WYSZUKIWANIE
w bazach substancji
  
 
 
Metody oceny ryzyka zawodowego - nanomateriały w środowisku pracy

Różnego rodzaju substancje chemiczne w postaci projektowanych nanocząstek, nanorurek, nanopłytek, nanowirów, czy nanowłókien są stosowane w różnych gałęziach krajowych przedsiębiorstw, coraz częściej w małych i średnich zakładach pracy.

 

Aktualny stan wiedzy na temat toksycznego działania tych czynników jest obecnie ograniczony i brak jest kompleksowych danych na temat zagrożeń dla zdrowia pracowników i użytkowników wyrobów zawierających nanocząstki, a także zagrożeń dla środowiska naturalnego. Nanocząstki do organizmu mogą wchłaniać się drogą inhalacyjną, dermalną oraz pokarmową. Wiadomo, że toksyczność substancji zależy, w głównej mierze od budowy chemicznej. Jednak ostatnie doniesienia wskazują, że rozmiar cząstek tych samych substancji chemicznych może istotnie zmieniać ich potencjał toksyczny. W wynikach większości opublikowanych badań zaznacza się, że toksyczność nierozpuszczalnych cząstek o podobnej budowie wzrasta odwrotnie proporcjonalnie do średnicy cząsteczki i proporcjonalnie do jej powierzchni. Podstawowymi właściwościami nanocząstek decydującymi o ich działaniu toksycznym są: wysoka aktywność oksydoredukcyjna, zdolność do przechodzenia przez błony komórkowe szczególnie mitochondriów, blokowanie kanałów jonowych, różnorodność strukturalna, cytotoksyczność i bioaktywność. Na toksyczność cząstek, zwłaszcza przy narażeniu inhalacyjnym wpływa również ich kształt.

 

Podstawowym działaniem w celu ograniczenia ryzyka wynikającego z narażenia na niebezpieczne substancje chemiczne w miejscu pracy, zgodnie z zaleceniami Dyrektywy UE 98/24/WE, jest substytucja, czyli zastępowanie niebezpiecznych substancji chemicznych mniej szkodliwymi lub też całkowite ich eliminowanie z procesów technologicznych. Z tego też względu niezwykle istotne jest opracowywanie nowych technologii chemicznych lub wprowadzanie zmian w już istniejących, w których nie będą stosowane czynniki szkodliwe dla zdrowia i środowiska naturalnego. Aktualnie niezmiernie istotne jest kontrolowanie ryzyka związanego z coraz powszechniej stosowanymi w krajowych przedsiębiorstwach produktami nanotechnologii. Wobec różnych i niejednokrotnie sprzecznych doniesień o toksyczności nanomateriałów, podstawą wyboru kierowanych do produkcji nanomateriałów powinna być wiedza o ich szkodliwym działaniu, przy jednoczesnym zachowaniu wartości użytkowych produktu.

 

Najbardziej wiarygodna metoda oceny ryzyka na podstawie pomiarów stężeń substancji chemicznych w powietrzu w strefie oddychania pracownika w odniesieniu do nanocząstek napotyka na wiele trudności z uwagi na konieczność stosowania bardzo kosztownej, skomplikowanej i niedostępnej przez laboratoria środowiskowe aparatury, jak również ze względu na trudności w opracowaniu odpowiedniej metodyki do indywidualnej oceny narażenia na nanomateriały i problemy w ustaleniu kryteriów oceny narażenia na nanocząstki, czyli wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń. Niewystarczająca wiedza na temat szkodliwego działania na człowieka i środowisko materiałów chemicznych produkowanych w postaci nano, jest główną przyczyną ogromnych braków w obszarze oceny ryzyka zawodowego w kraju, jak również innych państwach UE.

