Nanomateriaalit ja niille altistuminen työpaikoilla

Transkriptio

1 Hyvinvointia työstä

2 Nanomateriaalit ja niille altistuminen työpaikoilla Helene Stockmann-Juvala, vanhempi asiantuntija, FaT Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 2

3 Mikä nano? Luonnollisesti syntyvät nanohiukkaset Monet luonnonilmiöt tuottavat ilmakehään nanohiukkasia Prosessipäästöinä muodostuvat nanohiukkaset Ihmisen toiminta on lisännyt altistumista nanohiukkasille Monissa työprosesseissa syntyy nanokokoluokan hiukkasia (esim. hitsaus) Teollisesti tuotetut nanohiukkaset Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 3

4 EU komission määritelmä Nanomateriaali tarkoittaa luonnollista materiaalia, sivutuote-materiaalia tai valmistettua materiaalia, joka sisältää hiukkasia joko vapaina, agglomeroituneina tai aggregoituneina ja jonka hiukkasista vähintään 50 prosenttia lukumääräperusteisen kokojakauman mukaisesti on kooltaan nm tai jonka ulkomitoista yksi tai useampi on nm. "Poiketen 2 kohdan soveltamisesta fullereeneja, grafeenihiutaleita ja yksiseinäisiä hiilinanoputkia, joiden yksi tai useampi ulkomitta on alle yksi nanometri, olisi pidettävä nanomateriaaleina" "Määritelmää on tarkasteltava uudelleen viimeistään joulukuussa 2014 saatujen kokemusten ja tieteen ja tekniikan kehityksen mukaisesti" Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 4

5 (Hyvin) pieniä Yokel and MacPhail. J Occup Med Toxicol. 2011; 21;6: Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 5

6 Miksi nanot ovat tapetilla? Nanomateriaaleilla saadaan tuotteisiin uusia tai parannettuja ominaisuuksia kevyempiä tai kestävämpiä vähemmällä raaka-aineella kuin perinteisillä materiaaleilla hyvin sähköä johtavia likaa hylkiviä jne. jne. Laboratorioissa on tuotettu satoja tuhansia nanomateriaaleja vain murto-osa on kaupallisessa käytössä Nanoteknologioiden merkitys kasvaa Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 6

7 Esimerkkejä nanomateriaaleista Metallit ja metallioksidit (hopea, kulta, titaanidioksidi, sinkkioksidi, alumiinioksidi ) Hiilimateriaalit (hiilinanoputket ja kuidut: pitkiä/ lyhyitä/ jäykkiä/ taipuisia/ yksiseinäisiä/ moniseinäisiä, grafeenihiutaleet) Polymeerimateriaalit Nanosavet Kuitumaiset materiaalit, esim. nanoselluloosa Hiilinanoputkia. Kuva: Minnamari Vippola / TTL Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 7

8 Nanojen sovelluskohteita Rakennusteollisuus Pakkausteollisuus Tietotekniikka Clean tech Nanoteknologiat Liikennevälineet Energiatekniikka Lääketeollisuus Elintarviketeollisuus Kosmetiikka Sensorit Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen 8

9 Nanomateriaalien käyttöjä rakennusteollisuudessa Nanomateriaali Sovellus Piidioksidi ylivoimaisesti suurimmat volyymit! Titaanidioksidi Hiilinanoputket tai -kuidut Sinkkioksidi Nanoselluloosa Hopeananohiukkaset Kuparioksidit Nanosavi Sementti, betoni, lasi, eristysmateriaalit Maalit, pinnoitteet, sementti, betoni, lasi Betoni, maalit, komposiittimateriaalit Pinnoitteet Eristeet Pakkausmateriaalit, tekstiilit, antibakteeriset tuotteet Puunsuoja-aineet Komposiittimateriaalit Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 9

