I en innledende vurdering er det ofte nødvendig å forsøke og estimere mulig eksponering, da vi av ulike årsaker ikke har tilgang på relevante måledata gjort under lignende forhold. Det finnes da ulike enkle verktøy som kan være til hjelp for å støtte en slik faglig vurdering av eksponering. I denne artikkelen vil jeg presentere “Tier-regelen”, “metningskonsentrasjon”, “damtrykk-fare-ratio” og “Raoults lov”, med eksempler med eksponering for benzen og diisocyanater.
«Tier-regelen»
Et enklt verktøy, som kan gi oss en hint om hvor høy eksponeringen vil kunne bli, er «Tier-regelen». «Tier-regelen» tar utgangspunkt i metningskonsentrasjon (se lenger ned på siden).
«Tier-regelen» er er erfaringsbassert og representerer et konservativ føre-var estimat for eksponeringen under stabile forhold hvor det er snakk om avdamping fra overflater med forskjellig størrelse og ventilasjon (Jahn, Bullock & Ignacio, 2015). Navnet kommer av at konsentrasjonen er angitt som «ti-deler» av av metningskonsentrasjonen. Verktøyet er grovt, men kan likevel være nyttig i situasjoner hvor vi ikke har annen og bedre informasjon tilgjengelig. En slik situasjon kan være planlegging av nybygg.
«Tier-regelen» baserer seg bl.a. på erfaringen med at vi i et lite lukket rom uten ventilasjon svært skjelden vil få konsentrasjoner som er lik metningskonsentrasjonen, og at de fleste systemer ha noe lekkasje, slik at eksponering i praksis aldri helt kan utelukkes (Tabell 1). I hht. Jahn et al er det ingen som helt vet hvem som først formulerte tier-regelen.
Tabell 1: «Tier-regelen»
| Kontrollnivå | Andel av metningskonsentrasjonen |
| Ingen – Lite, lukket rom, ingen ventilasjon | 1/10 |
| Dårlig – Begrenset ventilasjon | 1/100 |
| Bra – God allmen ventilasjon, >6 luftskifte/time | 1/1 000 |
| Meget bra – Punkt/prosessavsug | 1/10 000 |
| Veldig bra – Inneslutning | 1/100 000 |
Metningskonsentrasjon
Metningskonsentrasjonen er forholdet mellom kjemikaliets damptrykk og omgivelsestrykket av et flyktig stoff i luft ved romtemperatur og normalt trykk. Metningskonsentrasjonen i ppm kan uttrykkes på følgende måte:
(1) 
Hvor:
|
|
er damptrykket til komponent A i blandingen |
|
|
er omgivelsestrykket ved samme temperatur (husk at VP og P må ha samme enhet og være angitt ved en aktuelle temperaturen) |
![\[VP_{A}\]](https://usercontent.one/wp/yrkeshygiene.no/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dba5050ae6246253cece37cfcbd35088_l3.png?media=1692135312 "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[P^0\]](https://usercontent.one/wp/yrkeshygiene.no/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-958e9339a130d1142837487221cbe50d_l3.png?media=1692135312 "Rendered by QuickLaTeX.com")
Damptrykk-fare-ratio
En annen, men ikke så vanlig måte å estimer fare potensialet knyttet til eksponering er bruk av vapor-hazard-ratio (VHR) eller på norsk damptrykk-fare-ratio (DFR) (Jahn et al., 2015). DFR er på samme måte som «tier-regelen» erfaringsbasert og uten kjent oppghav.
(2) 
Hvor:
|
|
er damptrykket-fare-ratio til komponent A |
|---|---|
|
|
er damptrykket til komponent A i blandingen oppgitt i mmHg, og |
|
|
er grenseverdien til komponent A oppgitt i ppm |
![\[DFR_{A}\]](https://usercontent.one/wp/yrkeshygiene.no/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-78fcd5c01e097c3e6bc8f527cf79d961_l3.png?media=1692135312 "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[GV_{A}\]](https://usercontent.one/wp/yrkeshygiene.no/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f3e0515b1f88c25c1d4a068122eda47e_l3.png?media=1692135312 "Rendered by QuickLaTeX.com")
I Tabell 2 er damptrykket oppgitt i mmHg og grenseverdiene oppgitt i ppm. Andre enheter kan også benyttes, men da til forholdstallene som skiller de ulike “DFR kategoriene” være annerledes. For hver av kategoriene er det angitt et kontrollnivå. Det vil si et antatt nødvendig tiltaknivå i forhold til ventilasjon (allmen ventilasjon, prosessventilasjon, punktavtrekk og innebygging).