 

Z tego względu, niezmiernie istotne jest dostarczenie pracodawcom, prostych narzędzi do oceny ryzyka zawodowego, które umożliwią prawidłowe zarządzanie ryzykiem związanym z narażeniem zawodowym na nanomateriały - niebezpieczne dla zdrowia i stosunkowo mało rozpoznane czynniki środowiska pracy. Aktualnie dużym zainteresowaniem cieszą się uproszczone metody oceny ryzyka związanego z narażeniem zawodowym na projektowane nanomateriały. Podstawą jednej z tych metod jest zebranie przez zespoły oceniające ryzyko zawodowe jak najwięcej danych o właściwościach fizykochemicznych i toksycznych stosowanych nanomateriałów oraz substancji macierzystych/wyjściowych stosowanych do ich otrzymywania (PM), a także informacji o procesie/operacji. Dane te zostaną wykorzystane do ustalenia wartości liczbowej łącznego wskaźnika ciężkości następstw, jakie potencjalnie mogą wystąpić u pracowników oraz łącznego wskaźnika prawdopodobieństwa wystąpienia szkodliwych efektów w stanie zdrowia pracowników narażonych na nanocząstki.

 

ETAP I – Wyznaczanie ŁĄCZNEGO WSKAŹNIKA CIĘŻKOŚCI NASTĘPSTW

 

Łączny wskaźnik ciężkości następstw jest wyznaczany na podstawie 14 wskaźników ciężkości następstw określających możliwość przedostawania się nanocząstek przez układ oddechowy, osadzania się w różnych rejonach układu oddechowego, przenikania i adsorbowania się na skórze oraz działania układowego. Z uwagi na dane literaturowe wskazujące na większą toksyczność nanomateriałów (NM) od ich materiałów macierzystych wyjściowych (PM), 70% łącznego wskaźnika ciężkości następstw odnosi się do oceny nano, a 30% do oceny materiałów macierzystych.

Do oceny ciężkości następstw wyznacza się następujące wskaźniki:

 

POWIERZCHNIA CHEMICZNA NM

 

Powierzchnia chemiczna jest głównym wskaźnikiem wpływającym na toksyczność wdychanych cząstek. Bazując na dostępnych danych należy określić aktywność powierzchniową nanocząstek, jako wysoką, średnią i małą, a w przypadku braku danych, – jako nieznaną wg kryteriów podanych w Tabeli 1.

 

Tabela 1. Klasyfikacja aktywności powierzchniowej w zależności od powierzchni NM

Aktywność powierzchniowa

Wskaźnik liczbowy

Powierzchnia [nm2]

Powierzchnia właściwa [nm2/nm3]

Wysoka

10

5030-31400

0,06-0,15

Średnia

5

314-5030

0,60-0,15

Mała

0

<314

<0,60

Nieznana

7,5

Brak danych

Brak danych

 

KSZTAŁT CZĄSTEK NM

 

Biorąc pod uwagę kształty nanocząstek określamy odpowiednią wielkość wskaźnika. Bazując na danych toksykologicznych, najwyższy wskaźnik liczbowy należy przydzielić nanocząstkom włóknistym i cylindrycznym. Cząstki o nieregularnym kształcie (anisotropowe) mają większą powierzchnię, niż isotropowe lub cząstki sferyczne, dlatego przyporządkowuje się wskaźnikom liczbowym większe wartości (Tabela 2).

 

Tabela 2. Klasyfikacja NM w zależności od ich kształtu

Kształt nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

Włókniste, cylindryczne

10

Anisotropowe

5

Sferyczne/kompaktowe

0

Nieznane

7,5

 

ŚREDNICA CZĄSTEK NM

 

Wartości wskaźników są uzależnione od depozycji cząstek w zależności od ich średnicy w różnych obszarach układu oddechowego (Tabela 3). Cząstki substancji chemicznych o średnicy aerodynamicznej do 10nm charakteryzują się zdolnością do przenikania z obszaru wymiany gazowej płuc i prawdopodobnie deponowania w różnych narządach np. wątrobie, mózgu.

 

Tabela 3. Klasyfikacja NM w zależności od ich średnicy

Średnica nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

1-10 nm

10

11-40 nm

5

41-100 nm

0

Nieznana

7,5

 

ROZPUSZCZALNOŚĆ NM

 

Słabo rozpuszczalne w wodzie, wdychane nanocząstki mogą powodować stres oksydacyjny, prowadząc do stanów zapalnych, zwłóknień lub chorób nowotworowych. Rozpuszczalne nanomateriały mogą również powodować niekorzystne efekty poprzez rozpuszczanie się we krwi, ale w mniejszym stopniu. Wskaźniki liczbowe, które należy uwzględniać podano w Tabeli 4.