10 Terveysvaikutuksista Todennäköisesti suuri osa synteettisistä nanohiukkasista on turvallisia tai vain vähän haitallisia ja niiden riskit ovat hallittavissa Osa synteettisistä nanomateriaaleista tiedetään haitallisiksi ominaisuudet, joiden epäillään aiheuttavan haitallisuutta ovat esim. pysyvyys elimistössä, muoto, liukenevuus, jne. Haaste tunnistaa haitalliset materiaalit varhain ja puuttua niihin ja estää nanoteknologioiden mahdolliset terveysriskit Materiaalin nanokoko ei sinällään merkitse terveysvaaraa Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 10

11 Miksi nanojen terveysvaikutukset ovat tapetilla? Oletuksia: Pienen kokonsa ansiosta nanohiukkaset saattavat kulkeutua ja kertyä helposti elimiin ja soluihin immunologinen puolustus ei riittävä/ makrofagit eivät ehdi poistaa kaikkia hiukkasia (overload) pitkäaikainen kertyminen paikallinen tulehdus genotoksiset vaikutukset kohdekudoksessa pääsy systeemiseen verenkiertoon karsinogeenisuus Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 11

12 Terveysvaikutuksia tutkitaan kokeellisten mallien ja solukokeiden avulla Varhaisia / akuutteja vaikutuksia Immunologisia vaikutuksia, esim. aiheuttavatko partikkelit tulehdusta keuhkosoluissa Genotoksisia vaikutuksia (ennustavat syöpävaarallisuutta) esim. aiheuttavatko DNA-muutoksia tai katkoksia soluissa saadaan tietoa riskinarvioinnin pohjaksi Lisäksi paljon tutkimuksia joissa selvitellään vaikutusmekanismeja Komeettatesti Mikrotumatesti Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 12

13 Esimerkkejä terveysvaikutuksista Jotkut nano-tio 2 laadut ovat aiheuttaneet koeeläimille keuhkotulehdusta (mm. neutrofiili- ja makrofagikertymiä, liukoisten inflammaatiomarkkereiden lisääntymistä). 2-vuotisessa TiO 2 inhalaatiokokeessa (10 mg/m 3 ) havaittiin rotissa keuhkokasvaimia. Syynä todennäköisesti partikkeleiden aiheuttama krooninen tulehdus, joka mahdollisesti ei ole aine-spesifinen. Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC) on luokitellut TiO 2 luokkaan 2B; ihmisille mahdollisesti karsinogeeniseksi aineeksi Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 13

14 Hiilinanoputkien terveysvaikutuksista 2008: Hiilinanoputket aiheuttivat hiiren vatsa-ontelomallissa tulehdusta ja granuloomia -> huoli siitä että käyttäytyvät kuten asbesti. Poland et al. Nature Nanotechology. 2008; 3(7): Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 14

15 Hiilinanoputkien terveysvaikutuksista Ryman-Rasmussen ym. Nature Nanotech. 4: , Inhalaatiokoe (hiiri) hiilinanoputkilla Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 15

16 Hiilinanoputkien terveysvaikutuksista Palomäki ym. ACS Nano 5: , 2011: "Long, needle-like carbon nanotubes and asbestos activate the NLRP3 inflammasome through a similar mechanism". Vaikutukset nähtiin vain pitkillä, neulamaisilla hiilinanoputkilla; ei lyhyillä, eikä pitkillä, sykkyräisillä hiilinanoputkilla Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 16

17 Esimerkkejä terveysvaikutuksista Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC) on luokitellut erään hiilinanoputkityypin (MWCNT-7) luokkaan 2B ihmisille mahdollisesti karsinogeeniseksi aineeksi. Muut hiilinanoputket ovat luokassa 3, ei luokiteltavissa Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 17

18 Genotoksisuumekanismeja Primary indirect genotoxicity Secondary genotoxicity Singh et al Biomaterials 30: Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 18

