и β, то есть нельзя исключить, что предельный случай k = 1 действительно действителен для этих двух групп. . Однако при внимательном рассмотрении рис. 4 обнаруживается нелинейная картина в данных.Это нелинейное поведение приводит также к меньшим коэффициентам корреляции ( R = 0,809 группа α, R = 0,797 группа β), если выполнить линейный регрессионный анализ нелогарифмированных данных, который подразумевает линейную зависимость: c R = а + до н.э. I . В заключение, это исследование подтверждает, что связь между c R и c I , как правило, должна описываться уравнением (1) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0.

Это имеет последствия для дальнейших исследований в области образования пыли, поскольку линейная зависимость k = 1 подразумевает, что один процесс отвечает за постоянное соотношение выбросов для обеих фракций пыли во всем диапазоне. С другой стороны, данные этого исследования показывают, что уравнение (1) или (2) - лучший способ описать зависимости c R и c I . Одним из возможных объяснений уравнения (1) или (2) являются эффекты агломерации, которые становятся более важными с увеличением концентрации (Barbosa-Cánovas et al., 2005; Goudeli et al. , 2015). Кроме того, можно предположить, что аналогичные процессы, которые приводят к выбросу пыли разной концентрации в разных соотношениях, связаны с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом в базе данных. Например, соотношение запыленности, создаваемое разными марками одного и того же инструмента или инструментами с разным износом и износом, связано с одной и той же рабочей деятельностью и одним и тем же материалом.

Обозначение групп

Если описать набор данных с помощью уравнения (1) или (2), то окажется, что концентрация вдыхаемой пыли является единственной наиболее важной переменной (прил. R 2 = 0,585) для вдыхаемой пыли: k = 0,594 и C 0 = -0,990. Систематическое включение переменных , рабочая активность и , материал приводит, например, к группе 2-B ( высокотемпературная обработка с металлом ), которая описывается заметно разными коэффициентами k = 0,759 и ° C. 0 = -0,687. Все другие группы в этом систематическом подходе объединяют слишком много различных процессов образования пыли и, таким образом, приводят к коэффициентам, аналогичным коэффициентам общего набора данных.Таблицы 2 и 3 демонстрируют, что важно выйти за рамки таких больших групп, и что подгруппы α, β, γ, δ и η, которые являются подгруппами группы 2-B, показывают большое разнообразие коэффициентов.

К сожалению, не существует систематического способа формирования групп, как в таблице 3. Одна из причин заключается в том, что техническая информация в базе данных включает только некоторые аспекты процесса образования пыли. Следует указать более конкретную информацию, такую ​​как инструменты для обработки, размер зерна наждачной бумаги, типы шлифовальных станков или полотна пил.Использование смазочных материалов - еще один важный пример отсутствия информации, поскольку они уменьшают трение и, следовательно, количество частиц, образующихся при механической обработке / абразивной обработке (Vaaraslahti et al. , 2005). Включение этой информации может помочь в систематическом выявлении групп в будущем.

Применение результатов

Учитывая неоднородность сформированных групп, нужно быть осторожным при использовании параметров модели в токсикологическом или эпидемиологическом анализе без тщательной проверки применимости.Например, все результаты этой работы действительны только для процессов пылеобразования в немецкой промышленности в период с 1998 по 2016 год и условий труда, описанных в предыдущих разделах.

Если вычислить ln ( c R ) из коэффициентов регрессии в таблице 2 для данной группы и ln ( c I ), то результат будет иметь доверительный интервал ± 1,96 · с Подходит для (ln ( c R )). Эта дисперсия должна быть добавлена ​​к другим источникам неопределенности для данного набора данных по вдыхаемой пыли, таким как неопределенность измерения и аналитическая неопределенность.Кроме того, необходимо учитывать, что меньшее значение с Fit действительно только около среднего значения ln ( с I ).

Качество анализа описывается коэффициентом корреляции, который увеличивается с повышением качества описания. Лучшее описание данных дают группы α – η в таблицах 2 и 3. Для этих групп регрессия составляет 73–83% дисперсии данных, и они составляют основной результат этого исследования (прил. R 2 с 0,733 до 0,835). Благодаря подробной информации о рабочих мероприятиях и материалах в Таблице 3, возможно, удастся подтвердить коэффициенты для групп α – η в экспериментальных исследованиях в будущем.