 

Tabela 4. Klasyfikacja NM w zależności od ich rozpuszczalności

Rozpuszczalność nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

Nierozpuszczalne

10

Rozpuszczalne

0

Nieznana

7,5

 

DZIAŁANIE RAKOTWÓRCZE NM

 

Brane są pod uwagę dane dotyczące rakotwórczego działania u człowieka i zwierząt doświadczalnych. Niestety mało jest dostępnych informacji na ten temat.

 

Tabela 5. Klasyfikacja NM w zależności od ich działania rakotwórczego

Klasyfikacja nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Rakotwórcze

6

Są dostępne dane literaturowe świadczące o działaniu rakotwórczym

Nierakotwórcze

0

Są dostępne dane literaturowe niepotwierdzające działania rakotwórczego

Brak możliwości określenia

4,5

Brak danych

 

DZIAŁANIE TOKSYCZNE NA ROZRODCZOŚĆ NM

 

Brane są pod uwagę dane dotyczące działania nanomateriałów na rozrodczość. Mało jest dostępnych danych.

 

Tabela 6. Klasyfikacja NM w zależności od ich działania szkodliwego na rozrodczość

Klasyfikacja nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

Kryteria
klasyfikacji

Działa szkodliwie na rozrodczość

6

Są dostępne dane literaturowe świadczące o działaniu szkodliwym na rozrodczość

Nie działa

0

Są dostępne dane literaturowe niepotwierdzające działania szkodliwego na rozrodczość

Brak możliwości określenia

4,5

Brak danych

 

DZIAŁANIE MUTAGENNE NM

 

Tabela 7. Klasyfikacja NM w zależności od ich działania mutagennego

Klasyfikacja nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Działa mutagennie

6

Są dostępne dane literaturowe świadczące o działaniu mutagennym

Nie działa mutagennie

0

Są dostępne dane literaturowe niepotwierdzające działania mutagennego

Brak możliwości określenia

4,5

Brak danych

 

DZIAŁANIE TOKSYCZNE POPRZEZ SKÓRĘ (TOKSYCZNOŚĆ DERMALNA) NM

 

Tabela 8. Klasyfikacja NM w zależności od ich działania na i poprzez skórę

Klasyfikacja nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Działa miejscowo i/lub przenika przez skórę

6

Są dostępne dane literaturowe świadczące o działaniu miejscowym i/lub przenikaniu przez skórę

Nie wykazuje działania miejscowego i nie przenika przez skórę

0

Są dostępne dane literaturowe niepotwierdzające działania miejscowego i/lub przenikania przez skórę

Brak możliwości określenia

4,5

Brak danych

 

DZIAŁANIE ASTMATYCZNE NM

 

Tabela 9. Klasyfikacja NM w zależności od ich działania, jako czynnika astmatycznego

Klasyfikacja nanocząstek

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Substancja wywołująca astmę

4

Są dane literaturowe potwierdzające działania astmatyczne

Substancja niewywołująca astmy

0

Są dane literaturowe potwierdzające brak działania astmatycznego

Brak możliwości określenia

4,5

Brak danych literaturowych nt. działania astmatycznego

 

TOKSYCZNOŚĆ PM

 

Jako podstawowe kryterium oceny działania toksycznego substancji chemicznych w wyniku narażenia inhalacyjnego pracowników przyjęto wartości OEL (NDS) materiału macierzystego. W Tabeli 10 podano wartości liczbowe wskaźników do oceny toksyczności PM w zależności od obowiązujących wartości NDS

 

Tabela 10.Klasyfikacja PM czynników chemicznych w zależności od ich działania toksycznego

Klasyfikacja

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Bardzo toksyczne

10

<0,01 mg/m3

Średnio toksyczne

5

0,01 – 0,1 mg/m3

Mało toksyczne

2,5

0,1 – 1 mg/m3

Nietoksyczne

0

>1 mg/m3

Brak możliwości określenia

7,5

Brak danych

 

DZIAŁANIE RAKOTWÓRCZE PM

 

Brane są pod uwagę dane dotyczące rakotwórczego działania u człowieka i zwierząt.

