Nanomateriaaleille altistumisen arviointi

Nanomateriaaleille altistumisen arviointi Ohje altistumisen arviointiin ja torjuntateknisiin mittauksiin käsiteltäessä teollisesti tuotettuja nanomateriaaleja

1 NANOMATERIAALILLEALTISTUMISENARVIOINTIOhje altistumisenarviointiinjatorjuntateknisiinmittauksiin käsiteltäessäteollisestituotettujananomateriaaleja Tämän ohjeen ovat toimittaneet Virpi Väänänen, Joonas Koivisto, Anna-Kaisa Viitanen, Arto Säämänen, Tomi Kanerva, Esa Vanhala, Helene Stockmann-Juvala ja Timo Tuomi, 20.12.2013. Strategia lyhyesti: Nanomateriaalille altistumista arvioidaan ensin tarkastelemalla nanomateriaalien käyttöä työpaikalla. Varsinainen altistumisen arviointi teollisesti tuotetuille nanomateriaaleille tehdään mittaamalla hiukkaspitoisuustasoja, joista erotetaan taustahiukkaset. Ohje on tarkoitettu nanomateriaalia käyttäville yrityksille ja työhygienian asiantuntijoille..

2 Hiilinanoputket Hiilinanokuitujen ja hiilinanoputkien kvantitatiivinen määrittäminen on toistaiseksi varsin haasteellista, koska luotettavia ja toimivia mittausmenetelmiä ei vielä ole kehitetty. Mikäli kuitujen määrää ei pystytä laskennallisesti määrittämään, suositellaan riskinhallintatoimenpiteiden tehostamista jos työpaikkamittauksissa havaitaan nanokuituja työilmassa. Käytetyt lyhenteet ja määritelmät: Mittauslaitteiden lyhenteet on avattu taulukossa 1. Alveolijae Hiukkaset, jotka saavuttavat keuhkorakkulat (ISO 7708:1995) Agglomeraatti Kokoelma heikosti sitoutuneita partikkeleita tai aggregaatteja (CEN ISO/TS 27687:fi) Aggregaatti CRM -aine NECID Partikkeli, joka koostuu voimakkaasti sitoutuneista tai yhteensulautuneista partikkeleista (CEN ISO/TS 27687:fi) Syöpävaarallinen, lisääntymisterveydelle haitallinen ja/tai mutageeninen aine (carcinogenic, reproductive and mutagenic substance) Nano Exposure and Contextual Information Database; PEROSH yhteistyönä perustettava tietokanta nanohiukkasaltistumisesta Nanomateriaali Teollisesti tai tarkoituksellisesti tuotetut nanohiukkaset, joiden primäärihiukkasten vähintään yksi dimensio on välillä 1-100 nm, sisältäen myös agglomeraatit ja aggregaatit Tausta Tavoitetasot Hiukkaspitoisuus työpaikan ilmassa, joka on peräisin muualta kuin tarkastelun kohteena olevasta (nano)prosessista tai tapahtumasta. Työterveyslaitoksen asettamia suosituksia, jotka auttavat yrityksiä tavoittelemaan lakisääteistä tasoa parempaa työympäristöä ja toimivat uusien tilojen suunnittelun apuna.

