6.6.2  Đặc tính về hiệu suất đối với mỗi loại trong 12 đặc tính hô hấp trong Bảng 1 là không thực tế để xây dựng các bộ lấy mẫu chuyên dụng. Thay vào đó, giá trị trung bình sẽ được tính đến. Ngoài ra, số lượng các quy ước độc lập cần thiết để bao gồm năm vị trí sinh lý được giảm đi nhờ vào các mối quan hệ xấp xỉ giữa các hàm lắng đọng. Để biết thêm chi tiết, xem Tài liệu tham khảo [13].

6.6.3  Tính thay đổi liên quan đến phạm vi tất cả các điều kiện thở cần được ghi nhận trong áp dụng bất kỳ của tiêu chuẩn này với các bộ lấy mẫu riêng lẻ hoạt động theo quy ước. Ngoài ra, Phụ lục A cung cấp phương pháp về sự lắng đọng xấp xỉ cho bất kỳ bộ đặc tính hô hấp cụ thể nào bằng cách kết hợp thông tin từ một bộ lấy mẫu hoạt động theo các hiệu quả quy ước riêng rẽ được liệt kê ở đây.

6.7  Hiệu suất lắng đọng theo quy ước

6.7.1  Bốn hiệu quả lắng đọng khí động học theo quy ước, , ,  và , được quy định như sau: đối với vùng ngoài lồng ngực ET₁, hai vùng khí phế quản, BB và bb, và vùng phế nang, Alv, vùng (trao đổi khí). Các chức năng này được biểu thị dưới dạng biểu thức logarit bình thường của mô hình lắng đọng ICRP (xem [3]) hiệu suất ở mỗi vị trí trung bình trên 12 đặc tính hô hấp của Bảng 1. Các thông số chuẩn loga được trình bày trong Bảng 2 và các hiệu quả được trình bày đồ họa trong Hình 1.

6.7.2  Ba hiệu suất lắng đọng nhiệt động học theo quy ước ,  và  được quy định, cho vùng ngoài lồng ngực, ET₁ vùng khí phế quản, bb, và vùng phế nang, Alv. Các các thông số chuẩn loga được trình bày trong Bảng 2, và các hiệu quả được trình bày đồ họa trong Hình 1.

6.7.3  Ba hiệu suất lắng đọng nhiệt động học phụ thuộc, cho vùng ngoài lồng ngực ET₂ và vùng khí phế quản BB, và một hiệu quả lắng đọng khí động học cho ET₂ được trình bày trong Bảng 3. Hiệu suất phụ thuộc được chỉ ra (màu xám) trong Hình 1.

Bảng 2 - Các quy ước lấy mẫu vị trí tương đối so với sol khí hít vào biểu thị theo các hàm logarit tự nhiên của đường kính khí động học hoặc nhiệt động học

Chế độ

Quy ước lắng đọng

...

...

...

d_C

μm

σ

Nhiệt động học

0,0026 μm^+0,7, d_th^-0,7

_ a

_ a

...

...

...

0,0041

ln[2,57]

0,015

ln[2,54]

Khí động học

...

...

...

In[2,5]

5,2

ln[2,0]

3,4

ln[2,0]

...

...

...

2,3

ln[2,0]

a Không quy định

Bảng 3 - Các quy ước phụ thuộc

Chế độ

Quy ước lắng đọng

Thể hiện

Nhiệt động học

...

...

...

Khí động học

a) Biểu đồ nhiệt động học

...

...

...

CHÚ DẪN

D

sự lắng đọng

d_th

đường kính nhiệt động học

d_ae

đường kính khí động học

Alv

vùng phế nang

...

...

...

vùng khí phế quản 2

ET₁

khu vực ngoài vùng ngực 1

BB

vùng khí phế quản 1

ET₂

khu vực ngoài vùng ngực 2

Hình 1 - Các quy ước lắng đọng hạt sol khí độc lập (màu đen) được thông số hóa các quy ước phụ thuộc (màu xám), từng tỷ lệ với một trong các quy ước độc lập

...

...

...

(Tham khảo)

Sự biến động trong lắng đọng và hiệu chính

A.1  Sự biến động trong sự lắng đọng của hạt sol khí, cả bên trong lẫn giữa các cá thể là rất lớn nên mối tương quan với các ảnh hưởng tới sức khỏe có thể dễ dàng bị che khuất. Mục đích của tiêu chuẩn này là xem xét các dao động liên quan đến khối lượng công việc (tập thể dục nặng và tập thể dục nhẹ), phương pháp thở (thở bình thường và bằng miệng) và giới tính (xem Tài liệu tham khảo [3]).

