Вопросы безопасности при работе с нано-материалами

 В журнале шведских профсоюзов "Дагенс арбете" (ДА) не так давно (2018-2022) была размещена серия статей о новых опасностях привносимых передовыми технологиями. Наноматериалы во многом ещё остаются недостаточно исследованными источниками опасности для здоровья и жизни работников на производствах, связанных с их использованием в негерметичных процессах. Предлагаю вашему вниманию выборку из этих статей.
---------------------------------------

 

Нанотехнологии уже используются во многих областях промышленности. Для производства автомобилей и самолетов, в электронике, для обработки поверхностей, в типографиях, на бумажных фабриках, в строительной отрасли, в красках, косметике и в ряде других мест. Когда частицы настолько малы и почти невесомы, материалы приобретают совершенно новые свойства. Поэтому ключ к более устойчивому будущему — как для людей, так и для планеты — можно найти в умных, прочных и чрезвычайно легких материалах.
Исследователи предсказывают, что в будущем нанотехнологии могут привести к гораздо более эффективным солнечным элементам, более дешевой и простой очистке воды и совершенно новому типу лечения рака.

Но для людей, подвергающихся воздействию на рабочем месте, частицы опасны. Потому что именно в промышленных процессах частицы выбрасываются в воздух. С вредными частицами обращаются в виде порошка. Поскольку они почти ничего не весят, они долго кружатся в воздухе. Частицы попадают в легкие. Некоторые исчезают, но не все. Как только вы вдохнули их, они там. Некоторые также проникают дальше через плевру в сосуды и могут привести к инфарктам и ранней смерти.
Вы не заболеете сразу. Как и в случае с асбестом, для появления агрессивного рака требуется двадцать или более лет. Вот почему риск нано должен быть оценен и локализован. Также на заключительном этапе, когда материал разрушается и перерабатывается. Тогда наноматериал снова может стать опасным, если частицы и пыль попадут в воздух. Как с асбестом. Но наночастицы весят слишком мало, чтобы к ним применялось законодательство ЕС о защите.
Так что никаких предельных значений не существует.

Уже двенадцать лет назад (Шведская)Химическая инспекция указала в отчете, что исследования рисков должны получать больше финансирования по сравнению с соответствующими инвестициями в инновации. Но из средств, потраченных на исследования в области нанотехнологий, только от пяти до десяти процентов идут на исследования рисков.
------------------------------

----------------------------------
Уровень знаний в обществе и среди работодателей низкий. Это беспокоит исследователей. Мария Хедмер — специалист по гигиене труда и научный сотрудник Медицины труда и окружающей среды в Лунде. Она приводит различные примеры ужасов из трудовой жизни.
- Мы были на рабочих местах, где не было фильтров для частиц при работе с углеродными нанотрубками. У них были газовые фильтры в дыхательных масках, но не было фильтров для твердых частиц. Я не могла оставаться там.

Опасные для здоровья углеродные нанотрубки, как известно исследователям, могут вызывать воспаление плевры и рак, а также сердечно-сосудистые заболевания. Этот материал сегодня используется на многих рабочих местах в Швеции.
На одном складе Мария Хедмер нашла большое ведро углеродных нанотрубок в виде порошка. Сотрудники заходили туда и просто черпали совком опасные волокна. В других рабочих средах, где исследователи Лунда были и измеряли, наночастицы парили в воздухе, и даже люди, которые не работали непосредственно в процессе, подвергались риску воздействия.

Размер имеет решающее значение для того, попадут ли частицы в легкие и останутся ли они там.
– Это то, что мы знаем. И что определенный процент трудоспособного населения рискует заболеть, говорит Мария Хедмер, которая вместе с другими исследователями в Лунде является лидером в Швеции по измерению опасных воздействий. Вместе с исследователями из отдела эргономики и аэрозольных технологий она измеряет содержание частиц на рабочих местах.

- Предельные значения, которые мы установили для более крупных частиц в Швеции, не основаны на рисках для здоровья. А для наночастиц вообще нет предельных значений. Как будто мы согласились с тем, что некоторые из тех, кто работает с опасными частицами, заболеют, — говорит Кристина Изаксон, доцент кафедры аэрозольных технологий Лундского университета.