3 1) Vaihe Taustatiedon kerääminen KYSYMYS: ONKO TYÖSSÄ (prosessi, työvaihe, työntekijä) MAHDOLLISTA ALTISTUA TEOLLISESTI TUOTETUILLE NANOMATERIAALEILLE? kerätään taustatiedot (liite 1): o käytössä olevat ja tuotetut nanomateriaalit ja niiden käyttömäärät o käyttöturvallisuustiedotteet, jos mahdollista tai muuta tietoa aineen vaaraominaisuuksista esim. kirjallisuudesta, aineen maahantuojalta tai valmistajalta o nanomateriaaleja tuottavien/käyttävien prosessien kuvaus o nanomateriaalien käsittelyä sisältävien työtehtävien kuvaus ja niihin osallistuvien työntekijöiden lukumäärä o tunnistetaan prosessit ja työvaiheet, joissa nanomateriaalia voi päästä työpaikan ilmaan o tunnistetaan altistumisreitit (hengitystiet, iho ja ruuansulatuskanava) o työtehtävän kesto ja toistuvuus o käytössä olevat tekniset hallintakeinot ja niiden toimivuus o henkilökohtainen suojautuminen o ilmanvaihto o työtilan muut hiukkaslähteet kuten dieselmoottorit ja muut polttoprosessit (trukit, rekat jne.) lämmittimet pumput sähkömoottorit muut huuruja ym. hiukkasia tuottavat prosessit kuten hitsaus, juotostyöt ja lämpökäsittelyprosessit tiedon keräämiseen ja riskin arvioimiseen voidaan käyttää Stoffenmanager Nano työkalua (tai jotain muuta Control Banding -työkalua) asiantuntijoiden käyttöön on NECID-kaavake (Nano Exposure and Contextual Information Database) altistumistilanteeseen liittyvän taustatiedon järjestelmälliseen keräämiseen. Kaavaketta käytetään pääasiassa tehtäessä mittauksia Päättely: Jos tunnistetaan, että käytetään nanomateriaalia ja arvioidaan altistuminen mahdolliseksi, niin pääsääntöisesti mennään vaiheeseen kaksi. 2) Vaihe Hiukkaspitoisuuden kartoitus työpaikalla KYSYMYS: VAPAUTUUKO TYÖSSÄ (prosessi, työvaihe) NANOHIUKKASIA TAI NIIDEN AGGLOMERAATTEJA? ALTISTUTAANKO (työntekijä) PROSESSIN AIKANA HUOMATTAVASTI TAUSTAPITOISUUTTA SUUREMMALLE HIUKKASPITOISUUDELLE? tunnistetaan mitattavasta tilasta teollisten tuotettujen nanohiukkasten lähteet sekä taustapitoisuuteen vaikuttavat hiukkaslähteet. Tunnistuksessa voidaan käyttää hiukkasmonitoreja, joilla mitataan pitoisuudet mahdollisimman läheltä arvioitua päästölähdettä. Mahdollisuuksien mukaan taustapitoisuuteen vaikuttavat hiukkaslähteet eliminoidaan mittausten ajaksi. mitataan työpisteiden ja/tai hengitysvyöhykkeen pitoisuustasot prosessin aikana mittaamalla hiukkasten lukumäärä-, massa-, ja/tai pinta-alapitoisuudet. Etukäteen voi olla vaikea päätellä millä suureella mahdollinen nanomateriaalin päästö saadaan näkyviin.