A.2  Dự định này đặt ra nhiều vấn đề hơn trong EN 481 hoặc TCVN 6753 (ISO 7708). Các quy ước thâm nhập trước đây vạch ra vấn đề biến đổi bằng cách áp dụng một phương pháp bảo thủ. Ước tính bảo thủ có thể chấp nhận được đối với các ứng dụng tuân thủ quy tắc. Tuy nhiên, ước tính liều dùng cho một ứng dụng nghiên cứu liên quan tới sức khỏe khác với việc chỉ đơn giản xác định liệu một giới hạn có bị vượt quá hay không.

A.3  Mức độ biến động được thể hiện trong hình A.1 cho năm vị trí lắng đọng trong đường hô hấp của con người. Các đường cong dày hơn mô tả sự lắng đọng trong khu vực ngoài lồng ngực (ET₁), ngoài lồng ngực (ET₂), vùng khí phế quản (BB}, vùng khí phế quản (bb}, và phế nang (Alv)) cho mỗi yếu tố ảnh hưởng được xem xét. Các đường cong được đánh dấu , , , và  đại diện cho các quy ước lắng đọng được quy định ở 6.7.

A.4  Có một cách bao trùm được hết các biến động là đo sự phân bố kích thước của các hạt sol khí cần quan tâm và sau đó tính toán sự lắng đọng được kỳ vọng cho mỗi vùng dưới bất kỳ điều kiện nào mong muốn. Có thể phát triển một phiên bản thu nhỏ của thiết bị trong Tài liệu tham khảo [12] cho thiết bị lấy mẫu cá nhân. Một khả năng khác là đối với một số mục tiêu nghiên cứu, sự biến động có thể đơn giản bị bỏ qua hoặc được chấp nhận. Một gợi ý khác (xem Tài liệu tham khảo [13]) là sử dụng các kết quả từ một dãy các phương tiện lấy mẫu đáp ứng quy ước để điều chỉnh mức lắng đọng ở bất kỳ khu vực cụ thể dưới bất kỳ điều kiện nào.

CHÚ THÍCH: Các thiết bị va đập áp suất thấp hiện có sẵn cho lấy mẫu cá nhân có thể được sử dụng để xác định sự phân bố kích thước cho các đường kính hạt rất nhỏ trong những trường hợp đặc biệt, khi các hạt sol khí đơn giản và được mô tả cặn kẽ, ví dụ: các hạt hình cầu của một chất duy nhất với tỷ trọng lớn đã biết. Sự va đập trong trường hợp này phụ thuộc vào đường kính vật lý d qua hệ số trượt (slip) và đường kính động trên . Điểm khó là đường kính nhiệt động học không phải được thăm dò trực tiếp.

A.5  Các phép đo được thực hiện bởi một tập hợp các bộ lấy mẫu hoạt động theo các quy ước của Bảng 2 khi đó có thể được sử dụng để hiệu chỉnh cho bất kỳ một bộ đặc tính cụ thể nào về hô hấp trong Bảng 1 để ước tính sự lắng đọng ở bất kỳ một trong năm vị trí nào trong hệ thống hô hấp. Điều này được thực hiện thông qua một bộ các yếu tố chuyển đổi được trình bày trong Bảng A.1. Điều cần có là kiến thức về đặc điểm hô hấp của bất kỳ cá nhân nào cần được ước lượng liều hạt sol khí.

A.6  Các yếu tố chuyển đổi được xác định như sau. Giả sử hiệu suất lắng đọng được cung cấp bởi mô hình lắng đọng ICRP (xem Tài liệu tham khảo [3]) cho một vị trí cụ thể và điều kiện thở là E[d], trong đó đường kính (hình học) của một hạt hình cầu có tỷ trọng ρ = 1 g/cm³. Ước lượng E[d] như một sự tổ hợp tuyến tính của các hàm theo quy ước độc lập D_j[d] của Bảng 2.

...

...

...

Các hằng số C_j được xác định bằng cách khớp bình phương tối thiểu của phần bên phải của công thức (A.1) với hàm E[d] được biết đến từ mô hình lắng đọng ICRP (xem Tài liệu tham khảo [3]). Các dao động, từ nam tới nữ, được tính trung bình trong tính toán các yếu tố chuyển đổi, vì sự khác biệt nhìn chung không đáng kể. (xem thêm Tài liệu tham khảo [24].) Bộ các yếu tố chuyển đổi được xác định trình bày trong Bảng A.1. Hình A.1 cho thấy sự so sánh các xấp xỉ (đường sáng) với mô hình lắng đọng thực sự của ICRP (xem Tài liệu tham khảo [3]) cho tất cả các vị trí và 12 đặc tính hô hấp của Bảng 1.