Для оценки вдыхаемой фракции в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3. Если рассматриваемое условие воздействия не может быть найдено в этой группе, можно прибегнуть к объединенные группы с 1-А по 6-Б.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования , рабочая деятельность (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах. Поскольку эти группы являются всеобъемлющими, всегда должна быть возможность выбрать одну из них, поэтому не рекомендуется использовать функцию преобразования для всего набора данных (группа 0 в таблице 2).

Основная проблема при использовании функций преобразования состоит в том, чтобы найти группу, которая совпадает с рассматриваемыми условиями воздействия.При переходе от эвристических групп к объединенным группам и рабочей деятельности или материал группа обязательно включает ситуации воздействия, которые отличаются от рассматриваемой. Поэтому предлагаемые функции преобразования наиболее полезны в контексте средних рисков для большого количества рабочих мест. Отдельные ситуации, которые входят в эти большие группы, могут значительно отличаться, и тщательное рассмотрение условий воздействия более важно, чем анализ или условия ошибки в таблице 2.Хорошо известно, например, что древесная пыль преимущественно состоит из вдыхаемой пыли. Поэтому не рекомендуется использовать материал группы A с преобладанием минералов, хотя некоторые размеры древесины включены в ее подгруппу «другие». Это предполагает, что древесная пыль сопоставима с пылью с преобладанием минералов, что неверно. Как следствие, это исследование не может делать предположений о доле вдыхаемой древесной пыли.

Сравнение с литературой

Сравнение результатов этого анализа с другими исследованиями показывает, что последние часто предполагают один фактор для c R / c I (т.е., линейная зависимость), а не функция, такая как уравнение (1). В любом случае настоящий анализ может служить дополнительной информацией в таких исследованиях, как Dahmann et al. (2007), где данные по вдыхаемой и вдыхаемой пыли на бывших урановых рудниках были восстановлены путем проведения измерений с использованием исторического оборудования.

Другой пример - исследование Jenkins et al. (2005), где показано, что дым от газовой дуговой сварки содержит в основном частицы размером <1 мкм и, следовательно, большую часть респирабельной пыли.Другие исследования показывают, что количество вдыхаемой пыли составляет от 50 до 60% для различных сварочных процессов (Dasch and D’Arcy, 2008; Tsai et al. , 2011). Группа γ, , сварка , подтверждает такие количества в диапазоне 0,65 мг м −3 c I ≤ 1,55 мг м −3 с использованием коэффициентов таблицы 2. Кроме того, мы нашли для группы γ скорректированный R 2 = 0,766 с учетом 9 различных сварочных процессов и 1126 параллельных измерений.Это соответствует результатам Lehnert et al. (2012), который определил скорректированное значение R 2 = 0,79 (для измерений с использованием пробоотборника GSP) в результате множественного линейного регрессионного анализа с учетом пяти различных сварочных процессов и 241 измерения.

Notø et al. (2016) определил соотношение c R / c I ≈ 0,085 в «производстве цемента» с скорректированным R 2 = 0.78 ( п = 112). Это включает рабочих операций , таких как дробление, измельчение и фрезерование. Для этих условий работы у нас есть только неспецифические группы, такие как механообработка / абразивные методы (4) или с преобладанием минералов (A) с коэффициентами: k ≈ 0,58, C 0 = -1,0. Для этих коэффициентов соотношение c R / c I ≈ 0,085 возможно только для c I > 30 мг м −3 .

Также невозможно определить эвристические группы, такие как измельчение гипса и кварцевого песка, обработка глины или погрузка цемента, как в более ранних исследованиях Немецкого социального страхования от несчастных случаев (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, 1996). Количество измерений, которые используются во время этих ранних исследований, варьируется от 2 до 14, поэтому определенные отношения c R / c I очень специфичны для соответствующих условий измерения.Отношения 0,19 ≤ c R / c I ≤ 0,26 из более раннего исследования достигаются с использованием общих коэффициентов всего набора данных: k ≈ 0,58, C 0 = −1,0 в диапазоне 2,2 мг · м −3 > c I > 5,0 мг · м −3 .

Резюме и заключение

Таким образом, можно было разработать функции преобразования для оценки вдыхаемой фракции вдыхаемой пыли на основе 15 120 пар данных.Объем данных, которые были проанализированы с учетом множества различных видов деятельности и различных типов материалов, создает хорошую основу для поддержки специалистов по гигиене труда и специалистов по оценке рисков и дает возможность оценить концентрацию вдыхаемой пыли, когда только измерения вдыхаемой фракции и достаточно информации о ней. рабочий сценарий и рабочий материал имеется. С помощью данных функций преобразования можно оценить недостающие концентрации для ретроспективного анализа, который часто требуется для оценки профессиональных заболеваний или для эпидемиологических исследований.