14 december, 2021 - 07:00

Автор: Elinor Torp
-------------

Говинд Гупта, научный сотрудник Каролинского института, исследует нанориски на клеточном уровне. Чтобы не подвергать себя воздействию частиц, используется перчаточный ящик. Фото: Робин Бекман
------------

 

Всемирно известный фотограф Леннарт Нильссон показал, как наночастицы могут повредить легкие. На снимке сажа от дизеля при увеличении в 80 000 раз. Фото: Леннарт Нильссон.
--------------

Определение наноматериала касается только размера частиц. Это означает, что любое вещество, которое может проявляться в виде достаточно мелких частиц, может быть наноматериалом. Размер наночастицы составляет от 1 до 1000 нанометров, что намного меньше размера эритроцита.
........................
Когда вещество разделено на достаточно мелкие части, его свойства могут измениться. Иногда они желательны и могут способствовать крупным достижениям, например, в исследованиях материалов и медицины. Но мы многого не знаем о том, как различные вещества в наноформе реагируют с человеческим телом. Когда материалы становятся настолько мелкодисперсными, способ их поглощения телом также меняется.

Мария Альбин, профессор Каролинского института, была одним из лекторов на семинаре, организованном AFA Försäkring. Она описала некоторые проблемы, возникающие, когда материалы появляются в наноформе, и заявила, что наночастицы некоторых веществ представляют потенциальный риск для рабочей среды.
- Одна из проблем заключается в том, что наноматериалы имеют большую склонность к образованию пыли, чем то же самое вещество в объемной форме, - говорит Мария Альбин.
Поскольку наночастицы настолько малы, подвергается воздействию большая площадь поверхности легких по сравнению с тем, если бы вы вдыхали такой же вес материала с частицами большего размера.
- Таким образом, будет увеличена отрицательная доза на вес(вредная доза на грамм тела). По словам Марии Альбин, материал с такими же химическими свойствами в наноформе окажет большее влияние на организм.
Это также означает, что предельные значения могут вводить в заблуждение. Для некоторых веществ они не всегда устанавливаются с учетом наноформы.
Вещество, которое несколько раз упоминалось как потенциально опасное, — это длинные углеродные нанотрубки, которые, среди прочего, используются для армирования бетона и пластика. Наноразмерная форма материала создает те же проблемы, что и асбест.

В своем исследовании исследователи из Университета Упсалы увидели, что поврежденные легкие пропускают вдыхаемые наночастицы в остальную часть тела в большей степени, чем здоровые легкие.
- Большинство сведений говорят о том, что нехорошо наноматериалу попадать в кровь. Мы не знаем, что происходит, когда он попадает в кровь, но мы думаем, что воспаление усиливается, — сказала Микаэла Куарфордт, аспирантка и исследователь группы.

Энн-Бет Антонссон, профессор Королевского технологического института, рассказала о проблемах с измерением наличия наночастиц в помещении. Но и обрадовала новостью:
- Трудно было найти рабочие места, где обращение не происходит очень контролируемым образом и с большим уважением к рискам. В тех местах, где мы исследовали, где занимаются сваркой mig и tig, меры оказались настолько эффективными, что мы увидели, что проблем быть не может, — говорит она.
Энн-Бет Антонссон также дала совет тем, кто хочет быть в безопасности.
- Поскольку наночастицы настолько летучи, можно использовать те же меры, что и для газов.

............................
В Швеции исследования рисков, связанных с нанотехнологиями, проводятся в различных учреждениях. Не хватает координации. Здесь ведущие исследователи страны высказывают свое мнение.

Стокгольм, Каролинский институт

Бенгт Фадил, профессор, занимается исследованиями в области нанотоксикологии:

«Исследование показывает, что некоторые типы углеродных нанотрубок ведут себя как асбестовые волокна и не разрушаются, те, которые мы называем многостенными углеродными нанотрубками, которые не только длинные, но и жесткие, похожие на волокна. В лаборатории мы никогда не работаем со свободными наночастицами. Затем у нас есть перчаточный ящик. Вы просовываете руки и работаете с материалом внутри.
Когда наночастицы находятся в растворе, риск их распространения снижается. Тогда мы сможем продолжить работу за пределами лаборатории. В нашей лаборатории мы проводим исследования на клеточном уровне и на рыбках данио, потому что они прозрачны, пока мальки. Отдельные наночастицы слишком малы для глаза, но мы можем увидеть скопление наночастиц внутри мальков данио под микроскопом».