19 Genotoksisuudesta Catalán ym. Nanotoxicology 6: , 2012: In vitro solukokeessa nähtiin kromosomivaurioita altistettaessa soluja TiO 2 :lle, sekä lyhyille yksi- ja moniseinäisille hiilinanoputkille. Lindberg ym. Mut. Res. 745:58-64, 2012: Altistettaessa hiiriä TiO 2 :lle 4h/päivä 5 päivän ajan nähtiin keuhkotulehdusta ja TiO 2 :n depositiota, mutta DNA-vaurioita ei havaittu keuhkojen epiteelisoluissa eikä polykromaattisissa erytrosyyteissä Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 19

20 Spekulointia mekanismeista Huonosti liukenevat nanomateriaalit (biopersistent): kertyminen alveoleihin, tärkeimpinä mekanismeina makrofaagien "overloading", pitkittynyt tulehdus, mahdollisesti sekundääriset tai epäsuorat mekanismit. Erityisesti jäykkiin, kuitumaisiin materiaaleihin liittyvät huolenaiheet. Liukenevien tai osittain liukenevien aineiden kohdalla vaikutukset johtuvat todennäköisesti liuenneiden ionien toksisuudesta (esim. Zn) Yhteys inflammaatio-genotoksisuus-karsinogeenisuus on vielä epäselvä! Neurologisten haittavaikutusten mahdollisuus huomioitava. Hiirissä nähty kulkeutumista aivoihin nenän hajuepiteelin kautta. Merkitys ihmiselle? Nanohiukkaset eivät näytä läpäisevän tervettä ihoa! Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 20

21 Altistuminen nanomateriaaleille Hengitysteitse työntekijöiden tärkein altistumisreitti Ihoaltistuminen työntekijät ja kuluttajat Suun kautta kädestä suuhun epäsuorasti: inhaloitujen partikkeleiden nieleminen tulevaisuudessa muodostumassa tärkeämmäksi nanomateriaalien yleistyessä elintarvikkeissa ja elintarvikkeiden pakkausmateriaaleissa Anne Saber Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 21

22 Kemikaalien aiheuttamat terveysvaikutukset riippuvat Altistumisen määrästä ja kestosta Lähde, prosessityyppi, olomuoto, lämpötila, alkunopeus, päästön toistuvuus Päästömäärä Leviäminen, laimeneminen Henkilön etäisyys lähteestä Kemikaalin poistumisnopeudesta kehosta Aineenvaihdunta, jakaantuminen kehossa Kemikaalin luontaisesta toksisuudesta Henkilön yksilöllisistä ominaisuuksista, kuten esim. terveystilanteesta jne Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen 22

23 Työvaiheet, joissa altistumista voi tapahtua Pölyä tuottavat työvaiheet Jauheiden käsittely ja sekoittaminen Sahaaminen Poraaminen Hionta Hajottaminen Huoltotyöt Ruiskutus (aerosolin muodostuminen) Yleensä ei kuitenkaan altistuta nanohiukkasille vaan suuremmille agglomeraateille. Matriksiin sidottu nanomateriaali ei yleensä vapaudu työstövaiheessa (esim. hionta) Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 23

24 Perusasiat kuntoon Tunnista: nanomateriaalit, työvaiheet ja altistuvat henkilöt Tee/päivitä riskinarviointi myös fys.kem vaarat Kemikaaliluettelo, KTT:t, merkinnät jne. Onko KTT:ssä mainitut riskinhallintatoimenpiteet toteutettu? Onko työntekijät koulutettu ja opastettu? Huolto- ja kunnossapito sekä jätehuolto Työnjohto ja materiaalien hankinta Siisteys, järjestys ja yleinen hygienia Kaikissa tapauksissa vähintään nämä kunnossa Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen 24