Что касается функций преобразования, это исследование предполагает, что данные, как правило, должны описываться уравнением (1) или (2) с k ≤ 1 и одновременно C 0 <0. Однако уравнения дают только разумное описание, если выбираются конкретные условия воздействия, такие как рабочая деятельность и материал .

При определенных условиях работы, как описано в Таблице 3, можно выделить группы α – η, где 73–83% дисперсии данных приходится на функции регрессии, описанные в Таблице 2.Результаты других групп в этом исследовании менее конкретны, и поэтому оценка концентрации вдыхаемой пыли по измерениям вдыхаемой пыли связана с большей неопределенностью.

На рис. 4 и в таблице 2 показано, что каждая эвристическая группа имеет свою уникальную функцию преобразования, и чем больше информации об измерениях пыли доступно для расчета, тем меньше ошибка и неопределенность.

Для оценки данных в других исследованиях авторы рекомендуют использовать функции преобразования эвристических групп α – η в таблицах 2 и 3 и объединенных групп 1-A в 6-B.Если оценка не подходит для этих групп, следует использовать функции преобразования рабочей деятельности (группы 1–6) или материала (группы A – C), учитывая большую неопределенность в этих группах.

Финансирование

Первый автор (C.W.) был профинансирован за счет гранта Немецкого социального страхования от несчастных случаев.

Благодарности

Авторы благодарят Немецкое социальное страхование от несчастных случаев за предоставленные данные.Все авторы внесли существенный вклад в работу и одобрили окончательную версию рукописи. Они также соглашаются взять на себя ответственность за работу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении материала, представленного в этой статье. Его содержание, включая любые высказанные мнения и / или выводы, принадлежит исключительно авторам.

Список литературы

Андерссон

L

,

Bryngelsson

IL

,

Ohlson

CG

et al.(

2009

)

Воздействие кварца и пыли на шведских чугунолитейных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

6

:

9

-

18

.

Барбоса-Кановас

GV

,

Ортега-Ривас

E

,

Juliano

P

et al. (

2005

)

Пищевые порошки: физические свойства, обработка и функциональность

.

Нью-Йорк

:

Kluwer Academic / Plenum Publishers

.стр.

180

-

93

. ISBN: 0-387-27613-0.

Barig

A

,

Blome

H

. (

1999

)

Allgemeiner Staubgrenzwert, Teil 1: Allgemeines

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

59

:

261

-

5

.

Baur

X

. (

2013

)

Berufskrankheiten der 4er-Gruppe der BKV-Anlage (Atemwege / Lunge)

. В: Будник Л.Т., Грот К., Ольденбург М., Попп В. и Вегнер Р., редакторы.

Arbeitsmedizin

.

Гейдельберг

:

Спрингер

. стр.

123

-

35

.

Бендер

F. H

. (

2005

).

Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen, Sachkunde für Naturwissenschaftler

.

Dritte, durchgehend aktualisierte Auflage

Weinheim

:

Wiley-VCH

. стр.

55

-

9

.

Burstyn

I

,

Teschke

K

,

Kennedy

SM

.(

1997

)

Уровни воздействия и определение воздействия вдыхаемой пыли в пекарнях

.

Ann Work Expo Health

;

41

:

609

-

24

.

Coenen

W

. (

1981

)

Beschreibung der Erfassungs- und Durchgangsfunktion von Partikeln bei der Atmung — messtechnische Realisierung

.

Staub Reinhalt Luft

41

:

472

-

9

.

Dahmann

D

,

Bauer

HD

,

Stoyke

G

.(

2007

)

Ретроспективная оценка воздействия вдыхаемой и вдыхаемой пыли, кристаллического кремнезема и мышьяка на бывших немецких урановых рудниках SAG / SDAG

.

Int Arch Occup Environ Health

;

81

:

949

-

58

.

Dasch

J

,

D’Arcy

J

. (

2008

)

Физико-химические характеристики взвешенных в воздухе частиц в результате сварочных работ на автомобильных заводах

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

444

-

54

.

Deutsches Institut für Normung

. (

2003

)

DIN 8580: 2003. Fertigungsverfahren, Begriffe, Einteilung

.