Linköping, Медицина труда и окружающей среды
Хелен Карлссон, профессор, исследует воздействие частиц:

«Есть преднамеренно сформированные наночастицы и непреднамеренно сформированные наночастицы. Углеродные нанотрубки используются во всем: от спортивной обуви до крыльев самолетов, ракеток для сквоша и досок для серфинга. Они легкие и прочные, идеальный материал в этом смысле. Но также и тогда, когда они проявляются в этих более крупных контекстах, если вы получаете большие количества, частицы могут быть неприятными. Для таких задач, как 3D-печать: Требуйте герметичную машину. Убедитесь, что у вас есть закрытая система обработки порошка. Не добавляйте из банки, она должна быть закрыта. Даже при уборке!
Многие упускают момент очистки и затем подвергаются воздействию. Если у вас есть ёмкость, которую нужно открыть - используйте шкафы с точечным вентилированием."

Лунд, Медицина труда и окружающей среды
Мария Хедмер, исследователь, измеряющая присутствие наночастиц на рабочих местах:

«Мы используем измерительное оборудование и берем пробы в зоне дыхания. Мы ведем журнал рабочих задач и затем можем легко увидеть, какие действия дают наиболее четкое представление. Оценка риска! Проверка! Устранение причин! Работодателям не нужно изобретать велосипед, когда дело доходит до защиты своих сотрудников. Используйте те же действия, что и для всех рисков химической рабочей среды:
Устранять. Можно ли удалить материал из рабочей среды?
Замена. Можно ли заменить его чем-то менее опасным?
Помещения. Как вентиляция? Можно ли разделить материалы и людей? Может ли быть изолирован процесс, в котором высвобождается нано?
Используйте такое оборудование, как вытяжные шкафы, технологическая вентиляция и перчаточные ящики. Можно ли построить специальные комнаты и ограничить процесс, чтобы избежать заражения многих людей?
Средства индивидуальной защиты. Самая последняя мера, если ничего не помогает. Защита органов дыхания с правильным фильтром твердых частиц. Полная защитная одежда. Наночастицы также могут проникать через кожу. Не забывайте о персонале, который обслуживает и чистит оборудование!»
РАСПРЕДЕЛЕННАЯ КООРДИНАЦИЯ В ШВЕЦИИ
В Швеции существует платформа по нанобезопасности Swenanosafe. Но это не такой центр, как в Дании, отмечает председатель Каролинского института Бенгт Фадель. Исследователи разбросаны по всей стране. Компания Swenanosafe была открыта в 2016 году. Она финансируется Министерством окружающей среды.
................

«Для наночастиц нужны специальные предельные значения»
21 марта 2022 г.

ДИСКУССИЯ: Поскольку данных о долгосрочных последствиях воздействия наночастиц недостаточно, необходимо соблюдать осторожность. Возьмите за отправную точку меры, которые уже были приняты в других странах, пишут четыре исследователя рабочей среды.

О АВТОРАХ
Кристина Изаксон — адъюнкт-профессор эргономики и аэрозольных технологий Лундского университета.

Мария Хедмер — врач кафедры медицины труда и окружающей среды Лундского университета.

Хелен Карлссон — доцент кафедры медицины труда и окружающей среды в Университете Линчёпинга.

Мария Альбин — профессор Института экологической медицины Каролинского института.

Нанотехнологии — это быстро развивающаяся область исследований и инноваций. Технологические преимущества новых наноматериалов практически безграничны. Благодаря своей наноформе они приобретают совершенно новые свойства, которые можно использовать, например, для того, чтобы сделать традиционные материалы более прочными и легкими, а также вы экономите на конечных ресурсах, поскольку для нанотехнологий требуется меньшее количество материала, чем для традиционных технологий.

Есть и другие, экологические преимущества. Например, с помощью наночастиц можно создавать самоочищающиеся поверхности, производить гораздо более эффективные солнечные элементы и разрабатывать нано-светодиоды для дешевой и простой очистки воды.
Нанотехнологии открывают двери для медицинских достижений, например, для нацеливания лекарств на нужные органы. Большой потенциал развития означает, что ЕС определил нанотехнологию как ключевую технологию, которая изменит экономику Европы.

Однако новые свойства, которые материалы приобретают в наномасштабе, в то же время являются серьезной проблемой для оценки рисков и управления рисками.
Наноматериалы более склонны к пылению по сравнению с материалами, которые не находятся в наноформе, а это означает, что мы должны уделять особое внимание воздействию, которое происходит при вдыхании. Даже очень небольшая масса вещества в воздухе дает исключительно большую общую поверхность материала, которая также может легко проникать глубоко в наши дыхательные пути.