25 Hyviä työtapoja Vältä pölyn muodostumista Käytä aina kohdepoistoa mikäli mahdollista Käytä henkilönsuojaimia ohjeiden mukaannormaalit hiukkassuodattimet (P3) toimivat myös nanomateriaaleille Säilytä materiaali aina suljetussa astiassa Puhdista työpisteesi säännöllisesti, vähintään kerran päivässä Käytä siivouksessa imuria ja muita pölyttömiä menetelmiä Älä vie työvaatteita kotiin ÄLÄ MISSÄÄN NIMESSÄ KÄYTÄ PAINEILMAA PÖLYN PUHDISTUKSEEN! Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen 25

26 hengityssuojaimet/sivut/default.aspx Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 26

27 Riskinarvioinnista Monilla työpaikoilla altistuminen erilaisille pölyille, kuiduille, liuottimille tai muille kemikaaleille saattaa olla hyvin runsasta. Nämä muut tekijät ovat todennäköisemmin suurempi terveysriski kuin altistuminen nanomateriaaleille. Riskinarvioinnissa on huomioitava kaikki altisteet, nanomateriaalit ovat siis usein osa laajempaa kokonaisuutta. TTL / Topeliuksenkatu 41b, työmaa-aita, taiteilijat Elissa Eriksson ja Maikki Rantala Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 27

28 TTL:n tavoitetasot Nanomateriaali Tavoitetaso Esimerkkejä Jäykät, kuitumaiset nanomateriaalit, joiden asbestinkaltaisia vaikutuksia ei voida sulkea pois 0,01 kuitua/cm 3 (8h) a (kuitujen pituus > 5 µm ja pituus-halkaisijasuhde > 3:1) Hiilinanoputket, metallioksidikuidut Partikkelimuotoiset, hitaasti hajoavat nanomateriaalit; partikkelia/cm 3 tiheys >6000 kg/m 3 (8 h) Nanokokoiset Ag, Au, CeO 2, CoO, Fe, Pb, SnO 2 Partikkelimuotoiset, hitaasti hajoavat nanomateriaalit; tiheys <6000 kg/m 3 sekä kuidut, joilla ei asbestinkaltaisia vaikutuksia partikkelia/cm 3 (8 h) Nanokokoiset Al 2 O 3, SiO 2,TiN, TiO 2, ZnO, nanosavet, dendrimeerit, C 60, polystyreeni Pääosin agglomeraatteina esiintyvät partikkelimuotoiset, hitaasti hajoavat nanomateriaalit (agglomeraattien halkaisija > 100 nm) 0,3 mg/m 3 (alveolijae) (8 h) Mm. yllä mainittujen partikkelimuotoisten nanomateriaalien agglomeraatit Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 28

29 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 29

30 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 30

31 Terveystarkastussuositukset Jos riski on matala tai kohtuullinen (esim. toksisuus tai/ja altistuminen on pientä), työntekijöille sovittuihin terveystarkastuksiin tai niiden tiheyteen ei tarvita muutoksia. Jos riski on korkea (esim. nanokuitujen tai muiden toksisten materiaalien kohdalla tai/ja jos altistuminen on suurta) tarvitaan säännöllisiä seurantatarkastuksia (1-3 vuoden välein), kiinnittäen erityisesti huomiota mahdollisiin hengitystie- ja sydänverisuonioireiden ja sairauksien ilmaantumiseen. Lisäksi suosittelemme työpaikkoja ylläpitämään luetteloa nanomateriaalien parissa työskennelleistä henkilöistä ja heidän altistumisesta Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 31

32 Lopuksi Nanomateriaalien käyttö on mahdollista toteuttaa turvallisesti. Toimi ennalta ehkäisevästi! Nanomateriaalit ovat hyvin erilaisia. Ainekohtaisten haittavaikutustietojen niukkuuden takia suositellaan altistumisen minimoimista. Normaalit riskinhallintakeinot ovat tehokkaita oikein käytettynä. Riskinhallinnassa vaikeus on arvioida riittävä riskinhallinnantaso mieluummin valitaan korkea suojaustaso Työterveyslaitos Stockmann-Juvala 32

33 tyoterveyslaitos tyoterveys Tyoterveyslaitos