Берлин

:

Deutsches Institut für Normung

.

Draper

NR

,

Smith

H

. (

1998

)

Прикладной регрессионный анализ

.

Нью-Йорк

:

Wiley & Sons

.ISBN 0-471-17082-8.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1993

)

EN 481: 1993-09, Атмосфера на рабочем месте: определения фракции размера для измерения взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

1995

)

EN 689: 1995, Атмосфера на рабочем месте - руководство по оценке воздействия при вдыхании химических агентов для сравнения с предельными значениями и стратегией измерения

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2012

)

EN 1540: 2012-03, Воздействие на рабочем месте - терминология

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014a

)

EN 13205 Часть 1–6, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Европейский комитет по стандартизации

. (

2014b

)

EN: 13205-2: 2014, Воздействие на рабочем месте - оценка производительности пробоотборника для измерения концентраций взвешенных в воздухе частиц - Часть 2: Лабораторные испытания производительности, основанные на определении эффективности отбора проб

.

Брюссель

:

Европейский комитет по стандартизации

.

Габриэль

S

,

Коппиш

D

,

Диапазон

D

.(

2010

)

MGU - система мониторинга для сбора и документирования достоверных данных о воздействии на рабочем месте

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

70

:

43

-

9

.

Goudeli

E

,

Eggersdorfer

ML

,

Pratsinis

SE

. (

2015

)

Коагуляция-агломерация фрактальных частиц: структура и самосохраняющееся распределение по размерам

.

Langmuir

;

31

:

1320

-

7

.

Hahn

J-U

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Neuer A-Staub-Grenzwert — Aspekte für dessen Anwendung

.

Gefahrst Reinhalt Luft

;

71

:

429

-

32

.

Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften

. (

1996

)

Stäube an Arbeitsplätzen in der DDR — Umrechnungsfaktoren der Meßverfahren

.В Ziem H, Plitzko S, Thürmer H, Pfeiffer W, Kupfer J, редакторы.

Meßergebnisse für Mineralische (asbestfreie) Stäube, Bewertung; Отчет BIA 5/96

. BIA-Report, Санкт-Августин: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften; С.

62

-

78

.

Международная организация по стандартизации

. (

1995

)

ISO 7708: 1995, Качество воздуха - определение фракции размера частиц для отбора проб, связанных со здоровьем

.

Женева

:

Международная организация по стандартизации

.

Janssen

J

,

Laatz

W

. (

2017

).

Statistische Datenanalyse mit SPSS: Eine anwendungsorientierte Einführung in das Basissystem und das Modul Exakte Test

.

Берлин

:

Springer Gabler Verlag

. ISBN 978-3-662-53476-2.

Дженкинс

NT

,

Пирс

WM-G

,

Игар

TW

. (

2005

)

Гранулометрический состав испарений металлического газа и порошковой сварочной проволоки

.

Weld J

;

84

:

156

-

63

.

Корчинский

РЭ

. (

2011

)

Воздействие пыли и контроль вентиляции в крематории

.

Appl Occup Environ Hyg

;

12

:

122

-

5

.

Lehnert

M

,

Pesch

B

,

Lotz

A

et al. ;

Исследовательская группа Велдокса

. (

2012

)

Воздействие вдыхаемых, вдыхаемых и сверхмелкозернистых частиц сварочного дыма

.

Ann Occup Hyg

;

56

:

557

-

67

.

Лилиенберг

L

,

Брисман

Дж

. (

1994

)

Мучная пыль в пекарнях - сравнение методов

.

Ann Occup Hyg

;

38

:

571

-

5

.

Linnainmaa

M

,

Laitinen

J

,

Leskinen

A

et al. (

2007

)

Лабораторные и полевые испытания методов отбора проб вдыхаемой и вдыхаемой пыли

.

J Occup Environ Hyg

;

5

:

28

-

35

.

Мартин

JR

,

Zalk

DM

. (

2011

)

Сравнение методов отбора проб общей пыли / вдыхаемой пыли для оценки переносимой по воздуху древесной пыли

.

Appl Occup Environ Hyg

;

13

:

177

-

82

.

Mattenklott

M.

,

Möhlmann

C

. (

2011

)

Probenahme und analytische Bestimmung von granulären biobeständigen Stäuben (GBS)

.

Gefahrs Reinhalt Luft

;

10

:

425

-

8

.

