nanomateriaalit työpaikoilla

Hyvinvointia työstä

Helene Stockmann-Juvala, vanhempi asiantuntija, FaT

© Työterveyslaitos | Stockmann-Juvala | www.ttl.fi 2

Nanomateriaalit työpaikoilla

12.1.2018

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, 3D-tulostus)

• Teollisesti tuotetut nanohiukkaset

12.1.2018 © Työterveyslaitos | Stockmann-Juvala | www.ttl.fi 3

• ”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"

• Määritelmän uudelleentarkastelu käynnissä.

EU komission määritelmä


(Hyvin) pieniä


Yokel and MacPhail. J Occup Med Toxicol. 2011; 21;6:7

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


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



Nanoteknologiat

Energia-

tekniikkaLääke-

teollisuus

Elintarvi-

keteol-

lisuus

Kosme-

tiikka

SensoritLiikenne-

välineet

Tietotek-

niikka

Clean

tech

Rakennus-

teollisuus

Pakkaus-

teollisuus

Nanojen sovelluskohteita

Nanomateriaalien käyttöjä rakennusteollisuudessaNanomateriaali Sovellus

Piidioksidi – ylivoimaisesti

suurimmat volyymit!Sementti, betoni, lasi, eristysmateriaalit

Titaanidioksidi Maalit, pinnoitteet, sementti, betoni, lasi

Hiilinanoputket tai -kuidut Betoni, maalit, komposiittimateriaalit

Sinkkioksidi Pinnoitteet

Nanoselluloosa Eristeet

HopeananohiukkasetPakkausmateriaalit, tekstiilit, antibakteeriset

tuotteet

Kuparioksidit Puunsuoja-aineet

Nanosavi Komposiittimateriaalit



• 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

Terveysvaikutuksista

Materiaalin nanokoko ei

sinällään merkitse

terveysvaaraa.

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 kertyminenpaikallinen tulehdus genotoksiset vaikutukset kohdekudoksessapääsy systeemiseen verenkiertoonkarsinogeenisuus


• 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

Terveysvaikutuksia tutkitaan kokeellisten mallien ja solukokeiden avulla


Esimerkkejä terveysvaikutuksista• Jotkut nano-TiO2 –laadut ovat aiheuttaneet koe-

eläimille keuhkotulehdusta (mm. neutrofiili- ja makrofagikertymiä, liukoisten inflammaatio-markkereiden lisääntymistä).

• 2-vuotisessa TiO2 inhalaatiokokeessa (10 mg/m3) havaittiin rotissa keuhkokasvaimia. Syynä todennäköisesti partikkeleiden aiheuttama krooninen tulehdus, joka mahdollisesti ei ole aine-spesifinen.

• EU:ssa 2017 ehdotettu TiO2:lle harmonisoitua luokitusta Carc 2 (hengitettynä). Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC) on luokitellut TiO2 luokkaan 2B; ihmisille mahdollisesti karsinogeeniseksi aineeksi.


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

Hiilinanoputkien terveysvaikutuksistaRyman-Rasmussen ym. Nature Nanotech. 4:747-751, 2009. Inhalaatiokoe (hiiri) hiilinanoputkilla


Hiilinanoputkien terveysvaikutuksistaPalomäki 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.


Esimerkkejä terveysvaikutuksista• Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC)

on luokitellut erään hiilinanoputkityypin (MWCNT-7) luokkaan 2B ihmisille mahdollisesti karsinogeeniseksi aineeksi. Muut hiilinanoputket ovat luokassa 3, ei luokiteltavissa


Genotoksisuumekanismeja


Singh et al. 2009. Biomaterials 30:3891-914

Primary indirect genotoxicity

Secondary genotoxicity

Genotoksisuudesta

• Catalán ym. Nanotoxicology 6:825-836, 2012:

In vitro solukokeessa nähtiin kromosomivaurioita altistettaessa soluja TiO2:lle, sekä lyhyille yksi- ja moniseinäisille hiilinanoputkille.

• Lindberg ym. Mut. Res. 745:58-64, 2012:

Altistettaessa hiiriä TiO2:lle 4h/päivä 5 päivän ajan nähtiin keuhkotulehdusta ja TiO2:n depositiota, mutta DNA-vaurioita ei havaittu keuhkojen epiteelisoluissa eikä polykromaattisissaerytrosyyteissä.


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!


Altistuminen nanomateriaaleille• Hengitysteitse

• työntekijöiden tärkein altistumisreitti

• Ihoaltistuminen

• työntekijät ja kuluttajat

• Suun kautta

• kädestä suuhun

• epäsuorasti: inhaloitujen partikkeleidennieleminen

• tulevaisuudessa muodostumassa tärkeämmäksi nanomateriaalien yleistyessä elintarvikkeissa ja elintarvikkeiden pakkausmateriaaleissa


Anne Saber

• 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.