taustapitoisuus mitataan ennen prosessia ja sen jälkeen. Vaihtoehtoisesti taustapitoisuus voidaan mitata samanaikaisesti prosessin kanssa kauempaa työtilasta, tuloilmasta ja/tai muusta erillisestä tilasta. kartoitukseen sopivia mittalaitteita, ks. liite 2, Ryhmä 1 taustapitoisuus vähennetään mitatuista pitoisuuksista keskiarvoina (huomioi, että molemmat mitatut hiukkaskokoalueet ovat samat ja samoissa fysikaalisissa suureissa sekä eri mittalaitteiden vasteet) raportoidaan aritmeettinen keskiarvo, josta on vähennetty tausta ja mitattu fraktio työvaihe- tai prosessikohtaisesti tarvittaessa tarkistetaan käytössä olevien teknisten riskinhallintakeinojen (kohdepoisto, vetokaappi) toimivuus (katso vaihe 4) Päättely: Pitoisuustasot, jotka johtavat vaiheeseen 3 tai 4: 1. Nanomateriaalien käsittelyn aikana hiukkasten pitoisuus ilmassa on kohonnut ja/tai lähellä tavoitetasoa (www.ttl.fi/tavoitetasot) tai 2. Havaitaan prosessista peräisin olevia teollisesti tuotettuja nanohiukkasia ilmassa (esim. EM-kuvista) 4 3) Vaihe Teollisesti tuotettujen nanomateriaalien tunnistaminen ja altistumisen arviointi KYSYMYS: ALTISTUVATKO TYÖNTEKIJÄT TEOLLISESTI TUOTETUILLE NANOMATERIAALEILLE ANNETTUJEN TAVOITETASOJEN YLITTÄVILLE PITOISUUKSILLE? Mittauspisteiden sijainnit ja käytetyt mittausmenetelmät määrittävät altistumisen arvioinnin laadun. Mittaaja määrittää ennen mittauksia alueen, jolla mittauksia tehdään ja jossa teollisesti tuotetuille nanomateriaaleille voidaan altistua. Työntekijän altistumisen arvioinnissa mittaukset tehdään mieluiten työntekijän hengitysvyöhykkeeltä. o Reaaliaikaiset hiukkasmittaukset voidaan jakaa koko-integroiviin (esim. CPC, DC) ja kokoluokitteleviin (esim. SMPS, ELPI, OPC) mittauksiin. Kokoluokittelevien mittauksien avulla teollisesti tuotetut nanomateriaalit voidaan erottaa muista prosessipäästöistä, jolloin niillä suoritetut mittaukset ovat laadultaan informatiivisempia kuin kokointegroivilla laitteilla tehdyt mittaukset. o Kun nanomateriaalia jälkikäsitellään, kuten pakataan tai punnitaan, vapautuvat nanohiukkaset pääasiassa agglomeraatteina. Tällöin mitataan ja määritetään reaaliaikaisten hiukkasmittausten lisäksi myös pölyn alveolijae työntekijän hengitysvyöhykkeeltä noudattaen standardia EN 481:1993. Pölyn alveolijae kerätään joko syklonin tai IOM-keräimeen lisättävän alveolivaahdon avulla suodattimelle, josta se määritetään gravimetrisesti. Lisäksi tarvittaessa tästä näytteestä voidaan määrittää hiukkasten kemiallinen koostumus. o Kun mittaukset suoritetaan prosessien ja työvaiheiden läheisyydessä, voidaan määrittää ja tunnistaa päästölähteet ja suunnitella tarvittavat riskinhallinnan toimenpiteet. Mittaussuureiksi valitaan lukumääräpitoisuus ja tarvittaessa massapitoisuus. Myös muita suureita voidaan käyttää mahdollisuuksien mukaan, esim. pinta-alapitoisuutta. o Mittauslaitteen tulee pystyä tehokkaasti havaitsemaan mitattavat nanohiukkaset. Aikaisempien tutkimuksien perusteella, kun nanohiukkasia tuotetaan kaasufaasissa, mittalaitteen vasteen tulisi olla verrannollinen

5 o hiukkasen lukumäärään (esim. CPC tai SMPS), ja käsiteltäessä nanomateriaaleja (esim. pakkaus) massaan (esim. OPC). Koska mittalaitteet eivät pysty luokittelemaan hiukkasia koostumuksen perusteella, teollisesti tuotetut nanohiukkasten esiintyminen tulisi varmistaa elektronimikroskooppikuvista (EM). Liitteessä 3 on EM-näytteenotto-ohje. Mittalaitteiden valinnassa pitää huomioida mittalaitteiden hiukkaskokoalue ja aikaresoluutio, joiden tulee olla sellaisia, että teollisesti tuotettujen nanohiukkasten pitoisuudet pystytään erottamaan taustasta. Mitattavan fraktion pitäisi kattaa noin 90% teollisesti tuotettujen nanohiukkasten massa- tai lukumääräkokojakaumasta, jolle työntekijät altistuvat. Mittalaitteen aikaresoluution tulisi olla mitattavan ilmiön nopeuteen suhteutettuna riittävän nopea. Mittalaitteisto valitaan tapauskohtaisesti mittaustarpeen ja mittausolosuhteiden mukaan. Liitteessä 2 on listattu yleisimpiä mittalaitteita, jotka soveltuvat nanohiukkaspitoisuuden mittaamiseen. Mikäli tavoitteena on mitata prosessissa valmistettujen uusien hiukkasten pitoisuuksia, valitaan mittalaite jonka mittausalueen alaraja ulottuu mahdollisimman pieniin hiukkasiin (<10 nm) (esim. SMPS, FMPS ja ELPI). Jälkikäsittelyssä (esim. pakkauksessa) vapautuvien hiukkasten mittaamiseen valitaan mittalaite, jonka mittausalueen yläraja ulottuu suurempiin kuin 1 m hiukkasiin (esim. OPC). Lisäksi mitataan pölyn alveolijae gravimetrisesti standardin EN 481:1993 mukaisesti. Henkilökohtaisen altistumisen mittaamiseen (hengitysvyöhyke) soveltuvia laitteita ovat osa ryhmän 1 ja 2 laitteista, esimerkiksi kannettavat diffuusiovaraajat tai OPC, sekä keräävät näytteenkeräimet kuten pölyn alveolijakeen keräykseen suositeltavat syklonit tai vaahtokeräimet. Hiukkasten kemiallisesta koostumuksesta saadaan tietoa keräämällä näyte suodattimelle ja analysoimalla se mikroskooppisin tai spektrometrisin menetelmin (Ryhmä 3, SEM, TEM, ICP-AES/MS, AAS). Tyypillinen mittausaika on työpäivä (noin 4-8 tuntia). Prosesseista ja tavoitteista riippuen voidaan mitata lyhyempi tai pidempi aika. Työpäivän aikana tehtävät työvaiheet ja toimenpiteet sekä niiden ajankohdat kirjataan, jotta ne voidaan yhdistää mitattuihin pitoisuuksiin. Tällöin voidaan tarvittaessa huomioida ja laskea yksittäiseen työvaiheeseen liittyvä altistuminen. o o Kun halutaan määrittää pölyn alveolijae gravimetrisesti, on näytettä kerättävä riittävän kauan (vähintään neljä-kuusi tuntia), jotta suodatin saadaan punnittua luotettavasti. Pölyä keräävät näytteenkeräimet jätetään työpisteelle, jos työntekijä poistuu työpaikalta. Sen sijaan reaaliaikaiset hiukkasmittarit voivat olla työntekijän mukana. Molemmissa tapauksissa tehtävät toimenpiteet kirjataan ylös. Taustapitoisuuden määrityksessä mittaajan tulee tuntea työpaikalla olevat hiukkasten emissiolähteet. Myös taustasta voidaan ottaa EM-näyte, jos halutaan tietää leviääkö nanomateriaali työtilassa. Taustapitoisuus voidaan määrittää seuraavilla tavoilla: 1) seurataan mittauksin prosessia ja lasketaan lineaarinen keskiarvo ennen ja jälkeen prosessin, taustaa tulisi mitata vähintään 10 minuuttia; soveltuu lyhyisiin työvaiheisiin/prosesseihin; mittauspiste ja mittauslaite koko ajan sama,

2) mitataan tausta samanaikaisesti prosessin kanssa kauempaa työtilasta tai muusta edustavasta tilasta, lisäksi 3) tausta olisi hyvä mitata tuloilmasta, jolloin voidaan arvioida sisätilan päästölähteiden vaikutus taustapitoisuuteen (tuloilma ei huomioi muita sisätilan päästölähteitä). Kun eri mittauslaitteiden tuloksia verrataan toisiinsa, on huomioitava laitteiden erilaiset vasteet. 6 Mittaustulokset ilmoitetaan keskiarvopitoisuuksina työvaiheittain, joista käy ilmi taustapitoisuus ja teollisesti tuotettujen nanohiukkasten pitoisuus. Lisäksi ilmoitetaan millä kokoalueella prosessihiukkaset esiintyvät. Työvaiheittaisista keskiarvopitoisuuksista lasketaan 8-tunnin keskiarvo työntekijän altistumiselle, jota voidaan verrata annettuihin tavoitetasoihin (www.ttl.fi/tavoitetasot). Päättely: Jos 8-tunnin keskiarvopitoisuus ylittää tavoitetason parannetaan teknisiä riskinhallinnan keinoja (siirrytään vaiheeseen 4) ja tarkistetaan pitoisuustaso uudelleen. Riskinarviointi suoritetaan uudelleen, kun prosessissa, olosuhteissa tai taustatiedoissa tapahtuu muutoksia. o Mittausesimerkki liitteenä 4.