Möhlmann

С

. (

2005

)

Staubmesstechnik — damals bis heute

.

Gefahrst Reinhaltr Luft

;

5

:

191

4

.

Notø

HP

,

Nordby

KC

,

Eduard

W

. (

2016

)

Взаимосвязь между личными измерениями «общего» содержания пыли, вдыхаемых, грудных и вдыхаемых аэрозольных фракций в цементной промышленности

.

Ann Occup Hyg

;

60

:

453

-

66

.

Sachs

L

. (

1999

).

Ангевандте Статистик

.

Берлин-Гейдельберг-Нью-Йорк

:

Springer Verlag

. ISBN 978-3-662-05750-6.

Tsai

PJ

,

Vincent

JH

,

Wahl

G

et al. (

1995

)

Воздействие вдыхаемого и общего аэрозоля на производстве при производстве первичного никеля

.

Occup Environ Med

;

52

:

793

-

9

.

Цай

P-J

,

Вернер

MA

,

Винсент

JH

et al. (

2011

)

Воздействие никельсодержащего аэрозоля на рабочих в двух гальванических цехах: сравнение вдыхаемого и общего аэрозоля

.

Appl Occup Environ Hyg

;

11

:

484

-

92

.

Vaaraslahti

K

,

Keskinen

J

,

Giechaskiel

B

et al.(

2005

)

Влияние смазки на образование наночастиц выхлопных газов дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях

.

Environ Sci Technol

;

39

:

8497

-

504

.

Верма

ДК

. (

1984

)

Вдыхаемая, общая и вдыхаемая пыль: полевое исследование

.

Ann Occup Hyg

;

28

:

163

-

72

.

Винзентс

PS

,

Thomassen

Y

,

Hetland

S

.(

1995

)

Метод установления ориентировочных пределов профессионального воздействия для вдыхаемой пыли

.

Ann Occup Hyg

;

39

:

795

-

800

.

Weggeberg

H

,

Føreland

S

,

Buhagen

M

et al. (

2016

)

Многоэлементный анализ взвешенных в воздухе твердых частиц при различных рабочих задачах во время восстановительных работ в подводном туннеле

.

J Occup Environ Hyg

;

13

:

725

-

40

.

Вернер

MA

,

Копье

TM

,

Винсент

JH

. (

1996

)

Исследование влияния введения стандартов аэрозолей на рабочем месте, основанных на вдыхаемой фракции

.

Аналитик

;

121

:

1207

-

14

.

ВОЗ - Департамент гигиены труда и окружающей среды по охране окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.(

1999

)

WHO / SDE / OEH / 99.14, Предотвращение и контроль опасностей в производственной среде: переносимая по воздуху пыль

.

Женева

:

Гигиена труда и окружающей среды Департамент защиты окружающей человека среды Всемирная организация здравоохранения

.

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени Британского общества гигиены труда.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /), который разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

(PDF) Определения грудных и вдыхаемых частиц для оценки риска для здоровья человека

6. Штальхофен В., Гебхарт Дж., Хейдер Дж .: Экспериментальное определение регионального осаждения аэрозольных частиц

в дыхательных путях человека.

Am Ind Hyg Assoc J 1980, 41: 385–398.

7. Чан Т.Л., Липпманн М.: Экспериментальные измерения и эмпирическое моделирование

регионального осаждения вдыхаемых частиц у людей.

Am Ind Hyg Assoc J 1980, 41: 399–409.

8. Агентство по охране окружающей среды США (Агентство по охране окружающей среды США): поправки к национальным стандартам качества атмосферного воздуха

для твердых частиц. Fed Regist 1987,

52 (1 июля): 24634–24669.

9. Агентство по охране окружающей среды США (Агентство по охране окружающей среды США): Национальные стандарты качества атмосферного воздуха

для твердых частиц; окончательное правило. Fed Regist 1997,

62 (18 июля): 38652–38752.

10. Миллер Ф. Дж., Гарднер Дж. А., Грэм Дж. А., Ли Р. Э., Уилсон В. Е., Бахманн Дж. Д.: Размер

соображения по установлению стандарта для вдыхаемых частиц.J Air

Pollut Control Assoc. 1979, 29: 610–615.

11. Международная организация по стандартизации (ISO): Качество воздуха - Отбор проб

условных обозначений для осаждения переносимых по воздуху частиц в дыхательной системе человека.

Женева, Швейцария: ISO 13138, Первое издание; 2012.

12. Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ): Модель дыхательных путей человека

для радиологической защиты: отчет о задаче

группы Международной комиссии по радиологической защите.

Ann ICRP 1994, 24 (1-3): 1–482.

13. Беннетт В.Д., Шойх Г., Земан К.Л., Браун Дж.С., Ким С., Хейдер Дж., Штальхофен

Вт: отложение в дыхательных путях бронхов и задержка частиц во вдыхаемых

болюса: эффект анатомического мертвого пространства. J Appl Physiol 1998, 85: 685–694.

14. Smith JR, Bailey MR, Etherington G, Shutt AL, Youngman MJ: Влияние размера частиц

на медленный вывод частиц из бронхиального дерева. Exp Lung

Res 2008, 34: 287–312.

15. Свартенгрен М., Фальк Р., Филипсон К.: Долгосрочный клиренс из мелких дыхательных путей

уменьшается с возрастом. Eur Respir J 2005, 26: 609–615.

16. Brochu P, Ducré-Robitaille JF, Brodeur J: Ежедневное физиологическое вдыхание

Нормы для свободно проживающих лиц в возрасте от 1 месяца до 96 лет, с использованием данных

из измерений воды с двойной маркировкой: предложение по качеству воздуха

Критерии, стандартные расчеты и оценка риска для здоровья. Hum Ecol Risk

Assess 2006, 12 (4): 675–

701.

17. Ниинимаа В., Коул П., Минц С., Шепард Р. Дж.: Ороназальное распределение

дыхательного потока воздуха. Respir Physiol 1981, 43 (1): 69–75.

18. Беккемин М.М., Бертолон Дж. Ф., Бучихи А., Маларбет Дж. Л., Рой М.: Ороназал

Разделение вентиляции у взрослых и детей: влияние на аэрозоль

Отложение в дыхательных путях. Radiat Prot Dosimetry 1999, 81: 221–228.

19. Беннетт В.Д., Земан К.Л., Джарабек А.М.: Вклад в дыхание через нос и осаждение мелких частиц

у детей по сравнению со взрослыми.J Toxicol Environ Health

A Curr Iss 2008, 71: 227–237.

20. Беннетт В., Земан К., Джарабек А.: Вклад носа в дыхание с помощью упражнения

: влияние расы и пола. J Appl Physiol 2003, 95: 497–503.

21. Джеймс Д.С., Ламберт В.Е., Мермьер К.М., Стидли, Калифорния, Цыпленок Т.В., Самет Дж. М.:

Ороназальное распределение вентиляции в разном возрасте. Arch Environ Health

1997, 52 (2): 118–123.

22. Беккемин М.Х., Свифт Д.Л., Бучихи А., Рой М., Тейяк А: осаждение частиц

и сопротивление в носу взрослых и детей.Eur Respir J 1991,

4: 694–702.

23. Анжилвел С., Асгарян Б. Модель многолучевого осаждения частиц в легком крысы

. Fundam Appl Toxicol 1995, 28: 41–50.

24. Yeh HC, Schum GM: Модели дыхательных путей человека в легких и их применение

для осаждения вдыхаемых частиц. Bull Math Biol 1980, 42: 461–480.

25. Де Винтер-Соркина Р., Касси ФР: От концентрации к дозе: Факторы

, влияющие на осаждение взвешенных в воздухе частиц у людей и крыс.

Билтховен, Нидерланды: Национальный институт общественного здравоохранения и

Environment RIVM, отчет 650010031/2002; 2002. Доступно: http: // www.

rivm.nl/bibliotheek/rapporten/650010031.html (по состоянию на 7 января 2011 г.).

26. Международная организация по стандартизации (ISO): определения размеров для отбора проб

: рекомендации специальной рабочей группы

, назначенной комитетом TC 146 Международной организации по стандартам

.Am Ind Hyg Assoc J 1981, 42 (5): A64 – A68.

27. Международная организация по стандартизации (ISO): Качество воздуха - размер частиц

Определения фракций для отбора проб, связанных со здоровьем. Женева, Швейцария: Технический отчет

ISO / TR; 1983: 7708–1983.

28. Агентство по охране окружающей среды США (Агентство по охране окружающей среды США): Комплексная научная оценка

для твердых частиц.

Research Triangle Park, NC: Национальный центр

экологической оценки, Управление исследований и разработок, U.S.

EPA; 2009. EPA / 600 / R-08 / 139F.

