Hyvinvointia työstä
Nanomateriaalit ja niille altistuminen työpaikoilla Helene Stockmann-Juvala, vanhempi asiantuntija, FaT 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 2
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 3
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 1 100 nm tai jonka ulkomitoista yksi tai useampi on 1 100 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". 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 4
(Hyvin) pieniä Yokel and MacPhail. J Occup Med Toxicol. 2011; 21;6:7 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 5
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 6
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 7
Nanojen sovelluskohteita Rakennusteollisuus Pakkausteollisuus Tietotekniikka Clean tech Nanoteknologiat Liikennevälineet Energiatekniikka Lääketeollisuus Elintarviketeollisuus Kosmetiikka Sensorit 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen www.ttl.fi 8
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 9
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. 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 10
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 11
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 12
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. 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 13
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):423-8 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 14
Hiilinanoputkien terveysvaikutuksista Ryman-Rasmussen ym. Nature Nanotech. 4:747-751, 2009. Inhalaatiokoe (hiiri) hiilinanoputkilla 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 15
Hiilinanoputkien terveysvaikutuksista Palomäki ym. ACS Nano 5:6861-6870, 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. 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 16
Esimerkkejä terveysvaikutuksista Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC) on luokitellut erään hiilinanoputkityypin (MWCNT-7) luokkaan 2B ihmisille mahdollisesti karsinogeeniseksi aineeksi. Muut hiilinanoputket ovat luokassa 3, ei luokiteltavissa 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 17
Genotoksisuumekanismeja Primary indirect genotoxicity Secondary genotoxicity Singh et al. 2009. Biomaterials 30:3891-914 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 18
Genotoksisuudesta Catalán ym. Nanotoxicology 6:825-836, 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. 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 19
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! 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 20
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 21
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. 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen www.ttl.fi 22
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). 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 23
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen www.ttl.fi 24
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! 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala / Säämänen www.ttl.fi 25
www.ttl.fi/malliratkaisut http://www.ttl.fi/partner/nanoturvallisuuskeskus/nanomateriaalien_kasittely/ hengityssuojaimet/sivut/default.aspx 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 26
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 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 27
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; 20 000 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 40 000 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 www.ttl.fi/tavoitetasot 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 28
http://www.ttl.fi/fi/tietokortit/sivut/default.aspx 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 29
http://scaffold.eu-vri.eu/filehandler.ashx?file=13742 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 30
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. 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 31
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. 29.1.2016 Työterveyslaitos Stockmann-Juvala www.ttl.fi 32
Kiitos! ttl.fi @tyoterveys @fioh tyoterveyslaitos tyoterveys Tyoterveyslaitos