A.7  Đối với tỷ trọng hạt ρ khác nhau từ 1 g/cm³ hoặc các hạt rời khỏi hình cầu, cả hai phía của Công thức (A.1) dịch chuyển, phía tay phải thông qua sự phụ thuộc tập con về khí động học của Bảng 2 trên đường kính khí động lực học d_ae, và tập con về nhiệt động học trên đường kính nhiệt động học d_th. Phía bên trái được tính bởi mô hình lắng đọng ICRP (xem Tài liệu tham khảo [3]) trở thành một hàm của d_ae và d_th mà không phải là một tổng của các hàm riêng biệt của d_ae và d_th. Tuy nhiên, sự xấp xỉ của Công thức (A.1) được duy trì cho bất kỳ kích thước hạt nào mà chỉ có một cơ chế (khuếch tán hoặc va đập) chiếm ưu thế lắng đọng, nghĩa là nơi có lắng đọng là đáng kể, vì sự chồng chéo các đường cong xảy giữa hai phương thức là không đáng kể.

A.8  Ước lượng sơ bộ về độ không đảm bảo vốn có trong Công thức (A.1) liên quan đến hoặc sự thiếu phù hợp hoặc sự khác biệt về sự dịch chuyển (A.7) trong vùng chồng chéo, nơi sự lắng đọng là không hiệu quả theo bất kỳ một trong hai phương thức được trình bày trong Tài liệu tham khảo [13]. Trong việc lấy mẫu ngẫu nhiên từ các bộ với sự phân bố kích thước, với số hạt, diện tích bề mặt, hoặc khối lượng theo đo đạc, được lấy để đại diện và với điều kiện thở ngẫu nhiên (Bảng 1), độ không đảm bảo (tương đối) (độ lệch chuẩn) dao động từ 9 % đến 24 %, tùy theo vị trí trong đường hô hấp. Để so sánh, ước tính hiệu suất lắng đọng một cách đơn giản từ các quy ước mà không có sự điều chỉnh dẫn đến độ không đảm bảo dao động từ 30 % đến 122 %.

A.9  Liều được tính như trong 4.4.1. Liều tại vị trí x, m_x,D, theo miligam, cho một người được tính theo:

                                                                   (A.2)

Trong đó

q là lưu lượng khí hô hấp, tính bằng mililít trên giây;

t là thời gian phơi nhiễm, tính bằng giây;

c_x,j là hệ số tại hàng x và cột j trong bảng A.1;

...

...

...

q_j là lưu lượng lấy mẫu của máy lấy mẫu j, tính bằng mililit trên giây;

t_s là thời gian lấy mẫu, tính bằng giây.

a) Vùng ngoài lồng ngực 1

b) Vùng ngoài lồng ngực 2

c) Vùng khí phế quản 1

...

...

...

e) Vùng phế nang

CHÚ DẪN

D

Lắng đọng

hm

Tập thể dục nặng, thở bằng miệng

d

Đường kính hạt hình cầu

...

...

...

Tập thể dục nặng, thở bình thường

D_Alv

Lắng đọng vùng phế nang

lm

Tập thể dục nhẹ, thở bằng miệng

D_BB

Lắng đọng vùng khí phế quản 1

ln

Tập thể dục nhẹ, thở bình thường

...

...

...

Lắng đọng vùng khí phế quản 2

sm

Ngồi, thở bằng miệng

Lắng đọng vùng ngoài lồng ngực 1

sn

Ngồi, thở bình thường

Lắng đọng vùng ngoài lồng ngực 2

...

...

...

Hình A.11) - Hiệu suất lắng đọng đến các vùng khác nhau là kết hợp tuyến tính của các hàm quy ước được đề xuất ở tỷ trọng ρ = 1 g/cm³ vẽ theo đường kính hình học d của một hạt hình cầu; đường cong cho nam giới (màu xanh) và nữ (màu đỏ) được thể hiện dưới dạng kết hợp tuyến tính của các quy ước (màu xanh lá cây); màu đen đại diện cho hiệu suất tính từ Tài liệu tham khảo [3]

Bảng A.1 - Các yếu tố chuyển đổi C_j của Công thức (A.1) cho các đặc tính thở của Bảng 1

Trạng thái

Vị trí

Nhiệt động học

Khí động học

ET₁

bb

...