29. Чадха Т.С., Берч С., Сакер М.А.: Ороназальное распределение вентиляции во время упражнений

у здоровых субъектов и пациентов с астмой и ринитом.

Сундук 1987, 92 (6): 1037–1041.

30. Беннетт В.Д., Земан К.Л., Канг К.В., Шехтер М.С.: внегрудное отложение

вдыхаемых крупных частиц (4,5 мкм) у детей по сравнению со взрослыми. В Inhaled

частиц VIII: материалы международного симпозиума по вдыхаемым частицам

, организованного Британским обществом гигиены труда; Август 1996 г., Ann

Occup Hyg.Под редакцией Черри Н., Огден Т. Кембридж, Великобритания: 1997: 497–502.

41 (доп.1).

31. Brown JS: Вдыхание частиц при низких скоростях ветра. Inhal Toxicol 2005,

17 (14): 831–837.

32. Милладж К.К., Бергман Дж., Асгарян Б., Макклеллан Г.: Обзор моделей фракций по вдыханию.

: обсуждение и рекомендации. Inhal Toxicol 2010,

22 (2): 151–159.

33. Lippmann M: Отбор проб на опасность для здоровья по размеру. В отборе проб воздуха

Приборы для оценки атмосферных загрязнителей, 9

изд.Под редакцией

Чоен Б.С., Маккаммон С.С. мл. Цинциннати, Огайо: ACGIH Worldwide; 2001. ISBN

1-882417-39-9.

doi: 10.1186 / 1743-8977-10-12

Цитируйте эту статью как: Brown et al .: Торакальные и вдыхаемые частицы

определения для оценки риска для здоровья человека. Токсикология частиц и волокон

2013 10:12.

Отправьте свою следующую рукопись в BioMed Central

и воспользуйтесь всеми преимуществами:

• Удобная онлайн-подача

• Тщательная экспертная оценка

• Отсутствие ограничений по месту или платы за цветные рисунки

• Немедленная публикация при принятии

• Включение в PubMed, CAS, Scopus и Google Scholar

• Исследование, которое свободно доступно для распространения

Отправьте свою рукопись по телефону

www.biomedcentral.com/submit

Brown et al. Токсикология частиц и волокон 2013, 10:12 Страница 12 из 12

http://www.particleandfibretoxicology.com/content/10/1/12

Выделение и определение фракции вдыхаемых частиц домашней пыли

Основные моменты

Домашняя пыль - важная экологическая матрица, которую необходимо контролировать.

Был разработан метод изоляции частиц пыли пригодных для вдыхания размеров.

В исследовании представлена ​​всесторонняя характеристика домашней пыли в диапазоне размеров, пригодных для вдыхания.

Этот метод может быть ценным для оценки риска после вдыхания домашней пыли.

Реферат

Загрязнение воздуха внутри помещений в последние годы вызывает все большую озабоченность. Поскольку мы проводим большую часть своей жизни в помещении, очень важно понимать последствия для здоровья, вызываемые загрязнением воздуха в помещении.Бытовая пыль служит хорошим показателем для доступа к загрязнению воздуха в помещении, особенно представляют интерес более мелкие частицы пыли, которые могут попасть в легкие. В этом исследовании мы представляем эффективный метод изоляции частиц пыли пригодных для вдыхания размеров. Пригодная для вдыхания фракция извлекалась из мешков пылесоса, разделялась ступенчатым просеиванием с последующим определением размера, морфологии, площади поверхности, содержания органических веществ и элементного состава. Пригодная для вдыхания фракция была получена с выходом 0.6% с удельной поверхностью 2,5 м 2 / г и среднемассовым аэродинамическим диаметром 3,73 ± 0,15 мкм. Алюминий и цинк были доминирующими металлами, измеренными в пыли, в то время как основными минеральными компонентами были диоксид кремния и карбонат кальция. Доля органического вещества в пыли составила 69 ± 1%. Органический матрикс содержал бактерии и грибы, а также фрагменты кожи. Мы представляем здесь эффективный и быстрый метод изоляции частиц пыли пригодных для вдыхания размеров.Это имеет большое значение из-за необходимости в больших количествах вдыхаемых фракций частиц для проведения токсикологических исследований и работы по оценке риска.

Ключевые слова

Внутренний воздух

Домашняя пыль

Вдыхание

Вдыхание

Здоровье

Характеристика частиц

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2017 Авторы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *