Parçacık boyutu ve nemin Pakistan’ın gayri resmi bitüminöz madenlerinde solunabilir kömür tozu oluşumu üzerindeki etkileri

Neden Kömür Tozu Hepimizi İlgilendirir

Haber fotoğraflarında görülen dev, mekanize madenlerden uzak, dünyanın birçok yerinde kömür hâlâ dar, kötü havalandırılan tünellerde el ile çıkarılıyor. Pakistan’ın gayri resmi kömür ocaklarında işçiler, ömür boyu akciğerlerinde iz bırakabilecek tozlu havada uzun saatler geçiriyor. Bu çalışma, temel ama şaşırtıcı derecede karmaşık bir soruya yakından bakıyor: kömür parçacıklarının boyutu ve tuttukları nem, tehlikeli tozun ne kadar oluştuğunu ve bu tozun bu madenlerde yaygın olan sıcak, kuru koşullar altında suyla ne kadar kolay kontrol altına alınabileceğini nasıl etkiliyor?

Kömür Tozunun Gizli Dünyası

Pakistan’ın kuzeybatısındaki Darra Adam Khel yakınlarındaki Akhorwal kömür yatağında kömür damarları ince, kırılgan ve çatlaklarla dolu. Madenciler el aletleri ve basit yükleme yöntemleri kullanarak dar, havasız geçitlerde çalışıyor. Bu fiziksel ve operasyonel koşullar kömürü ince parçalara ayırarak havada görünmez bulutlar halinde asılı kalmasına neden oluyor. En küçük parçacıklar akciğerlere derinlemesine ulaşacak kadar hafif olup, kömür işçisi pnömokonyozu ve kronik bronşit gibi hastalıklarla ilişkilendiriliyor. Pakistan kömürleri ayrıca alışılmadık özellikler taşıyor: yüksek miktarda mineral kül içeriyor, doğal nemleri düşük ve yarı kurak iklimde çıkarılıyor—bunlar çoğu uluslararası toz kontrolü kılavuzlarının dayandığı kömürlerden farklı özelliklerdir.

Laboratuvarda Taştan Toza

Bu özel kömürün davranışını anlamak için araştırmacılar Akhorwal’daki çalışan yüzeylerden ocaktan alınan örnekleri topladı ve laboratuvarda maden benzeri koşulları yeniden yarattı: yüksek sıcaklık, düşük bağıl nem ve kürekten araca aktarımı taklit eden kısa düşüşler. Ardından kömürü üç boyut grubuna ayırdılar: iri (>75 mikrometre), orta (45–75 mikrometre) ve ince (<45 mikrometre). Her grup için kömürün tutabildiği su miktarını, kömürün suyun asitliğini (pH) nasıl değiştirdiğini ve su damlalarının sıkıştırılmış kömür yüzeyleri üzerinde nasıl yayıldığını hassas “temas açısı” ölçümleriyle belirlediler. Pakistan’ın havadaki tozu doğrudan ölçmek için özel test odalarının olmaması nedeniyle ekip, laboratuvar sonuçlarını benzer çalışmalardan alınmış yayımlanmış ilişkilerle birleştirerek nemin tozu ne kadar etkili bastırabileceğini doğrudan ölçmek yerine tahmin etti.

Parçacık Boyutu ve Nem Gerçekte Ne Yapıyor

Testler, inatla kuru ve şaşırtıcı derecede su itici bir kömürü ortaya koydu. İnce parçacıklar iri olanlara göre biraz daha fazla nem tutuyordu ve en iyi durumda ağırlıkça yaklaşık %6,6 suya ulaştı, ancak bu fark mütevazıydı ve istatistiksel olarak güçlü değildi. Tüm fraksiyonlar uluslararası kıyas kömürlerinde sıklıkla görülen %8–12 nem aralığının ve birçok çalışmanın güçlü toz kontrolü için gerektiğini öne sürdüğü kabaca %8 nem düzeyinin çok altında kaldı. Parçacıklar inceldikçe çevresindeki su neredeyse nötr bir pH’a kaydı; yazarlar bunu kalsit gibi karbonat minerallerinin daha fazla yüzeye çıkması ve kısmi çözünmesine bağlıyor. Ancak kimya değişse bile kömür yüzeyleri ıslanma direncini korudu: yaklaşık 72 ile 109 derece arasındaki temas açıları, özellikle en ince ve en solunabilir tozda orta ila güçlü hidrofobik davranışı gösterdi. Sıkıştırma—işlem sırasında oluşan presleme ve paketlemeyi taklit eden—yüzeyleri suya karşı daha da dirençli hale getirme eğilimindeydi.

Sadece Su ile Toz Kontrolünün Sınırları

Yüksek kül içeren bitüminöz kömür için yerleşik modelleri kullanarak yazarlar, nemi kabaca %4’ten maksimum %6,6’ya çıkarmanın parçacık boyutu ve rahatsız etmeye bağlı olarak toz seviyelerini yaklaşık %35–58 oranında azaltacağını çıkarsadı. Bu faydalı olsa da hava soluyan işçiler için tam bir koruma sağlamaktan uzak. Yarı kurak maden iklimi, düşük doğal nem ve hidrofobik kömür yüzeylerinin birleşimi, eklenen suyun çabucak buharlaşmasına ve parçacıkların arasında güçlü, sürekli filmler veya sıvı köprüleri oluşturmamasına neden oluyor. Eksik olan bu su “tutkalı” bağlar, damlacıkların toz tanelerini bir arada tutma ve onları havalanmaktan alıkoyma yeteneğini azaltıyor; bu özellikle en ince boyut aralığında, en büyük sağlık riski taşıyan taneler için geçerli. Çalışma ayrıca önemli sınırlamalara dikkat çekiyor: toz seviyeleri doğrudan ölçülmedi ve mineral ayrıntıları kısmen önceki çalışmalardan çıkarımlarla belirlendi, aynı örneklerin yeni görüntülemesi yapılmadı.

Daha Güvenli Madenler İçin Ne Anlama Geliyor

Darra Adam Khel işçileri ve Küresel Güney’deki benzer gayri resmi işletmeler için mesaj açık: sadece su sıkmak yeterli değil. Kömürün sınırlı nem tutma kapasitesi ve doğal olarak suyu iten yüzeyleri, özellikle sıcak, kuru koşullar altında yalnız suyla ulaşılabilecekleri katı bir sınır koyuyor. Yazarlar, daha etkili toz kontrolünün daha akıllı bir strateji karışımı gerektireceğini savunuyor: en ince tozun üretildiği yerlere nemin ulaştırılması, ıslanabilir mineral yüzeyleri gizleyen gereksiz sıkıştırmadan kaçınılması, pH’ın nazikçe ayarlanması ve hidrofobik kömür üzerinde suyun yayılmasını ve tutunmasını sağlayan iyonik olmayan yüzey aktif maddelerin (sabun benzeri katkıların) kullanılması. Daha fazla saha denemesi ve ayrıntılı mineral çalışmaları hâlâ gerekse de, bu çalışma düşük maliyetli, yerel koşullara uyarlanmış toz kontrol önlemleri tasarlamak için pratik bir bilimsel temel sunuyor; bu önlemler enerji ekonomisinin tozlu ön saflarında çalışan madencilerin solunum sağlığını önemli ölçüde iyileştirebilir.

Atıf: Khan, S., Song, Z. Effects of particle size and moisture on respirable coal dust generation in pakistan’s informal bituminous mines. Sci Rep 16, 11912 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38661-x

Anahtar kelimeler: kömür tozu, solunabilir parçacıklar, maden güvenliği, ıslanabilirlik, Pakistan kömür madenciliği