顯微攝像法快速測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中的粉塵分散度

范鵬飛，張 鑫，吳 亮

（核工業(yè)230研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

顯微攝像法快速測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中的粉塵分散度

范鵬飛，張 鑫，吳 亮

（核工業(yè)230研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

介紹了顯微攝像法測(cè)定粉塵分散度的采樣、樣品處理、顯微鏡測(cè)量等基本步驟，通過(guò)與國(guó)標(biāo)GBZ／T192.3－2007介紹的方法的比較，證明顯微攝像法在測(cè)定粉塵分散度的準(zhǔn)確性、快速性以及保護(hù)視力等方面具有一定的優(yōu)越性。

粉塵分散度；粉塵粒徑；顯微電子攝像；保護(hù)視力

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)有色金屬的需求越來(lái)越大。在有色金屬的開(kāi)采、選礦、冶煉、加工等生產(chǎn)工藝過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生粉塵，工作場(chǎng)所或車(chē)間中生產(chǎn)性粉塵的危害是影響作業(yè)人員身體健康的主要因素之一［1］，所以我國(guó)有色金屬行業(yè)塵肺病患病人數(shù)總量也在增大。生產(chǎn)性粉塵由不同粒徑的粉塵顆粒組成，而不同粒徑的顆粒對(duì)人體危害也不同。

粒徑較小的粉塵在空氣中漂浮的時(shí)間較長(zhǎng)、沉降速度較慢，不容易降落，降落之后又很容易再次被揚(yáng)起，所以粒徑較小的粉塵更容易進(jìn)入人的肺部。根據(jù)死于矽肺者的肺部解剖，有85%～99%的塵粒小于5μm，5～10μm的粉塵全部滯留在上呼吸道有絨毛的表面［2］。再者，對(duì)硫化礦塵、煤礦塵來(lái)說(shuō)，粉塵粒徑越小，吸氧能力越強(qiáng)，發(fā)生爆炸的可能性就越大。因此，測(cè)定工作場(chǎng)所中的粉塵分散度有非常重要的意義。

粉塵分散度是指粉塵的粉碎程度，粉塵的分散度越高，說(shuō)明粉塵粒徑的顆粒越多，對(duì)作業(yè)人員的危害就越大［3］。GBZ／T192.3－2007中介紹的肉眼直接在顯微鏡下測(cè)定的方法（濾膜鏡檢法），目前在試驗(yàn)、測(cè)量或生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，但是該方法容易引起眼睛疲勞，損害測(cè)量者視力，而且測(cè)量效率較低，精度不夠。本文介紹的測(cè)定粉塵分散度的方法是在國(guó)標(biāo)方法的基礎(chǔ)上，采用顯微攝像系統(tǒng)測(cè)量粉塵分散度，達(dá)到快速測(cè)定的目的。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備和試劑

測(cè)量?jī)x器：Carl ZeissAxio Imager A2m Po研究級(jí)顯微鏡及其攝像系統(tǒng)，B302型普通顯微鏡。

物鏡測(cè)微尺：印在載玻片上的標(biāo)準(zhǔn)尺度，總長(zhǎng)為1 mm，分成100等分刻度，每刻度0.01 mm。

采樣儀器：AKFC－92A礦用粉塵儀、測(cè)塵慮膜、手套、鑷子等。

樣品前處理器具、試劑：燒杯、載物玻片、玻璃棒、吸管、乙酸丁酯（分析純）等。

1.2 采樣

試驗(yàn)樣品是在某鉛鋅礦業(yè)有限公司的鉛、鋅采選、加工車(chē)間采集的粉塵樣品。采樣時(shí)該公司生產(chǎn)設(shè)備正常生產(chǎn)，工人穿戴防護(hù)用具，工況條件正常。在工作場(chǎng)所中尋找到合適的點(diǎn)位，將裝好濾膜的采樣夾置于呼吸帶高度［4］，按照 GBZ／T192.1－2007的采樣方法，設(shè)定合適的采樣時(shí)間進(jìn)行采樣。采集完后，用鑷子取下濾膜，并且對(duì)折兩次，將濾膜置于清潔容器內(nèi)立即送回實(shí)驗(yàn)室，在運(yùn)送濾膜過(guò)程中，未發(fā)生粉塵脫落或?yàn)V膜污染現(xiàn)象。