For arbeidsoppgaver / prosesser som varer mindre enn 2-4 timer vil metoden være konservativ, da den forholder seg til fullskiftsgrenseverdien (Forskrift om tiltaks- og grenseverdier, 2022).
Tabell 2: «Damptrykk-fare-ratio (DFR)» i forhold til ventilasjon
| DFR kategori | Damptrykk-fare-ratio (DFR) | Nødvendig kontrollnivå (ventilasjon) |
| 1 | <0,05 | Generell ventilasjon – 3 til 6 luftskifte/time |
| 2 | 0,05 – 1 | God generell ventilasjon – 6 til 12 luftskifte/time |
| 3 | 1 – 25 | God generell ventilasjon med oppfanging ved utslippspunktet |
| 4 | 25 – 500 | Oppfanging ved utslippspunkter med inneslutning der det er praktisk mulig |
| 5 | 500 – 3000 | Innkapsling / inneslutningen |
| 6 | >3000 | Primær og sekundær innkapsling / inneslutning |
Vurdering av blandinger – bruk av Raoult’s lov
Ofte vil vi ha med blandinger å gjøre, slik at eksemplet over hvor vi ha tatt utgangspunkt i en ren væske skjeldent vil være tilfelle. Når vi har med blandinger å gjøre kan Raoult´s lov være nyttig. I følge den vil damptrykket til et hvilket som helst spesifikt stoff i en blanding reduseres proporsjonalt med molfraksjonen av hvert spesifikke stoff i blandingen. Følgende ligning beskriver forholdet:
(3) 
Hvor:
|
|
er damptrykket til komponent A over løsningen |
|---|---|
|
|
er molfraksjonen av komponent A i blandingen, og |
|
|
er damptrykket til den rene komponent A ved 25°C |
![\[P_{A}\]](https://usercontent.one/wp/yrkeshygiene.no/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8360af59f4239af120d0ad4d212cb409_l3.png?media=1692135312 "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[X_{A}\]](https://usercontent.one/wp/yrkeshygiene.no/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7b090dabfd87b7e00cecc2d9ab029900_l3.png?media=1692135312 "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[P^0_{A}\]](https://usercontent.one/wp/yrkeshygiene.no/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4394121d37e0a219fd48f9a9e721d873_l3.png?media=1692135312 "Rendered by QuickLaTeX.com")
Raoults lov gjelder for ideelle løsninger. En ideell løsning vil si en løsning der alle kreftene mellom molekylene i løsningen er de samme. Ingen virkelig løsninger oppfyller kravet til idealitet fullstendig. Raoults lov kan imidlertid likevel være nyttig og gi en pekepinne om hva en kan forvente av eksponeringsnivåer.
Modellering
Det er også utviklet modelleringsverktøy for vurdering av eksponering. Noen eksempler på modeller er bl.a Chris Keil (Keil, 2023; Keil, Simmons & Anthony, 2009) og Paul Hewet (Ganser & Hewett, 2017a, b; Hewett & Ganser, 2017a, b).
Eksempel “benzen”
Nedenfor er metningskonsentrasjonen og damptrykk-fare-ratio (DFR) regnet ut for benzen. Det enteste vi trenger er damptrykket (VP), omgivelsestrykket (P) og grenseverdien (GV) til benzen, hhv. VP = 12,7 kPa, P = 101,3 kPa, GV = 0,2 ppm.
Dette gir oss for benzen:
| Resultat | |
| Metningskonsentrasjon (ppm) | 125 370 |
| Damptrykk-fare-ratio (DFR) | 476 |
| DFR – kategori | 4/5 |
Dette betyr at ved rengjøring av en tank hvor det har vært ren benzen vil en kunne forvente en eksponering i størrelsesorden 12-13 000 ppm.
I eksemplet over vil ved håndtering av en løsning som inneholder 1% benzen i stedet for ren benzen, vil vi forvente uten å ha ennen informasjon at eksponeringsnivået ville være 1/100 mao i størrelses orden 120-130 ppm. Hadde vi i tillegg håndtert blandingen i et godt ventillert rom vil en ved hjelp av å anvende tier-regelen kunne forvente nivåer i størrelsesorden 1-2 ppm.
Eksempel diisocyanater
Nedenfor er utregning av metningskonsentrasjon og damptrykk-fare-ratio (DFR) eksemplifisert ved hjelp av ulike vanlig forekommende diisocyanater. For å benytte denne metoden trenger vi å vite grenseverdien (Tabell 3) og damtrykket (Tabell 4 og 5) til agenset.