7 4) Vaihe Riskinhallinnan keinot ja toimivuuden testaus KYSYMYS: OVATKO KÄYTÖSSÄ OLEVAT RISKINHALLINNAKEINOT RIITTÄVÄN TEHOKKAAT? Vaiheen 2 tai 3 perusteella määritetään tarvitaanko teknisiä tai muita keinoja altistumisen vähentämiseksi. Toimenpiteiden tehokkaaksi kohdentamiseksi on tunnettava nanomateriaalin päästölähteet ja/tai altistavat työvaiheet. Näiden selvittämiseksi tai tarkempien hallintakeinojen määrittämiseksi voidaan tarvita torjuntateknisiä mittauksia. Riskinhallinnan toimenpiteet Korvaaminen ja päästön vähentäminen o käytetään vähiten haitallista nanomateriaalia o käytetään nanomateriaalia kuivan aineen sijaan liuoksena, pastana tai vaahtona o käytetään annostelijaa, kertakäyttöpakkauksia Leviämisen estäminen o suljetut laitteistot o työtilojen alipaineistus o käytetään hanskakaappia tai vetokaappia nanomateriaalien käsittelyyn o kohdepoiston käyttö o kauko-ohjaukset ja automaatio o tehokas poistoilmansuodatus (HEPA-suodattimet) (vuoden 2014 alussa julkaistaan osamalliratkaisu suodattimista ja suojaimista) Työn tekemiseen ja työntekijään kohdistuvat keinot o vähennetään altistavassa prosessissa ja/tai työtilassa työskentelevien henkilöiden määrää ja/tai työaikaa o noudatetaan hyvää siisteyttä ja järjestystä työpaikalla o koulutetaan työntekijöitä käsittelemään nanomateriaaleja, opastetaan hyvät työtavat o pyyhitään pinnat kostealla paperilla/liinalla, ei sallita kuivaharjausta, eikä puhdistusta paineilmalla o käytetään puhdistukseen teollisuusimuria, joka on sertifioitu pölyn puhdistamiseen o merkitään alueet ja/tai rajataan pääsyä alueille, joilla nanomateriaalit ovat käytössä Henkilönsuojaimilla (vuoden 2014 alussa julkaistaan osamalliratkaisu suodattimista ja suojaimista): o hengityksensuojaimet; suodattimien tehokkuusluokka P3 (tai P2); o lyhytkestoinen käyttö suodattava puolinaamari; pitkäkestoinen/koko päivän työ koko naamari tai huppu, suodatin ja puhallin o suojavaatteet; haitallisia materiaaleja käsiteltäessä tulee käyttää kemikaaleilta suojaavaa suojavaatetusta; membraanimateriaali on tehokkaampi suojavaate kuin puuvillamateriaali o suojakäsineitä, joissa on toinen näistä merkinnöistä; o mekaaninen kestävyys, kertakäyttökäsineitä laitetaan kaksi päällekkäin