1.3 樣品前處理

將采集有粉塵的測(cè)塵濾膜放入干凈的燒杯中，用吸管吸入1～2 mL乙酸丁酯，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，待濾膜溶解，制成均勻的粉塵混懸液，立即用吸管吸取1滴，滴在載玻片上，用另外一塊干凈的載玻片成45°角推片［5］，使液體均勻分布在載玻片上，用干凈的玻璃罩罩住，待乙酸丁酯自然揮發(fā)干，制成粉塵薄片標(biāo)本，貼上樣片標(biāo)簽，置于干凈的玻璃培養(yǎng)皿中，準(zhǔn)備測(cè)量。濾膜溶解后，鏡檢時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)粉塵薄片上粉塵過(guò)于密集，影響測(cè)量，可向粉塵懸浮液中再加入乙酸丁酯，稀釋后再重新制作粉塵標(biāo)本。

1.4 顯微攝像系統(tǒng)的標(biāo)定

選擇蔡司公司的scope.A1型顯微鏡來(lái)測(cè)量，該顯微鏡有六個(gè)物鏡，放大倍數(shù)分別為2.5×、5×、10×、20×、50×、63×，目鏡放大倍數(shù)為10×。開(kāi)啟顯微鏡及顯微攝像系統(tǒng)，在低倍鏡下找到物鏡測(cè)微尺，將看到的肉眼所見(jiàn)視野調(diào)節(jié)至最清晰，并將電腦所見(jiàn)影像調(diào)節(jié)至最清晰。若肉眼所見(jiàn)視野與電腦影像不同時(shí)清晰，可略微調(diào)節(jié)目鏡，使肉眼所見(jiàn)和電腦影像同時(shí)最清晰。

轉(zhuǎn)換要標(biāo)定的物鏡，稍微調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋使物象最清晰，將物鏡測(cè)微尺置于載物臺(tái)中心，移到肉眼所見(jiàn)視野的中央附近，該型顯微鏡目鏡中有目鏡十字絲，可將肉眼所見(jiàn)標(biāo)尺的刻度移到目鏡十字絲中心。標(biāo)定該物鏡放大倍數(shù)的顯微攝像系統(tǒng)，如圖1所示。圖1為標(biāo)定50倍物鏡時(shí)的照片，成豎列的物鏡測(cè)微尺的標(biāo)準(zhǔn)刻度線(xiàn)，每刻度為0.01 mm，標(biāo)尺下方橫線(xiàn)為測(cè)量長(zhǎng)度，從圖中可以看出，顯微攝像系統(tǒng)測(cè)量長(zhǎng)度很精確。依此類(lèi)推，分別標(biāo)定每一個(gè)物鏡。

圖1 顯微攝像系統(tǒng)的標(biāo)定

1.5 顯微鏡測(cè)量

取下測(cè)微尺，將粉塵薄片放在載物臺(tái)上，用低倍鏡找到粉塵顆粒，然后調(diào)整放大倍數(shù)，選擇合適視野，調(diào)節(jié)電腦影像至最清晰，對(duì)所選視野進(jìn)行拍照，拍照后儲(chǔ)存照片。緊接著對(duì)所拍照片的粉塵進(jìn)行測(cè)量，隨機(jī)地依次測(cè)量每個(gè)粉塵的粒徑，遇長(zhǎng)徑測(cè)長(zhǎng)徑，遇短徑測(cè)短徑，測(cè)量200個(gè)或以上個(gè)數(shù)的塵粒。