 

Tabela 11. Klasyfikacja PM czynników chemicznych w zależności od ich działania rakotwórczego

Klasyfikacja Wskaźnik liczbowy Kryteria klasyfikacji

MZ

CPL

Rakotwórcza

4

Rak. kat 1, Rak. kat. 2

Rak. kat. 1A i 1B

Nierakotwórcza

0

Niesklasyfikowane, jako rakotwórcze

Brak możliwości określenia

4

Rak. kat 3

Rak. kat. 2

 

DZIAŁANIE TOKSYCZNE NA ROZRODCZOŚĆ PM

 

Brane są pod uwagę dane dotyczące działania nanomateriałów na rozrodczość.

 

Tabela 12. Klasyfikacja PM czynników chemicznych w zależności od ich działania toksycznego na rozrodczość

Klasyfikacja Wskaźnik liczbowy Kryteria klasyfikacji

MZ

CPL

Działa toksycznie na rozrodczość

5

Repr. kat. 1 i 2

Repr. kat. 1A i 1B

Nie działa toksycznie na rozrodczość

0

Sklasyfikowane, jako działające toksycznie na rozrodczość

Brak możliwości określenia

3

Repr. kat. 3

Repr. kat. 2

 

DZIAŁANIE MUTAGENNE PM

 

Brane są pod uwagę dane dotyczące działania mutagennego.

 

Tabela 13. Klasyfikacja PM czynników chemicznych w zależności od ich działania mutagennego

Klasyfikacja Wskaźnik liczbowy Kryteria klasyfikacji

MZ

CPL

Substancja mutagenna

4

Muta. kat. 1 i 2

Muta. kat. 1A i 1B

Niemutagenna

0

Niesklasyfikowane, jako mutagenne

Brak możliwości określenia

3

Muta. kat. 3

Muta. kat. 2

 

DZIAŁANIE TOKSYCZNE NA I POPRZEZ SKÓRĘ PM

 

Brane są pod uwagę dane dotyczące działania miejscowego na skórę (drażniącego, uczulającego) oraz przenikania przez skórę.

 

Tabela 14. Klasyfikacja PM czynników chemicznych w zależności od ich działania dermalnego

Klasyfikacja

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Działa miejscowo i/lub przenika przez skórę

4

R21 – działa szkodliwie w kontakcie ze skórą,
R24 – działa toksycznie w kontakcie ze skórą,
R27 – działa bardzo toksycznie w kontakcie ze skórą
LD50S – poniżej 1000 mg/kg

Nie wykazuje działania miejscowego i nie przenika przez skórę

0

Są dane literaturowe potwierdzające brak działania miejscowego, oraz nie przenikania przez skórę

Brak możliwości określenia

3

Brak danych

(LD50S - dawka substancji chemicznej powodująca śmierć 50% organizmów danej populacji w warunkach podania na skórę)

 

DZIAŁANIE ASTMATYCZNE PM

 

Brane są pod uwagę dane dotyczące działania astmatycznego.

 

Tabela 15. Klasyfikacja PM czynników chemicznych w zależności od ich działania astmatycznego

Klasyfikacja

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Substancja wywołująca astmę

4

Są dane literaturowe potwierdzające działania astmatyczne

Substancja niewywołująca astmy

0

Są dane literaturowe potwierdzające brak działania astmatycznego

Brak możliwości określenia

3

Brak danych

 

OBLICZANIE ŁĄCZNEGO WSKAŹNIKA CIĘŻKOŚCI NASTĘPSTW

 

Po wyznaczeniu 15 wskaźników ciężkości następstw, które mogą być wynikiem oddziaływania nanocząstek i materiału macierzystego na pracownika wyznaczany jest łączny wskaźnik określający ciężkość następstw, jako suma poszczególnych, powyżej omówionych, wskaźników. Maksymalna wartość wskaźnika wynosi 100. Łączny wskaźnik ciężkości następstw w zakresie 0 - 25 jest rozważany, jako niska wartość, 26-50 – średnia, 51 -765 wysoka oraz 76 – 100 – bardzo wysoka.

 

ETAP II – Wyznaczanie ŁĄCZNEGO WSKAŹNIKA PRAWDOPODOBIEŃSTWA

 

Łączny wskaźnik prawdopodobieństwa jest wyznaczany na podstawie analizy danych dotyczących liczby pracowników narażonych, czasu i częstotliwości narażenia oraz pyłowości i ilości nanocząstek. Wskaźniki te bazują w dużej mierze na określonych parametrach, które mogą potencjalnie wpływać na wielkość narażenia na nanomateriały.