8 Tarkistetaan riskinhallinnan keinojen toimivuustorjuntateknisillä mittauksilla, havaitaanko nanohiukkasille altistumista? o Samat päättelykriteerit kuin aikaisemmin, esim. vaiheen 2 mittaus Torjuntatekniset mittaukset: Analysoidaan yksityiskohtaisesti nanomateriaalin päästölähteet sekä työtehtävät, joissa altistutaan nanohiukkasille vaiheen 2 (tai tarvittaessa 3) mukaisesti ja tarkistetaan riskinhallinnankeinojen toimivuus: Nanomateriaalilähteen tunnistaminen ja/tai päästön suuruuden arviointi mittaamalla o taustan mittaus (kuten vaiheissa 2 ja 3) o mittaus oletetun päästölähteen läheisyydestä Kohdistetaan torjuntatoimenpiteet tunnistettuun päästölähteeseen Henkilökohtaisen altistumisen määrittäminen työvaihekohtaisesti o taustan mittaus (kuten vaiheissa 2 ja 3) o nanohiukkasten mittaus ensisijaisesti hengitysvyöhykkeeltä Kohdistetaan torjuntatoimenpiteet tunnistettuun altistavaan työvaiheeseen Käytössä olevien teknisten riskinhallintakeinojen (esim. kohdepoisto, vetokaappi) toimivuus o mitataan hiukkaspitoisuudet esim. koteloinnin sisä- ja ulkopuolelta. o tunnistetaan mahdolliset vuotokohdat koteloinnissa tai kohdeilmanvaihdon toiminnan puutteet. Korjataan havaitut puutteet ja parannetaan teknisten torjuntatoimenpiteiden tehokkuutta Kartoitukseen sopivia laitteita ovat suoraan osoittavat mittalaitteet, kuten CPC ja DC (Ryhmä 1, liite 2). Lisäksi voidaan tarpeen vaatiessa käyttää muita mittalaiteita, kuten ELPI ja/tai OPC (Ryhmä 2, liite 2). Muita mahdollisesti tarvittavia selvityksiä/mittauksia PIMEX-mittaukset, joiden avulla voidaan seurata visuaalisesti pitoisuuksien vaihtelua prosessin aikana kohdepoistojen visuaalinen kunto savukokeet selvitetään ilmavirtausten suunta, esim. kohdeilmanvaihdon toimivuus ilman virtausnopeuksien mittaukset kohdepoistojen sieppausnopeudet, kanavanopeudet, tilavuusvirrat ym. merkkiainemittaukset kohdeilmanvaihdon sieppausaste suodattimien mittaukset vuotojen selvitykset

LIITE 1 Vaihe 1: Taustatietolomake Yrityksen nimi: Yrityksen osoite: Yhdyshenkilön nimi: Taustatiedon keräävän henkilön nimi ja yritys: TUOTTEEN OMINAISUUDET: tuotteen nimi kemiallinen nimi CAS numero onko käyttöturvallisuustiedotetta, päiväys onko NM mainittu käyttöturvallisuustiedotteessa primäärihiukkasten koko, nm sisältääkö nanomateriaali kuituja (kyllä/ei), minkäkokoisia kuituja (pituus ja halkaisija) onko nanomateriaali luokiteltu CRMaineeksi liukoisuus veteen (aine on vesiliukoinen jos sen liukoisuus on yli 100 mg/l) tiheys (kg/dm3) nanomateriaalin olomuoto (kiinteä, liuos) nanomateriaalin viskositeetti (nestemäinen, öljyinen, geelimäinen) nanomateriaalin kosteuspitoisuus % nanomateriaalin pitoisuus tuotteessa nanomateriaalin pöllyävyys KÄSITTELY/TYÖTEHTÄVÄ: käsittelykuvaukset Nanomateriaali 1 Nanomateriaali 2 NM:a käsitellään jauheena, voi vapautua ilmaan NM on sidottu kiinteään materiaaliin, jota käsitellään siten, että NP:ta ei vapaudu ilmaan NM on sidottu matriisiin (kiinteään, nesteeseen, pastaan jne.), mutta NP:en vapautuminen ilmaan on mahdollista käsittelyn aikana esim. hionnassa, leikatessa laserilla, ruiskutuksessa, sekoituksessa jne. NM:in käsittely tehdään suljetussa systeemissä, NP ei vapaudu ilmaan, jos toimiva systeemi - tarkista käytetyn nanomateriaalin määrä/tehtävä (kg, g, litraa)

