Kan något så litet vara farligt? IVL-rapport: Nanomaterial i arbetsmiljön. Om mätning av nanopartiklar, riskbedömning, tillämpning av föreslagna och befintliga gränsvärden och åtgärder Ann-Beth Antonsson, Willem Duis, Pär Fjällström, Bo Sahlberg Seminarium 2018-05-29, AFA Försäkring
Perspektiv på nanomaterial Hur stor är en väteatom (den minsta atomen som finns)? Diameter: 1 Ångström (10-10 meter) Nanomaterial definieras som objekt med minst en dimension (längd, bredd, höjd) i intervallet 1 100 nm (= 1-100 * 10-9 m = 10 1000 Å) Man skiljer på naturligt bildade, bildade i processer och tillverkade nanopartiklar, t.ex. Vulkanutbrott Svetsrök och dieselavgaser Grafen, nano-titandioxid, nano-silver, quantum dots, fullerener, kolnanorör, kolnanotuber, nano-silica
Utgångspunkter för IVLs AFA-finansierade projekt om nanomaterial Nanomaterial introduceras på allt fler arbetsplatser Kunskaperna om hälsorisker är begränsade och kommer inte att hålla jämn takt med introduktionen av nanomaterial i arbetslivet. Studier tyder på att vissa nanomaterial är farligare än deras bulkmaterial (dvs samma material som grövre partiklar) Försiktighetsprincipen behöver tillämpas Våra forskningsfrågor, fokus på exponering via luft Hur mäter man nanopartiklar? Hur kan man bedöma riskerna när nanomaterial hanteras på arbetsplatser? Vilka åtgärder fungerar?
Vad är det som gör nanomaterial farliga? Och hur mäter man det som är relevant? Farligheten beror på vilket material nanopartiklarna består av Nanopartiklar är små och varje partikel har liten massa => Den totala masshalten (mg/m 3 ) av nanopartiklar är vanligtvis liten jämfört med masshalten av alla partiklar Är det masshalten (mg/m 3 ) som avgör hur farligt det är? Ja, för många ämnen är massan avgörande. I så fall inte nödvändigt skilja mellan nanomaterial och andra material Exponeringen för nanopartiklar (mg/m 3 ) ingår i dammhalten och är vanligtvis låg och alltid lägre än exponeringen för respirabel eller inhalerbar dammhalt. Eller partikelhalten (antal partiklar/m 3 ), oavsett deras massa? Tveksamt för partiklar, men användbart för fibrer (antal/ml) Eller partiklarnas totala sammanlagda yta (m 2 /m 3 )? För vissa ämnen, där ytans reaktivitet spelar roll Eller partiklarnas storlek? För vissa ämnen, om de kan ta sig in i kroppen (t.ex. via luktnerven eller ta sig över placenta-barriären)
Egenskap som (eventuellt) har betydelse för hälsoeffekterna av nanomaterial Agglomerering dvs. många nanopartiklar klumpar ihop sig i löst sammansatta strukturer Kan minska den reaktiva ytan Men kanske faller agglomeraten sönder t ex om de kommer in i kroppen Oklart vilken betydelsen är för hälsoeffekterna Agglomerering har betydelse vid mätning av nanopartiklar
Hur kan man bedöma riskerna med nanomaterial? Riskbedömning bygger ofta på att: Man kan mäta exponering Det finns ett gränsvärde som man kan jämföra med För nanopartiklar: Luftburna nanopartiklar syns inte (de är ju så himla små ) Det är svårt att mäta exponering. Halten nanopartiklar mäts främst av forskare. Direktvisande (dyra) instrument mest användbart Gränsvärden saknas, även om det finns gränsvärden för bulkmaterialet Gränsvärden bygger på att det är tydligt vad som ska mätas (t ex masshalt eller ythalt) och hur det ska mätas. Den tydligheten saknas idag. Finns inga gemensamma regler om detta.
Om mätning av halten nanopartiklar i luft? Innan man mäter- viktigt klargöra syftet med mätningarna Riskbedömning? Vad ska man jämföra uppmätta halter med? Vet man inte vad man ska jämföra med kanske mätningen inte ska göras. Underlag för åtgärder? Vem ska mäta? Vårt fokus: metoder som kan användas t ex av företagshälsovården (arbetsmiljöingenjörer) och yrkeshygieniker Har betydelse för vilken typ av mätningar som är möjliga och vilka mätinstrument som är rimliga Anställdas exponering för nanopartiklar Mätning bör göras personburet, ofta används filterprovtagning
Om att mäta halten nanopartiklar: Filterprovtagning med SEM-analys Filterprovtagning och vägning, vanlig metod för dammprovtagning Filtret vägs och masshalten beräknas Svårt väga nanopartiklar. Mängderna oftast för små (om stora mängder kan filtret oftast inte analyseras med svepelektronmikroskop, SEM, överladdat) Analys med SEM Analyserar fåtal utvalda ytor på filtret Kan främst användas för analys av partiklarnas morfologi (utseende), t ex storlek och ev. agglomerat Kan inte användas för att mäta halten (ythalt, masshalt), kan ge indikation på antalshalt Kan inte användas för att analysera vilka ämnen enskilda nanopartiklar består av, däremot ämnen som förekommer på filtret Besvärliga problem En del av (de minsta) partiklarna fastnar inte på ytan utan ansamlas inuti porerna, dvs. syns inte med SEM Partiklarna kan sannolikt agglomerera på filterytan. Det man ser på filterytan är kanske något annat än det som finns i luften.
