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Gli stati fisici delle sostanze in un ambiente di lavoro, in sintesi

Le sostanze inquinanti possono essere assorbite dall’organismo in differenti stati fisici, secondo una sintetica classificazione

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Gli stati fisici fondamentali della materia sono tre: gas, liquido, solido.
Gas: si tratta di un aeriforme caratterizzato da una temperatura, detta temperatura critica, che si trova al di sotto della temperatura ambiente. Gli aeriformi per cui ciò non avviene, vengono detti allo stato di vapore; un gas può anche essere definito come un aeriforme non condensabile a temperatura ambiente. Un gas non ha un volume definito e, all’interno di un qualsiasi contenitore, si espande in modo uniforme occupando l’intero volume. I gas possono essere tossici, esplosivi o asfissianti e, in genere, l’assorbimento preferenziale da parte dell’organismo avviene per via inalatoria.

Liquido: i liquidi sono caratterizzati dalla proprietà di essere fluidi, elastici e incomprimibili; gli atomi e le molecole che costituiscono il liquido interagiscono fra loro, hanno legami molto più stretti di quelli caratteristici dei gas sebbene non così forti come nei solidi. Essi non si trovano in posizioni fisse, ma sono in grado di scorrere gli uni sugli altri. Sotto l’effetto del campo gravitazionale, un liquido, immesso in un contenitore, tende a disporsi verso il basso occupando l’intero volume fino al pelo libero che tende all’orizzontalità. La pressione di un liquido in un qualsiasi punto è pari a quella esercitata dal peso della colonna di liquido sovrastante oltre alla pressione atmosferica sovrastante il pelo libero.
I liquidi possono distinguersi in volatili, caratterizzati da legami molecolari più deboli (quasi tutti quelli presenti nel campo dell’industria) e in non volatili. Un liquido può quindi facilmente trasformarsi per evaporazione in un aeriforme e ritrasformarsi in liquido per condensazione; per raffreddamento un liquido può solidificare.
Esistono liquidi tossici per contatto, per ingestione o per inalazione una volta vaporizzati e combustibili sempre a seguito di vaporizzazione.

Solido: si definisce in questo modo una materia che, grazie a legami atomici e molecolari molto forti, si trova in uno stato condensato caratterizzato da resistenza alla deformazione e alle variazioni di volume. I solidi possiedono infatti una forma propria, possono essere cristallini e amorfi, possono liquefarsi o vaporizzare per riscaldamento.
Una volta trasformatisi in liquidi o vapore possono essere veicolati all’interno dell’organismo per inalazione o contatto cutaneo. I solidi possono essere causa di intossicazione per ingestione ed essere infiammabili o esplosivi a seguito di sublimazione.

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Azioni fisiche che possono provocare un passaggio di stato (Fonte: Science-class)

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Diagramma di fase (Fonte: Santa Susana High School)

Esistono però altre forme, diretta trasformazione dei tre stati fondamentali della materia, in cui possono venire a trovarsi le varie sostanze; anche queste forme derivate meritano interesse in relazione alla loro potenziale presenza soprattutto all’interno degli ambienti confinati e ai relativi effetti che questi sta ti fisici possono produrre. Vediamo più nel dettaglio.

Polveri: sono particelle solide di vario diametro prodotte per frantumazione meccanica di materiali solidi. La tossicità di molte polveri dipende dalle dimensioni medie, ovvero dalla loro respirabilità. Particelle di diametro superiore ai 10 μm sono generalmente trattenute dal naso e dalle prime vie respiratorie giungendo difficilmente ai polmoni mentre particelle di dimensioni inferiori a questo diametro possono facilmente giungere ai polmoni e da questi al sangue. La distribuzione delle polveri in aria libera o all’interno di un ambiente confinato risulta generalmente scarsamente omogenea anche in presenza di elevate turbolenze poiché, non trattandosi di molecole, risentono pesantemente della forza di gravità.

Fumi: sono particelle solide generate dalla ricondensazione di vapori originati dal surriscaldamento di materiali solidi (metalli, plastiche ecc.). Di particolare criticità, per la loro potenziale tossicità, risultano, all’interno di ambienti confinati, i fumi generati da attività di saldatura e ossitaglio, in particolare quando questa attività coinvolge lamiere di acciaio ad alto contenuto di cromo o passivate mediante trattamento galvanico. La distribuzione dei fumi nello spazio è generalmente abbastanza omogenea pur risentendo della precipitazione continua dovuta al loro progressivo raffreddamento.

Nebbie (aerosol): le nebbie sono costituite da microscopiche gocce di liquidi generate da frammentazione meccanica come, ad esempio, nel caso dell’atomizzazione e della spruzzatura. In particolare, la distribuzione delle nebbie all’interno di un ambiente confinato, pur tendendo a precipitare per via gravitazionale, può essere ritenuta abbastanza omogenea.

Vapori: rappresentano lo stato gassoso di materiali che si trovano naturalmente in fase liquida (la trasformazione viene detta di evaporazione) o solida (la trasformazione diretta, senza passare da una fase liquida intermedia, viene detta sublimazione). I vapori possono essere riportati alla fase liquida mediante raffreddamento (condensazione) o aumento della pressione. I vapori generati da sostanze altamente volatili vengono spesso ritenuti, erroneamente, più leggeri dell’aria, trascurando così il rischio derivante dal loro accumulo verso il basso, così come a torto viene spesso ritenuto che, una volta rimosse da un ambiente tutte le sostanze volatili, i relativi vapori si disperdano con rapidità.
I vapori di molte sostanze organiche possono produrre importanti effetti patologici sia a lungo che a breve termine. Al contrario di quanto accade per polveri, fumi e nebbie, i vapori sono generalmente invisibili, molto spesso non presentano un’odorizzazione caratteristica che ne consenta il riconoscimento e, inoltre, tendono a mantenere a lungo una distribuzione abbastanza omogenea nello spazio.

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