työtehtävän kesto ja toistuvuus (h/pv, pv/vk, vk/a) samaa tehtävää tekevien työntekijöiden määrä (sama nanoaltistus) onko päästölähde hengitysvyöhykkeellä (< 1 m päässä työntekijän päästä) samassa tilassa olevien työtekijöiden määrä TYÖTILA: siivotaanko työtila päivittäin tarkistetaanko laitteiden kunto säännöllisesti erillinen työtila, alue työtilassa vai ulkona tehtävä työ työtilan tilavuus (<100 m 3, 100-1000 m 3, >1000 m 3 ); pituus x leveys x korkeus= m 3 työtilassa käytössä oleva ilmanvaihto (ei ole, koneellinen, painovoimaan perustuva) onko työtilassa muita päästölähteitä esim. dieseltrukkeja KÄYTÖSSÄ OLEVAT RISKINHALLINNAN KEINOT: ei mitään kohdeilmanvaihto kotelointi hanskakaappi valvomo jos käytetään suodattimia, niin mitä? ilmanvaihto per tunti kierrätetäänkö ilmaa HENKILÖNSUOJAIMET hengityksensuojain (mikä?) onko suojaimen tiiviys tarkistettu? onko suojaimen käyttöohjeisiin perehdytty suojakäsineet (mitkä?) suojavaatetus (millainen?) suojalasit kuulosuojaimet MUUTA opastetaanko työntekijät käyttämään nanomateriaaleja onko koulutusta hyvistä työtavoista onko säännölliset terveystarkastukset LIITE 1

Taulukko 1. Nanohiukkasten mittaamiseen soveltuvia laitteita LIITE 2 Ryhmä 1 Mittalaite Kokoalue* Käyttötarkoitus Hiukkastasojen karkea kartoitus (Screenaus) CPC Kondensaatioydinlaskuri 2,5 nm - 3 µm Hiukkasten lukumäärän mittaus Ryhmä 2 DC Diffuusiovaraaja 10 nm - >1 µm Hiukkasten aktiivisen pinta-alan ja lukumäärän mittaus Hiukkaspitoisuuksien mittaus SMPS 1, SMPS+C 2, DMPS Sähköiset liikkuvuusluokittelijat 2,5 nm - 1 µm Hiukkasten lukumääräjakauman mittaus ELPI 3 Sähköinen alipaineimpaktori 6 nm - 10 µm Hiukkasten lukumääräjakauman mittaus OPC Optinen hiukkaslaskuri > 300 nm - 20 µm Hiukkasten massajakauman mittaus LAS Laser aerosoli spektrometri 90 nm - 40 µm Hiukkasten massajakauman mittaus Ryhmä 3 Hiukkasten kvalitatiivinen/kvantitatiivinen määritys TEM, SEM Elektronimikroskooppinäyteet Kemiallinen analyysi, morfologia Gravimetria, ICP- AES/MS, AAS Näytteen keräys erilaisten impaktorien ja syklonien avulla suodattimille, joista spektrometrinen määritys Massapitoisuus, kemiallinen koostumus 1 valmistaja TSI Inc., Shoreview, NM, USA * Suuntaa antava, tarkka kokoalue riippuu käytetystä laitemallista 2 valmistaja Grimm Aerosoltechnik, Ainring, Germany 3 valmistaja Dekati Ltd., Tampere, Finland ICP-AES/MS Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy/mass spectrometry, induktiivisesti kytketty plasma atomiemissiospektrometri/massaspektrometri, AAS Atomic absorption spectroscopy, atomiabsorptiospektrometri