顯微攝像系統(tǒng)的測(cè)定如圖2所示，放大倍數(shù)為500倍，可以用平行于圖像邊緣的線(xiàn)測(cè)量粉塵粒徑，每張粉塵圖片可以從上往下、從左到右依次測(cè)量。測(cè)量人員還可根據(jù)照片中的粉塵粒徑的大小，靈活轉(zhuǎn)換物鏡。在400～600倍放大倍數(shù)之間，測(cè)量人員可以適當(dāng)增加放大倍數(shù)，更精確地測(cè)量粒徑較小的粉塵。

圖2 顯微攝像系統(tǒng)拍攝的粉塵

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)

顯微攝像法測(cè)定某單位樣品處理間的粉塵分散度的結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 粉塵分散度測(cè)量記錄表

2.2 測(cè)量結(jié)果影響因素分析

1.粉塵采集前，要對(duì)生產(chǎn)性粉塵進(jìn)行詳細(xì)的研究，可溶于乙酸丁酯的粉塵，因溶解無(wú)法觀察到，對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大影響。

2.圖像分析、結(jié)果統(tǒng)計(jì)時(shí)，要甄別顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，要把團(tuán)聚的顆粒分開(kāi)、分別測(cè)量粒徑。

3.由于粉塵圖像像素的原因，對(duì)于個(gè)別粒徑極小粉塵，識(shí)別程度不夠高，其粒徑難以統(tǒng)計(jì)。

3 結(jié) 論

1.采用GBZ／T192.3－2007中肉眼直接測(cè)量的方法，每測(cè)一個(gè)塵粒，需要稍微移動(dòng)薄片，讓目鏡測(cè)微尺的刻度和塵粒的一邊重合，然后讀刻度數(shù)。測(cè)量一般持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，測(cè)量效率較低，測(cè)量過(guò)程存在個(gè)人視覺(jué)差異、視覺(jué)疲勞等因素，測(cè)量精度不夠，測(cè)量完后人眼明顯感覺(jué)比較累，長(zhǎng)期測(cè)量損害視力。

2.顯微攝像法測(cè)量用時(shí)30 min左右，測(cè)量方式簡(jiǎn)便，測(cè)量效率高，而且不用人眼直接觀察顯微鏡，有效地保護(hù)了測(cè)量者的視力，并為生產(chǎn)任務(wù)節(jié)約時(shí)間成本。

3.顯微攝像系統(tǒng)能顯著提高測(cè)量粉塵粒徑、粉塵分散度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并滿(mǎn)足一些試驗(yàn)工作需要，如需要測(cè)量同一粉塵的長(zhǎng)徑、短徑等。

［1］ 吳超，李曉艷.有色金屬礦區(qū)典型塵源污染機(jī)制與研究策略［J］.西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35（6）：695－701.

［2］ 李烈勛.粉塵分散度的測(cè)定［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，1974，（1）：26－30.

［3］ 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局職業(yè)安全健康監(jiān)督管理司，中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院.職業(yè)病危害因素檢測(cè)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2013.

［4］ GBZ／T192.3－2007，工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定［S］.

［5］ GBZ／T159－2004，工作場(chǎng)所中有害物質(zhì)監(jiān)測(cè)的采樣規(guī)范［S］.

Rapid Determination of Dust Dispersion in Air of Workplace by Microscopic Photography

FAN Peng-fei，ZAHNG Xin，WU Liang
（Research Institute No.230，CNNC，Changsha 410007，China）

In this paper，the basic steps of sampling，sample processing and microscopic measurement of dust dispersion by microscopic photography were introduced.The superiority of accuracy，rapidity and eyesight protection of determination of dust dispersion by microscopic photography were clarified by compared with the method introduced by the national standard GBZ／T192.3－2007.

dust paticle size；dust dispersion；micro electron photography；preservation of eyesight

X758

A

1003－5540（2017）05－0062－03

范鵬飛（1989－），男，助理工程師，主要從事巖礦、分析檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的工作。

2017－05－18