Tabell 3: Grenseverdier for diisocyanater fra Norge og enkelte andre
| Agens | Land | Fullskift (8-timer)
|
Korttid (15 min)
|
Takverdi*
|
|||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ppm | mg/m3 | ppm | mg/m3 | ppm | mg/m3 | ||
| -NCO, alle | Finland | 0,035 | |||||
| Sveits | 0,005 | 0,02 | 0,005 | 0,02 | |||
| Diisocyanater | Norge | 0,005 | 0,01 | ||||
| Heksametylendiisocyanat (HDI) | Norge | 0,005 | 0,035 | ||||
| Tyskland | 0,005 | 0,035 | 0,005 | 0,035 | 0,01 | 0,07 | |
| Isoforondiisocyanat
(IPDI) |
Norge | 0,005 | 0,045 | ||||
| Tyskland | 0,005 | 0,046 | 0,005 | 0,046 | 0,01 | 0,092 | |
| Nafalendiisocyanat (NDI) | Norge | 0,005 | 0,04 | ||||
| Tyskland, AGS | 0,005 | 0,05 | 0,005 | 0,05 | 0,1 | ||
| Toluendiisocyanat (TDI)
|
Norge | 0,005 | 0,035 | ||||
| Tyskland, DFG | 0,001 | 0,007 | 0,001 | 0,007 | 0,005 | 0,035 | |
| Tyskland, AGS | 0,005 | 0,035 | 0,005 | 0,035 | 0,02 | 0,14 | |
| ACGIH | 0,001 | 0,005 | |||||
| Metylendifenyldiisocyanat (MDI) | Norge | 0,005 | 0,05 | ||||
| Tyskland | 0,005 | 0,05 | 0,005 | 0,05 | 0,1 | ||
| Disykloheksylmetan-4,4′-diisocyanat (HMDI) | Norge | 0,005 | 0,05 | ||||
* Takverdi er i tysksammenheng målt med en referansetid på 60 sek.
Nedenfor er utregning av metningskonsentrasjon og damptrykk-fare-ratio (DFR) vist i Tabell 4 og 5. I tabellene er det også tatt med enkelte andre fysikalske data for diisocyanatene.
Tabell 4: Utrening av metningskonsentrasjon og damtrykk-fare-ratio for TDI og MDI.
| TDI 65/35 | TDI 80/20 | MDI monomer | Polymerisk MDI | |
|---|---|---|---|---|
| Molekylvekt, g/mol |
174,16 |
174,16 |
250,25 |
350-400 |
| Fysikalsk tilstand | Fargeløs væske | Fargeløs til svak gul væske | Hvit til gult fast stoff | Mørk gul til brun væske |
| Smeltepunkt, °C |
5 |
13,6 |
34-39 |
<10 |
| Flammepunktet, °C | 132 | 132 | 196 | – |
| Tetthet, 25 °C, kg/l |
1,22 |
1,22 |
1,33 |
1,24 |
| Viskositet, 20°C, mPa.s | 3,2 | 3,2 | – | 400 |
| Damptrykket, 20°C, Pa (mmHg) |
1,3 (0,01) |
1,3 (0,01) |
<0,002 |
<0,005 |
| NCO innhold, % | 48 | 48 | 34 | 30-32 |
| Kontrollbehov |
|
|
|
|
| -Metningskonsentrasjon, ppm | 13 | 13 | 0,02 | 0,05 |
| -DFR |
2 |
2 |
0,003 |
0,008 |
| -DFR kategori | 3 | 3 | 1 | 1 |
Tabell 5: Utrening av metningskonsentrasjon og damtrykk-fare-ratio for HDI, IPDI, NDI og HMDI.