 

OSZACOWANA ILOŚĆ NM

 

Dla nanomateriałów wbudowanych w podłoże lub zawieszonych w cieczach, ilość odnosi się wyłącznie do samego nanomateriału.

 

Tabela 16. Klasyfikacja czynników chemicznych w zależności od użytej ilości NM

Kategoria ilości

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Duża

25

>100 mg

Średnia

12,5

11-100 mg

Mała

6,25

0-10 mg

Brak możliwości określenia

18,75

Brak danych

 

OKREŚLENIE PYŁOWOŚCI / ZAMGLENIA NM  

 

W zależności od tego, czy pracownicy są narażeni na nanocząstki w formie suchej, czy w zawiesinie, określamy pyłowość lub zamglenie powstające podczas stosowania nanomateriałów.

 

Tabela 17. Kategorie stopnia pyłowości lub zamglenia NM

Kategoria
pyłowości/zamglenia

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Duża

30

Słaba widoczność, cząstki utrzymujące się w powietrzu na stanowiskach pracy przez kilka minut

Średnia

15

Widoczny pył osiadający na urządzeniach i powierzchniach pomieszczeń

Mała

6,25

Niewidoczne zapylenie / zamglenie w powietrzu, ale jest potencjalna możliwość przedostawania się do powietrza na stanowiskach pracy

Brak możliwości określenia

22,5

Brak danych

 

LICZBA PRACOWNIKÓW O PODOBNYM NARAŻENIU NA NM  

 

Tabela 18. Kategorie liczebności w zależności od liczby pracowników o podobnym narażeniu na NM

Kategoria liczebności grup pracowników

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Duża

15

>15 osób

Średnia

10

11-15 osób

Mała

5

6-10 osób

Brak możliwości określenia

11,25

Brak danych

 

CZĘSTOTLIWOŚĆ WYKONYWANIA PRAC Z NM

 

Tabela 19. Kategorie częstotliwości w zależności od częstotliwości stosowania NM

Kategorie częstotliwości

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Duża

15

Codziennie

Średnia

10

Raz na tydzień

Mała

5

Raz na miesiąc

Bardzo mała

0

Rzadziej niż raz na miesiąc

Brak możliwości określenia

11,25

Brak danych

 

CZAS NARAŻENIA NA NM

 

W zależności od czasu narażenia pracowników na nanomateriały podczas zmiany roboczej przyporządkowywane są wskaźniki liczbowe podane w tabeli 20.

 

Tabela 20. Klasyfikacja czynników chemicznych w zależności od czasu narażenia na NM

Kategorie czasu narażenia

Wskaźnik liczbowy

Kryteria klasyfikacji

Duży

15

>4 godz.

Średni

10

1-4 godz.

Mały

5

30-60- min

Bardzo mały

0

<30 min

Brak możliwości określenia

11,25

Brak danych

 

OBLICZANIE ŁĄCZNEGO WSKAŹNIKA PRAWDOPODOBIEŃSTWA

 

Łączny wskaźnik prawdopodobieństwa jest sumą poszczególnych ww. 5 wskaźników. Maksymalna wartość tego wskaźnika wynosi 100. Łączny wskaźnik prawdopodobieństwa w zakresie 0 - 25 oznacza, że bardzo nieprawdopodobne jest wystąpienie ryzyka zawodowego związanego z narażeniem na nanomateriały, 26 - 50 – mało prawdopodobne, 51 - 75 – prawdopodobne, oraz 76 – 100 –wysoce prawdopodobne.

 

ETAP III – Oszacowanie POZIOMU RYZYKA (RL)

 

Wykorzystując wyznaczone łączne wskaźniki ciężkości następstw i prawdopodobieństwa dla danej operacji, całkowity poziom ryzyka zawodowego związanego z narażeniem na nanomateriały należy oszacować w skali czterostopniowej korzystając z danych podanych na diagramie.


*RL (całkowity poziom ryzyka zawodowego)

 

ETAP IV –Zalecane działania prewencyjne

 

Sposoby ograniczania ryzyka:
RL1: Stosowanie wentylacji ogólnej;
RL2: Wyciągi i ssawki wentylacji miejscowej;
RL3: Hermetyzacja procesu;
RL4: Stosowanie rozwiązań specjalistów