...

...

ET₁

BB

bb

Alv

Ngồi, thở bình thường

ET₁

1,36

0,17

-0,06

...

...

...

-0,04

-0,74

0,05

ET₂

1,32

0,27

-0,08

1,54

0,31

...

...

...

-0,10

BB

0,99

-0,01

-0,01

0,00

0,44

-0,99

0,13

...

...

...

2,52

0,07

0,19

0,00

-0,04

0,92

0,04

Alv

2,93

...

...

...

1,22

0,00

-0,16

0,08

1,09

Ngồi thở bằng miệng

ET₁

0,96

0,13

...

...

...

1,08

-0,26

-0,06

-0,13

ET₂

1,56

0,20

-0,07

2,00

...

...

...

1,40

-0,63

BB

0,78

0,08

-0,03

0,00

1,67

-4,68

...

...

...

bb

2,69

0,08

0,18

0,00

0,31

1,23

-0,07

Alv

...

...

...

-1,91

1,23

0,00

-0,54

4,97

0,42

Tập thể dục nhẹ thở bình thường

ET₁

1,32

...

...

...

-0,04

1,54

0,73

-3,53

1,12

ET₂

1,30

0,20

-0,06

...

...

...

0,68

-3,11

1,72

BB

0,63

-0,01

-0,01

0,00

0,13

...

...

...

0,09

bb

2,10

0,20

0,07

0,00

-0,07

0,35

0,02

...

...

...

1,32

-0,63

1,16

0,00

0,33

-3,24

1,19

Tập thể dục nhẹ thở bằng miệng

ET₁

...

...

...

0,06

-0,02

0,62

-0,01

-0,25

0,08

ET₂

1,74

0,08

...

...

...

2,46

-0,86

-2,17

-0,25

BB

0,64

0,01

-0,02

0,00

...

...

...

-3,34

0,30

bb

2,78

0,08

0,06

0,00

-0,35

3,40

...

...

...

Alv

1,87

-0,72

1,16

0,00

-0,93

5,35

0,43

Tập thể dục nặng thở bình thường

...

...

...

0,66

0,05

-0,02

0,77

0,42

-2,19

0,70

ET₂

1,59

...

...

...

-0,04

2,31

0,29

-5,19

0,92

BB

0,93

-0,15

0,00

...

...

...

0,71

3,24

-0,31

bb

2,13

0,17

0,02

0,00

-0,33

...

...

...

-0,20

Alv

0,41

0,33

0,94

0,00

-0,17

-0,43

0,98

...

...

...

ET₁

0,40

0,04

-0,01

0,46

0,12

-0,67

0,22

ET₂

...

...

...

0,03

-0,04

2,62

0,00

-4,51

0,03

BB

1,11

-0,21

...

...

...

0,00

0,97

4,68

-0,54

bb

2,28

0,15

0,02

0,00

...

...

...

2,95

-0,30

Alv

0,38

0,38

0,93

0,00

-0,41

0,81

...

...

...

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 10651-4:2002, Lung ventilators- Part 4: Particular requirements for operator-powered resuscitators

[2] ASTM D6062, Standard guide for personal samplers of health-related aerosol fractions

[3] JAMES, A.C., STAHLHOFEN, W., RUDOLF, G., KÖBRICH, R., BRIANT, J.K., EGAN, M.J., NIXON, W., BIRCHALL, A. Human respiratory tract model for radiological protection: ICRP Publication 66.Ann. ICRP 1994, 24, pp. 1-300

[4] VINCENT, J.H. Particle size-selective criteria for fine aerosol fractions. In: Aerosol sampling: Science, standards, instrumentation and applications, pp. 255-287. Hoboken, NJ: Wiley, 2007

[5] PHALEN, R. F. Particle size-selective sampling in the workplace: Report of the ACGIH Air Sampling Procedures Committee, Cincinnati, OH: American Conference of Governmental Industrial Hygienists,1985. 80 p. (Publication No. 0830.)

[6] MCCAWLEY, M.A. In: Particle size-selective sampling for particulate air contaminants, VINCENT, J.H., editor. Cincinnati, OH: American Conference of Governmental and Industrial Hygienists, 1999

[7] MCCAWLEY, M.A., MARTIN, S., MOYER, E., BERAKIS, M., HORNSBY-MYERS, J., KENT, M. Development of a filter assembly to match the deposition of ultrafine aerosol in the lung: A pilot study with beryllium. Ann. Occup. Hyg. 2002,46(S1), pp. 215-218. Available (viewed 2011-12-23) at: http://annhyg.oxfordjournals.org/content/46/suppl_1/215.full.pdf

...