Масштабное использование еще молодо, и постоянно разрабатываются новые версии наноматериалов, а это означает, что нам не хватает знаний о долгосрочных последствиях для человека. Поэтому экспериментальные исследования приобретают решающее значение.
Проведенные исследования показывают, что при той же массе материал в наноформе вызывает значительно более сильное воспаление в дыхательных путях, чем материал, когда он не в наноформе. Это вызывает беспокойство, потому что воспалительные процессы являются важным фактором, в том числе, при некоторых видах заболеваний: в дыхательных путях, сердце и сосудах.
Результаты ясно показывают, что предельные значения, которые в настоящее время применяются к обычному материалу, не могут использоваться для наноразмерных материалов. Форма наноматериала также важна для картины риска.

Это лучше всего доказано для длинных нановолокон, где было показано, например, что углеродные нанотрубки определенных размеров могут вызывать рак легких, фиброз легких и рак плевры у лабораторных животных, то есть такие же последствия для здоровья, как и асбест.
Поэтому исследователи и органы власти, проводившие оценку рисков, связанных с волокнистыми наноматериалами, рекомендуют очень низкие целевые значения в воздухе, часто в 100 раз ниже текущих гигиенических предельных значений, для рабочих мест, где обрабатываются наноматериалы этого типа.

Поэтому быстрая разработка новых материалов и продуктов в наноформе предъявляет высокие требования к управлению рисками и их оценке. База знаний недостаточна, но по-прежнему дает достаточно оснований для того, чтобы сказать, что вам необходимо ограничить воздействие переносимых по воздуху частиц гораздо более строгим образом, чем для обычных материалов.
В частности, неопределенный уровень знаний о долгосрочных последствиях означает, что принцип предосторожности должен применяться на рабочих местах, где работают с наноматериалами.
Должны присутствовать знания о защитных мерах. Шведское управление по охране труда должно четко информировать компании о том, как работодатели могут наилучшим образом предотвратить попадание наночастиц в воздух, чтобы их воздействие можно было поддерживать на минимально возможном уровне.

Это делается путем применения лестницы действий. Одна из первых ступенек лестницы — разделить людей и наноматериалы. Применяются технические меры защиты, например, закрытые системы, вытяжные шкафы, вытяжка и контролируемые потоки воздуха. Таким образом, те же технические средства защиты, которые эффективно контролируют загрязнение воздуха пылью и газами, хорошо работают для ограничения и контроля переносимых по воздуху наночастиц.
Следующим шагом являются административные меры (инструкции по обращению и защите, правильные методы работы, обучение и т. д.) на рабочем месте. Последним этапом является использование средств индивидуальной защиты в виде респираторов, защитных перчаток, защитной одежды и т. д. Для безопасного обращения с промышленными наночастицами может потребоваться использование всех ступеней лечебной лестницы!

Шведскому органу по охране труда поручено издавать правила и положения, необходимые для создания хороших и безопасных условий труда. С точки зрения безопасной рабочей среды в отношении воздушно-капельного воздействия (химические вещества, пыль) гигиенические предельные значения (предельно допустимое среднее содержание) являются краеугольным камнем.

 Финский институт гигиены труда представил рекомендации, в которых уровень действия указывается на основе количества переносимых по воздуху наночастиц определенной плотности. Для металлов в наноформе также существуют уровни действия, основанные на содержании металла в образцах мочи.

Экономика замкнутого цикла предъявляет повышенные требования к безопасности на протяжении всего жизненного цикла. Надлежащая защита работников на всех уровнях требует знаний при обращении с наноматериалами, и это тем труднее узнать, чем дальше материал достиг своего жизненного цикла.

Хотя в паспортах безопасности должно быть указано, присутствуют ли в материале наноформы и как безопасно обращаться с этими наноформами, правила маркировки продуктов с наноматериалами не распространяются на рабочую среду.
Шведское управление по охране труда должно работать над такой маркировкой всех продуктов, содержащих наночастицы, и над тем, чтобы она сопровождала продукт на протяжении всего его жизненного цикла, чтобы переработка также могла происходить безопасным образом с точки зрения рабочей среды.

Шведское агентство по рабочей среде может взять за отправную точку меры, уже принятые в других странах. Знание того, что власти принимают меры, необходимые для развития, по нашему мнению, повысит доверие к новой технологии среди компаний и сотрудников. С другой стороны, представление о том, что требуемые меры не принимаются, может создать общее недоверие к ней.