Om att mäta halten nanopartiklar: Direktvisande instrument Finns flera olika typer Bärbara till släpbara instrument som mäter kontinuerligt och loggar mätvärden Mätstrategi som kombinerar olika mätinstrument för att mäta halterna i olika storleksfraktioner och beräkna halten nanopartiklar Instrumenten mäter vanligtvis antalshalt En del instrument utgår från partiklarnas aerodynamiska diameter och beräknar ythalt och beräknar masshalt utgående från en antagen densitet på partiklarna Styrka: Kan användas för att studera halter i rummet och över tid Begränsning: Svårt använda för exponeringsmätning Analyserar inte vilka ämnen nanopartiklarna består av
Störkällor Om man mäter med direktvisande instrument så skiljer de inte mellan olika typer av nanomaterial. Om det finns andra källor som sprider nanopartiklar så ingår dessa andra nanopartiklar i mätresultatet, t ex Förbränningsavgaser Fordonsavgaser Heat sealing (varmförsegling, värmeförslutning, plast) Pensla epoxiharts. Även försiktig manuell pensling kan sprida nanopartiklar Vacuumpumpar Vattendimma, (när vattenånga kondenserar) Lödning Svetsning Cigarettrök Förbränning naturgas Stearinljus Skalning av citrusfrukter
08:56 09:10 09:24 09:38 09:52 10:06 10:19 10:33 10:47 11:01 11:15 11:29 11:43 11:57 12:11 12:25 12:39 12:53 13:07 13:21 13:35 13:49 14:03 14:17 #/cm³ 0,35 0,45 0,575 0,725 0,9 1,3 1,8 2,5 3,5 4,5 6,25 8,75 12,5 17,5 22,5 #/cm³ #/cm³ TIG-svetsning OBS! Risk att drunkna i mätdata Bestäm från börja vilka mätdata som samlas in och hur de ska redovisas 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 Nanoscan 70 60 50 40 30 20 10 0 Grimm 0 Partikelstorleksfördelning (µm) Background Exposure Nanoscan 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 Koncentration 500000 0
Slutsatser från mätningar vid svetsning, kolloidal silika, och dieselavgaser Svårt hitta arbetsplatser som hanterar nanomaterial Halter med mycket god marginal under gällande gränsvärden. Åtgärder vidtagna, effektiv reducering av luftburna nanopartiklar Verkar finnas stor respekt för tillverkade nanomaterial, i alla fall i stora företag. Vidtar åtgärder för att minimera exponering om så anses nödvändigt. Åtgärder vidtas av processtekniska skäl, men ger god effekt ur exponeringssynpunkt. MIG & TIG halterna så låga att inga hälsoeffekter kan förväntas enligt befintliga epidemiologiska studier. De flesta partiklarna är i storleksområdet 20-80 nm SEM-bilder styrker resultat från mätinstrumenten: få primära nanopartiklar, främst agglomerat. Vad beror det på?
Regelverk och gränsvärden Reach och CLP nämner inte nanomaterial Riskbedömingen förväntas ta hänsyn till den kunskap som finns om hälsorisker med olika material och den form de har Det finns inga fastställda gränsvärden för nanomaterial. Gällande gränsvärdena för bulkmaterial finns. I brist på gränsvärden, använd försiktighetsprincipen, eventuellt i kombination med rekommenderade riktvärden
Förslag på gräns- och riktvärden, BSI (British Standard Institute) Förslag om beräkning av riktvärden. Ta hänsyn till materialens egenskaper Fiberform Löslighet CMAR-ämnen
Åtgärder Nanopartiklar är så små att de i stort sett har samma egenskaper som gaser => åtgärder som fungerar bra för gaser fungerar sannolikt också bra för nanopartiklar Vad påverkar partiklars rörelse? Massan sedimentation. Nanopartiklar har så liten massa att de knappast sedimenterar. Virvlas lätt upp. Kan sväva väldigt länge i luften. Luftrörelser i omgivningen, t.ex. drag bär med sig partiklar och gaser, oavsett deras massa. Kyla/värme skapar nedåt- /uppåtgående luftrörelser Brownska rörelsen gör att partiklar och gaser späds ut
Åtgärder, forts Nanomaterial hanteras ofta i labbskala. Bra med handskboxar eller dragskåp Om nanomaterial måste användas, kan de användas i en slurry så att det inte sprids damm? Slutna system under undertryck (ventilerade)? Uppmärksamhet på spill och vid underhåll Risk att spill av slurry torkar in och börjar sprida nanopartiklar
Om nanopartiklar som bildas Typexempel: svetsrök och dieselavgaser Omfattande epidemiologiska studier har gjorts. Under senare år har man börjat mäta nanopartiklar, men dessa partiklar har alltid funnits i svetsrök och dieselavgaser, även om man inte mätt dem. Hälsoriskerna ökar inte för att man börjar mäta nanopartiklar. Men, mätningar av nanopartiklar i kombination med t.ex. cellstudier kan hjälpa oss att förstå mekanismerna bakom olika hälsoeffekter
Några kommentarer och funderingar Hur är det med nanosäkerheten i små företag och i utvecklingslabb? Definitionen av nanopartiklar (1 100 nm) bygger inte på någon exakt vetenskap Vad händer med nanopartiklar efter att man andats in dem?