iso/tr 15235 2001检测

ISO/TR 15235:2001《凝聚态物质（包括废气）中可吸入结晶二氧化硅的收集和表征指南》是职业健康与工业卫生领域针对二氧化硅粉尘暴露风险评估的关键技术文件。该文件的核心在于提供一套系统的方法，用于在工作场所空气中收集、制备和分析可吸入性结晶二氧化硅，特别是石英、方石英和鳞石英。

1. 检测项目：详细说明各种检测方法及其原理

检测的核心目标是准确定量工作场所空气中可吸入性粉尘内结晶二氧化硅的质量浓度。检测流程分为三个连续阶段：采样、样品制备与分析。

• 1.1 采样方法

  • 原理：使用符合空气动力学直径采集特性的可吸入性粉尘采样器，以恒定的流量抽取一定体积的空气，使空气中的粉尘颗粒被捕集在滤膜上。采样器通常遵循特定标准对可吸入颗粒物的切割曲线。

  • 设备：主要包括可吸入性粉尘采样头、装有滤膜（如聚氯乙烯、银膜或混合纤维素酯滤膜）的滤膜夹、个体采样泵或固定点采样泵、以及流量校准装置。

  • 程序：采样前需进行流量校准。将称重后的滤膜装入采样器，由工人佩戴（个体采样）或置于固定位置（区域采样），在整个工作时段内以恒定流量采样。采样结束后，记录采样时间、总采样体积，并将滤膜妥善密封保存，送回实验室。

• 1.2 样品制备方法

  • 原理：将从现场采集的粉尘样品从滤膜上定量转移，并制备成适合后续仪器分析的形态。制备过程需消除或减少非晶态二氧化硅、硅酸盐及其他干扰物质的影响。

  • 灰化处理：对于有机滤膜（如混合纤维素酯），需使用低温灰化炉或微波灰化装置，在等离子体或可控气氛下分解有机基质，避免高温导致石英晶型转变。

  • 消解与分离：常采用磷酸消解法。将灰化后的残渣或直接采集的样品与热浓磷酸共热，非晶态二氧化硅和部分硅酸盐被溶解，而结晶二氧化硅（石英）相对稳定。随后离心、洗涤、干燥，得到富集的结晶二氧化硅样品。也可选择超声波分散和滤膜再沉积技术制备均匀的分析样品。

• 1.3 分析方法

  • X射线衍射法

    • 原理：基于晶体物质的衍射现象。当X射线照射到结晶二氧化硅样品时，会产生具有特定角度（2θ）的衍射峰。通过测量石英（主要衍射峰位于约26.65° 2θ）、方石英和鳞石英的特征峰强度，与标准校准曲线对比，进行定性和定量分析。

    • 特点：是国际公认的基准方法，可直接识别和定量不同晶型。

  • 红外光谱法

    • 原理：基于分子对红外辐射的特征吸收。结晶二氧化硅（特别是石英）在特定波数（如800 cm⁻¹ 和780 cm⁻¹附近）存在特征红外吸收峰。通过测量吸光度并与标准曲线比较进行定量。

    • 特点：灵敏度高，样品用量少，但可能受到硅酸盐等物质的干扰，需结合有效的样品制备。

  • 显微镜技术

    • 原理：包括偏光显微镜和电子显微镜。偏光显微镜利用石英的双折射特性进行计数和形貌观察。扫描电子显微镜结合能谱分析可直接观察单个颗粒的形貌并测定其元素组成（Si和O），有助于鉴别。

    • 特点：可提供颗粒形貌和成分信息，但定量分析速度较慢，通常作为辅助或定性手段。

2. 检测范围：列举不同应用领域的检测需求

该技术文件所述方法的检测范围广泛，适用于所有存在潜在结晶二氧化硅粉尘暴露的工业和工作环境，主要包括：

• 采矿与采石业：金矿、煤矿、花岗岩、砂岩开采与加工。

• 建筑业：隧道掘进、岩石爆破、混凝土搅拌、砌块切割、喷砂作业（使用石英砂）、拆除工程。

• 铸造业：型砂制备、铸件清砂、喷丸处理。

• 陶瓷与玻璃制造业：原料（石英、长石等）的破碎、研磨、配料。

• 耐火材料生产：硅砖、粘土砖等耐火材料的制造与加工。

• 石材加工业：花岗岩、大理石等石材的切割、雕刻、抛光。

• 其他行业：粉体填料（如硅微粉）的生产与使用、地质勘探、宝石加工等。

检测需求的核心是评估作业人员8小时时间加权平均暴露浓度是否符合职业接触限值，以预防矽肺等职业病的发生。

3. 检测标准：引用国内外相关文献

检测实践需结合并参考一系列国内外权威的标准化方法文献与指南。在采样方面，需遵循空气采样基本公约，例如关于可吸入粉尘和气溶胶采样效率的定义。在分析环节，国际上广泛参考基于X射线衍射和红外光谱的标准化定量程序，例如使用α-石英国家标准物质（SRM 1878）进行仪器校准，并遵循粉末衍射文件联合委员会的标准卡片数据进行物相鉴定。样品制备的磷酸处理步骤参考了既定的职业安全健康分析方法。此外，各国的职业暴露限值文件，如美国国家职业安全卫生研究所的标准方法手册、美国工业卫生师协会制定的空气中结晶二氧化硅监测方法，以及各国发布的职业卫生标准，均是实施检测与结果判定的重要依据。

4. 检测仪器：介绍主要检测设备及其功能

• 采样设备：

  • 可吸入性粉尘采样器：配备符合空气动力学特性的旋风式或冲击式采样头，用于分离并收集可吸入颗粒物。

  • 个体采样泵：便携式、电池驱动的恒流泵，流量范围通常为1-4 L/min，确保在整个采样期间流量稳定。

  • 滤膜与滤膜夹：用于捕集颗粒物的介质，需满足分析要求（如低本底、耐化学处理）。

  • 流量校准器：如电子皂膜流量计或转子流量计校准器，用于在采样前后精确校准和验证采样泵的流量。

• 样品制备设备：

  • 低温灰化仪：使用射频产生的氧等离子体在低温（通常低于150°C）下氧化去除有机滤膜，保护结晶二氧化硅晶型。

  • 实验室马弗炉：在严格控制的温度下（需确认不会引起晶型转变）进行灰化或高温处理。

  • 加热板/控温消解装置：用于磷酸消解过程，要求温度控制精确。

  • 离心机：用于消解后样液的固液分离。

  • 超声波清洗器：用于样品在液体中的均匀分散。

  • 分析天平：精度达到0.01 mg，用于滤膜和样品的精密称量。

• 分析仪器：

  • X射线衍射仪：核心分析设备，包括X射线管、测角仪、探测器及数据处理系统。能够对样品进行物相定性和定量分析，检测限可达微克级。

  • 傅里叶变换红外光谱仪：配备显微镜或漫反射附件，用于微量样品的红外光谱采集和分析，灵敏度高。

  • 偏光显微镜：用于初步观察粉尘样品中的结晶颗粒形态和双折射现象。

  • 扫描电子显微镜与能谱仪：用于高分辨率观察单个粉尘颗粒的形貌，并结合能谱进行元素半定量分析，辅助鉴定。

整个检测流程的质量控制至关重要，包括使用标准参考物质进行校准、空白样品分析、平行样测定以及参与实验室间比对，以确保检测结果的准确性与可比性。