...

...

[9] KOEHLER, K.A., CLARK, P., VOLCKENS, J. Development of a sampler for total aerosol deposition in the human respiratory tract. Ann. Occup. Hyg. 2009, 53, pp. 731-738. Available (viewed 2011-12-23) at: http://annhyg.oxfordjournals.org/content/53/7/731.full.pdf+html

[10] FISSAN, H., NEUMANN, S., TRAMPE, A., PUI, D.Y.H., SHIN, W.G. Rationale and principle of an instrument measuring lung deposited nanoparticle surface area. J. Nanoparticle Res 2007, 9, pp. 53-59

[11] ASBACH, C., FISSAN, H., STAHLMECKE, B., KUHLBUSCH, T.A.J., PUI, D.Y.H. Conceptual limitations and extensions of lung-deposited Nanoparticle Surface Area Monitor (NSAM). J. Nanoparticle Res. 2009,11, pp. 101-109

[12] GORBUNOV, B., PRIEST, N.D., MUIR, R.B., JACKSON, P.R., GNEWUCH, H. A novel size-selective airborne particle size fractionating instrument for health risk evaluation. Ann. Occup. Hyg. 2009, 53, pp. 225-237. Available (viewed 2011-12-23) at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2662094

[13] BARTLEY, D.L., VINCENT, J.H. Sampling conventions for estimating ultrafine and fine aerosol deposition in the human respiratory tract. Ann. Occup. Hyg. 2011, 55, pp. 696-709. Available (viewed 2011-12-23) at: http://annhyg.oxfordjournals.org/content/55/7/696.full.pdf+html

[14] (a) OGDEN, T.L., BIRKETT, J.L. The human head as a dust sampler. In: WALTON, W.H., editor. Inhaled Particles IV, pp. 93-105. Oxford: Pergamon, 1977; (b) OGDEN, T.L., BIRKETT, J.L. An inhalable-dust sampler, for measuring the hazard from total airborne particulate. Ann. Occup. Hyg. 1978, 21, pp. 41-50

[15] ARMBRUSTER, L., BREUER, H. Investigations into defining inhalable dust. Ann. Occup. Hyg. 1982, 26, pp. 21-32

[16] VINCENT, J.H., MARK, D. Application of blunt sampler theory to the definition and measurement of inhalable dust. Ann. Occup. Hyg. 1982, 26, pp. 3-19

[17] AITKEN, R.J., BALDWIN, P.E.J., BEAUMONT, G.C., KENNY, L.C., MAYNARD, A.D. Aerosol inhalability in low air movement environments. J. Aerosol Sci. 1999, 30, pp. 613-626

...

...

...

[19] BERRY, R.D., FROUDE, S. An investigation of wind conditions in the workplace to assess their effect on the quantity of dust inhaledLondon : Health and Safety Executive, 1989. (UK Health and Safety Executive Report IR/L/DS/89/3.)

[20] BALDWIN, P.E.J., MAYNARD, A.D., Measurement of windspeeds in indoor workplaces. In: Proceedings of the 11th Annual Aerosol Society Conference, Bristol: Aerosol Society, 1997

[21] HARPER, M., LIDÉN, G. The need for an international sampling convention for inhalable dust in calm air. J. Occup. Environ. Hyg. 2006, 3, pp. D94-D101

[22] WEIBEL, E.R. Morphometry of the human lung. Berlin: Springer, 1963. 151 p.

[23] LIPPMANN, M. Regional deposition of particles in the human respiratory tract. In: LEE, D.H.K., FALK, H.L., MURPHY, S.D., GEIGER, S. R., editors. Handbook of physiology, pp. 213-232. Bethesda, MD: American Physiology Society, 1977

[24] LÖNDAHL, J., MASSLING, A., PAGELS, J., SWIETLICKI, E., VACLAVIK, E., LOFT, S. Size-resolved respiratory-tract deposition of fine and ultrafine hydrophobic and hygroscopic aerosol particles during rest and exercise. Inhal. Toxicol. 2007, 19, pp. 109-116

1) Bản file điện tử của tiêu chuẩn này có chứa màu và hữu ích để hiểu đúng tiêu chuẩn này. Người sử dụng cần cân nhắc in tiêu chuẩn bằng máy in màu.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12244:2018 (ISO 13138:2012) về Chất lượng không khí - Quy ước lấy mẫu lắng đọng bụi truyền trong không khí trong hệ hô hấp của con người