| HDI | IPDI | NDI | HMDI | |
|---|---|---|---|---|
| Molekylvekt |
168,19 |
222,28 |
210,9 |
262,35 |
| Fysikalsk tilstand | Klar, fargeløs til noe gul væske med en skarp stikkende lukt | Fargeløs til svak gul væske med en stikkende lukt | Hvit til lys gule krystalliske flak | Klar fareløs til lys gul væske |
| Smeltepunkt, °C |
-67 |
-60 |
130 |
<-10 |
| Flammepunktet, °C | 140 | 155-161 | 155 | >201 |
| Tetthet, 25 °C, kg/l |
1,04 |
1,06 |
1,42 |
1,066 |
| Viskositet, 20°C, mPa.s | 5,81 | 106,2 | ||
| Damptrykket, 20°C, Pa (mmHg) |
7 (0,05) |
0,04 (0,0003) |
0,4 (0,003) |
0,13 (0,001) |
| NCO innhold, % | 40 | |||
| Kontrollbehov |
|
|
|
|
| -Metningskonsentrasjon, ppm | 66 | 0,4 | 4 | 1 |
| -DFR |
10 |
0,06 |
0,6 |
0,2 |
| -DFR kategori | 3 | 2 | 2 | 2 |
Som det går fram av Tabell 4 og 5 er eksponeringspotensialet størst for TDI og HDI, mens det for MDI skal langt mer til før du vil komme over grenseverdien. Dette betyr at bruk av byggningskum basert på MDI til fuging av dører og vinduer vil de ofte kunne benyttes uten ekstra vernetiltak, mens bruk av byggskum til isolasjon av vegger vil kreve ekstra vernetiltak. NB! Dette gjelder ikke allerede sensibiliserte personer, som ofte vil trenge beskyttelse usansett.
Når det gjelder TDI og HDI vil bruk i de fleste tilfeller kreve prosessavtrekk og bruk av åndedrettsvern, da bruken innebærer blanding av TDI eller HDI med andre ofte svært helseskadelige stoffer i en reaksjon som vil utvikle varme (så kalt eksoterm prosess).
Når temperaturaen øker
I de fleste tilfeller vil avdampingen fra et kjemikalie øke ved økende temperatur. I Figur 1 ser vi hvordan metningskonsentrasjonen for TDI, MDI og PMDI øker ved økende temperatur. For TDI vil vi ved en økning fra fra 20 til 35 grader C forvente en fire gang økning i metningskonsentrasjonen for TDI (Firgur 1).
Figur 1: Metningskonsentrasjon (i ppb) av TDI, MDI og PMDI ved ulike temperaturer (etter Allport et al 2003)
Ved produksjon av skumplast blandes en diisocyanat (ofte en blanding av TDI og HDI) med en polyolblanding. Denne gir skumet dens unike egenskaper, og kan variere mye fra produsent til produsent. Denne blandingen vil ofte være en produkthemlighet (proprietær), men vil ofte i tillegg til polyol inneholde katalysatorer (amin- eller metallkatalysatorer), flammehemmere (som kan være halogenerte) og blåsemiddel. I reaksjonen utvikles mye varme og temperaturen i skummet kan bli langt over 100 grader C avhengig av blandingsforholdet og mengde skum som produseres.
Andre relaterte artikler
Norge innførte restriksjoner i bruk av diisocyanater 12.02.2021, men lite er gjort
Krav til en yrkeshygienisk rapport
Referanser
Allport, D. C., Gilbert, D. S. & Outterside, S. M. (2003). MDI and TDI: Safety, Health and the Environment. A Source Book and Practical Guide. West Sussex, England: John Wiley & Sons Ltd.
Forskrift om tiltaks- og grenseverdier. (2022). Forskrift om tiltaksverdier og grenseverdier for fysiske og kjemiske faktorer i arbeidsmiljøet samt smitterisikogrupper for biologiske faktorer. Arbeidstilsynet. Hentet fra https://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2011-12-06-1358
Ganser, G. H. & Hewett, P. (2017a). Models for nearly every occasion: Part II – Two box models. J Occup Environ Hyg, 14(1), 58-71. https://doi.org/10.1080/15459624.2016.1213393
Ganser, G. H. & Hewett, P. (2017b). Models for nearly every occasion: Part IV – Two-box decreasing emission models. J Occup Environ Hyg, 14(11), 919-930. https://doi.org/10.1080/15459624.2017.1339167
Hewett, P. & Ganser, G. H. (2017a). Models for nearly every occasion: Part I – One box models. J Occup Environ Hyg, 14(1), 49-57. https://doi.org/10.1080/15459624.2016.1213392
Hewett, P. & Ganser, G. H. (2017b). Models for nearly every occasion: Part III – One box decreasing emission models. J Occup Environ Hyg, 14(11), 907-918. https://doi.org/10.1080/15459624.2017.1339166
Jahn, S. D., Bullock, W. H. & Ignacio, J. S. (2015). A strategy for assessing and managing occupational exposures (4. utg.). Falls Church, VA: AIHA Press.
Keil, C. B. (2023). A case-based introductiion to Modeling Occupational Inhalation Exposure to Chemicals. Fairfax, VA: AIHA Press.
Keil, C. B., Simmons, C. E. & Anthony, T. R. (2009). Mathematical models for estimating occupational exposure to chemicals (2. utg.). Fairfax, VA: AIHA Press.
