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Validation of an EDP assisted model for assessing inhalation exposure and dermal exposure during spraying processes

 
: Koch, Wolfgang; Behnke, Wolfgang; Berger-Preiß, Edith; Kock, Heiko; Gerlin, Susanne; Hahn, Stefan; Schröder, Katrin

:
Fulltext ()

Dortmund: BAuA, 2012, 116 pp.
English
Report, Electronic Publication
Fraunhofer ITEM ()
Antifouling; stored product production; inhalation and dermal exposure; model calculation; spraying

Abstract
Für die Bewertung der Exposition von Arbeitnehmern gegenüber gesundheitsgefährdenden Arbeitsstoffen werden in zunehmendem Maße Software-Tools verwendet. Die Abschätzung der aufgenommenen Dosis erfolgt dabei auf der Basis von unterschiedlichsten Modellen. Für die inhalative und dermale Exposition gegenüber nicht-verdampfbaren Wirkstoffen, die mittels Sprühprozessen ausgebracht werden, wurde in dieser Arbeit das deterministische Modell SprayExpo überarbeitet, eingehend untersucht und mit den existierenden Modellen ConsExpo und BG-Spray verglichen. Dazu wurde SprayExpo mit Messergebnissen an realen Arbeitsplätzen in den Bereichen Antifouling und Vorratsschutz validiert. In das Modell SprayExpo wurde ein verbessertes Tropfenimpaktionsmodul für die Berechnung des Oversprays bei der Oberflächenbesprühung eingearbeitet. Des Weiteren müssen Primärtropfenverteilungen nicht mehr direkt eingegeben werden, sondern sind für gängige Sprühtechniken in einer Datenbank hinterlegt, auf die über die Eingabe der Sprühtechniken und einfacher Prozessparameter wie z. B. Sprühdruck zurückgegriffen werden kann. In der Sensitivitätsanalyse zeigte sich, dass neben der Wirkstofffreisetzungsrate das Tropfenspektrum der expositionsbestimmende Prozessparameter ist. Dagegen hat der Dampfdruck des Lösemittels im Rahmen des relevanten Wertebereichs für die Expositionskonzentration des Wirkstoffs nur eine untergeordnete Bedeutung. Zur Validierung des Modells SprayExpo wurden an Arbeitsplätzen im Antifoulingbereich und an Szenarien im Bereich des Vorratsschutzes durch personenbezogene Probenahme und anschließende chemische Analytik die Expositionskonzentrationen der verwendeten Wirkstoffe bestimmt. Bei dem Vergleich zwischen Modell und Experiment sowohl für Raum- als auch für Wandbesprühung zeigte sich, dass Sprühapplikationen mit einer Unsicherheit von in der Regel kleiner Faktor 4 abgebildet werden können. Für die dermale Exposition kann das Modell lediglich den Sedimentationsfluss der luftgetragenen Tropfen berücksichtigen und nicht zufällig auftretende Spritzer. Dadurch wird die dermale Exposition am Arbeitsplatz vom Modell SprayExpo meist unterschätzt. Allerdings wird die dermale Exposition im Falle der Raumbesprühung recht gut wiedergegeben. Aus den gemessenen Szenarien wurden insgesamt drei Standardexpositionsszenarien erstellt und in dazugehörigen "Factsheets" dokumentiert. Insgesamt ist SprayExpo für eine Expositionsabschätzung bei Sprühprozessen in Innenräumen geeignet. Es sollte aber darauf geachtet werden, dass alle Expositionsmodelle ihre Vor- und Nachteile haben und diese sinnvoll und mit dem nötigen Sachverstand angewendet werden müssen.

 

Software tools are increasingly used to assess the exposure of workers to hazardous substances. The absorbed dose is estimated on the basis of diverse models. For inhalation exposure and dermal exposure to non-evaporating substances applied by means of spraying processes, the deterministic model SprayExpo was revised, thoroughly tested, and compared to the existing models ConsExpo and BG-Spray in this research work. To this end, SprayExpo was validated with measurement results from real workplaces in the fields of antifouling and stored product protection. An improved droplet impaction module for calculating the overspray during spraying onto a surface was incorporated into the SprayExpo model. Furthermore, it is no longer necessary to directly enter primary droplet distributions. Instead, for common spraying techniques these are stored in a database from which they can be retrieved by specifying the spraying technique and simple process parameters such as the spraying pressure. The sensitivity analysis revealed that besides the active substance release rate, the droplet spectrum is the decisive process parameter for the exposure. In contrast, the vapor pressure of the solvent only plays a secondary role for the exposure concentration of the active ingredient within the relevant range of values. To validate the SprayExpo model, exposure concentrations of the active substances used were determined at workplaces in the area of antifouling treatment and in several scenarios in stored product protection by personal sampling and subsequent chemical analysis. For both room spraying and spraying onto walls, comparisons between the model and experiments revealed that spray applications can generally be reproduced with an uncertainty factor of less than 4. As regards the dermal exposure, the model can only take into account the sedimentation flow of the airborne droplets, but not accidentally occurring splashes. Therefore, the dermal exposure at the workplace is underestimated by SprayExpo in the majority of cases. However, the dermal exposure is represented quite well in the case of room spraying. Based on the measured scenarios, three standard exposure scenarios were defined and documented in corresponding 'fact sheets'. All in all, SprayExpo is an appropriate system for assessing exposure during indoor spraying processes. However, the fact that all models have their advantages and disadvantages should be taken into consideration. Therefore, the models have to be used reasonably and with the required expert knowledge.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-225796.html