Kemikaalien aiheuttamat terveysvaikutukset riippuvat


Työvaiheet, joissa altistumista voi tapahtua

• Pölyä tuottavat työvaiheet

Jauheiden käsittely ja sekoittaminen

Sahaaminen

Poraaminen

Hionta

Hajottaminen

Huoltotyöt

• Ruiskutus (aerosolin muodostuminen)

• Yleensä ei kuitenkaan altistuta nanohiukkasillevaan suuremmille agglomeraateille. Matriksiinsidottu nanomateriaali ei yleensä vapaudu nanokokoisena työstövaiheessa (esim. hionta).


Perusasiat kuntoon

• Tunnista: nanomateriaalit, työvaiheet ja altistuvat henkilöt

• Tee/päivitä riskinarviointi – myös fys.kem vaarat

• Kemikaaliluettelo, käyttöturvallisuustiedotteet, merkinnät jne.

• Onko käyttöturvallisuustiedottessa 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

Hyviä työtapoja• Vältä pölyn muodostumista

• Käytä aina kohdepoistoa mikäli mahdollista

• Käytä henkilönsuojaimia ohjeiden mukaan- normaalit 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.

12.1.2018 © Työterveyslaitos | Stockmann-Juvala | www.ttl.fi

ÄLÄ MISSÄÄN NIMESSÄ KÄYTÄ

PAINEILMAA PÖLYN PUHDISTUKSEEN!

25


www.ttl.fi/malliratkaisut

http://www.ttl.fi/malliratkaisut

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

TTL:n tavoitetasotNanomateriaali Tavoitetaso Esimerkkejä

Jäykät, kuitumaiset

nanomateriaalit, joiden

asbestinkaltaisia vaikutuksia ei

voida sulkea pois

0,01 kuitua/cm3 (8h) a

(kuitujen pituus > 5 µm ja

pituus-halkaisijasuhde > 3:1)

Hiilinanoputket,

metallioksidikuidut

Partikkelimuotoiset, hitaasti

hajoavat nanomateriaalit;

tiheys >6000 kg/m3

20 000 partikkelia/cm3

(8 h)

Nanokokoiset Ag, Au, CeO2,

CoO, Fe, Pb, SnO2

Partikkelimuotoiset, hitaasti

hajoavat nanomateriaalit;

tiheys <6000 kg/m3

sekä kuidut, joilla ei

asbestinkaltaisia vaikutuksia

40 000 partikkelia/cm3

(8 h)

Nanokokoiset Al2O3, SiO2,TiN,

TiO2, ZnO, nanosavet,

dendrimeerit, C60, polystyreeni

Pääosin agglomeraatteina

esiintyvät partikkelimuotoiset,

hitaasti hajoavat nano-

materiaalit (agglomeraattien

halkaisija > 100 nm)

0,3 mg/m3 (alveolijae)

(8 h)

Mm. yllä mainittujen

partikkelimuotoisten

nanomateriaalien

agglomeraatit


www.ttl.fi/tavoitetasot

http://www.ttl.fi/tavoitetasot

https://www.ttl.fi/wp-content/uploads/2017/03/Nanomateriaalit-tyopaikoilla-ohjeita-suojautumiseen-ja-tyontekijoiden-terveyden-seurantaan.pdf


https://www.ttl.fi/wp-content/uploads/2017/03/Nanomateriaalit-tyopaikoilla-ohjeita-suojautumiseen-ja-tyontekijoiden-terveyden-seurantaan.pdf

http://scaffold.eu-vri.eu/filehandler.ashx?file=13742


http://scaffold.eu-vri.eu/filehandler.ashx?file=13742

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 sydän-verisuonioireiden ja sairauksien ilmaantumiseen.

• Lisäksi suosittelemme työpaikkoja ylläpitämään luetteloa nanomateriaalien parissa työskennelleistä henkilöistä ja heidän altistumisesta.



• Suositukset koskevat erityisesti:

• nanomateriaalien vaaranarviointia

• työperäisen altistumisen arviointia

• riskien hallintaa ja altistumisen minimointia.

• Koska teollisille nanomateriaaleille ei ole määritelty työhygieenisiä raja-arvoja, WHO suosittelee varovaisuusperiaatteen noudattamista ja ilman ja ihon kautta altistumisen minimoimista.

• Työntekijöiden koulutukseen pitää kiinnittää huomiota.

• Tiedonpuutteen vuoksi ei suositella erityisiä tai kohdistettuja terveystarkastuksia.

http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/259671/1/9789241550048-eng.pdf

WHO:n suositukset nano-materiaalien haittojen ehkäisemiseksi

http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/259671/1/9789241550048-eng.pdf


• 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 käytettyinä.

• Riskinhallinnassa vaikeus on arvioida riittävä riskinhallinnantaso mieluummin valitaan korkea suojaustaso.

Lopuksi

tyoterveyslaitos@tyoterveys@fioh

Kiitos!

Tyoterveyslaitostyoterveysttl.fi

https://instagram.com/tyoterveys/

https://www.facebook.com/tyoterveyslaitos

https://twitter.com/tyoterveys

https://www.youtube.com/user/Tyoterveyslaitos

http://www.ttl.fi/fi/sivut/default.aspx

nanomateriaalit työpaikoilla

Healthcare