Nanohiukkasnäytteiden keräysohje kvalitatiiviseen määritykseen läpäisyelektronimikroskoopilla (Transmission Electron Microscope, TEM) LIITE 3 Näytekasetti: Mustaan, sähköisesti johtavaan selluloosaesterisuodattimella (reikäkoko esim. 0,8 µm) varustettuun ilmanäytekasettiin (SKC, mixed cellulose ester filter, carbon-filled conductive polypropylene preloaded cassette, cat.no 225-321) kiinnitetään näytteen keräimeksi kuparihila (+varahila), joka on päällystetty reikäisellä hiilikalvolla (holey carbon Cu- grid, 200 mesh). Ilmamäärä: Ilmamäärä suodattimelle: hiukkaspitoisuuksista riippuen 10-10 000 L. Kerätään mahdollisesti useampi näyte esim. 5-kertaisella ilmantilavuuserolla. Suodattimen pitäisi läpäistä jopa 20 L /min. Myös alhaisempaa tilavuusvirtausnopeutta voidaan käyttää. Analyysi: Hiukkasten kvalitatiivinen määritys, TEM + EDS alkuaineanalyysi Vertailunäyte: Analysoidaan näyte käytettävästä tai valmistettavasta nanomateriaalista. Näytekasettien ja analyysien tilaus: Työterveyslaitos, Työympäristön kehittäminen, Materiaali- ja hiukkastutkimus Esa Vanhala, puh. +358 30 4742620

LIITE 4 Esimerkki: Altistumisen määritys nanotimanteille (NT) käsittelyn aikana. JOHDANTO: Työpaikalla mitattiin ilman hiukkaspitoisuudet ilmanvaihdon tulokanavasta ja työpisteeltä 3-tie venttiilin avulla SMPS+OPC laitteistolla, sekä työpisteeltä ELPI:llä ja hengitysvyöhykkeeltä DISCmini diffuusiovaraajalla (MD:llä). TULOSTEN KÄSITTELY: Tulosten käsittelyssä SMPS- ja OPC-data on yhdistetty niin, että on saatu jatkuva jakauma yli koko mittausalueen (tässä tapauksessa 7 nm-30 µm). Lisäksi SMPS+OPC laitteiston mittaama lukumääräjakauma on muutettu laskennalliseksi massajakaumaksi käyttämällä tiheysoletusta 1 g cm -3. Mittauspäivän aikana tunnistettiin kolme eri työvaihetta (WS1, WS2, WS3). Taustapitoisuus on määritetty ajanjaksoista ennen ja jälkeen kunkin työvaiheen (BG1 ja BG2). Kukin työvaihe ja taustajakso on keskiarvostettu. Altistuminen on laskettu vähentämällä työvaiheen aikana mitatusta kokonaispitoisuudesta työvaihetta vastaava taustapitoisuus. Tämä on tehty sekä massa- että lukumääräpitoisuuksille. Kuva 1a-c. Mittaustulosten esittäminen. TULOSTEN ESITYSTAPA: Kuvassa 1a on esitetty hiukkasten kokonaislukumäärä (vasen y- akseli) mitattuna käytetyillä mittalaitteilla. Massajakauma on esitetty kuvassa 1a vihreällä (oikea y-akseli). Kuvassa 1b mitattu hiukkaskokojakauma on esitetty niin, että hiukkasten läpimitta on esitetty y-akselilla ja kunkin hiukkaskoon pitoisuuden vaihtelut näkyvät värin vaihteluna. Kuvassa 1c on esitetty keskiarvotetut jakaumat.

Taulukossa 1 on yhteenveto mittaustuloksista. LIITE 4 Taulukko 1. Yhteenveto mittaustuloksista. WS1 WS2 WS3 Altistuminen 0.06 cm -3 0.47 g m -3 0.37 cm -3 9.88 g m -3 0.17 cm -3 3.06 g m -3 TULOSTEN ANALYSOINTI: Kuvan 1a pitoisuusaikasarjoista nähdään, että massapitoisuus korreloi hengitysvyöhykkeeltä mitatun pitoisuuden kanssa. Kuvasta 1a nähdään myös, että työvaiheiden aikana mitattujen hiukkasten massapitoisuus on kohonnut taustaan nähden. Tämä johtuu siitä, että nanotimantit olivat agglomeroituneet isoiksi hiukkasiksi (Kuva 1b ja c). Kuvan 1c jakaumista nähdään, että nanotimantit olivat keskimäärin suurempia kuin 500 nm. Tämä vahvistettiin myös elektronimikroskooppikuvista.