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
Klasyfikacja	Wskaźnik liczbowy	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
Klasyfikacja	Wskaźnik liczbowy	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
Klasyfikacja	Wskaźnik liczbowy	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 LD_50S – 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

(LD_50S - 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 15. 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 16. 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 17. 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 18. 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 19.

Tabela 19. 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