OCENA RYZYKA WYNIKAJĄCA Z POTENCJALNEGO NARAŻENIA NA NANOOBIEKTY

Określenie sposobu postępowania podczas oceny ryzyka wynikającego z narażenia na nano-obiekty jest zagadnieniem trudnym, gdyż obecnie dostępna wiedza jest niepełna lub nie ma wiedzy z zakresu szkodliwego działania na organizm człowieka nanobiektów o różnych właściwościach fizykochemicznych, a także ogólnie przyjętych wartości dopuszczalnych stężeń dla różnych nano-obiektów. Trwa również dyskusja co do jednolitego podejścia do parametrów charakteryzujących nanoobiekty – czy będzie to stężenie liczbowe i rozkład wymiarowy oraz powierzchnia cząstek (czyli parametry preferowane z uwagi na nanospecyfikę), czy też stężenie masowe (korzystne z uwagi na charakterystykę w kontekście biologicznym dawka/odpowiedź). Dużo problemów nastręcza również normalizacja i walidowanie metod do określania parametrów charakteryzujących nanoobiekty.

Poniżej przedstawiono dwa przykładowe podejścia do oceny ryzyka, a mianowicie:

- bazujące na definicji nanomateriału zaproponowanej przez SCENIHR (SCENIHR 2010), która definiuje trzy kategorie nanocząstek w zależności od ich wymiarów (omówione wcześniej w rozdziale: Nanomateriały – definicje)

- zaproponowane przez instytuty niemieckie (Tiered approach to an exposure measurement 2011), które obecnie jest przedmiotem dyskusji podczas spotkań ekspertów w celu zharmonizowania pomiarów i strategii do oceny narażenia na wytwarzane nanoobiekty (Harmonization of measurement: strategies for the assessment of exposure to manufactured nano-objects).

Ocenę ryzyka bazującą na definicji nanomateriału przedstawiono na rysunku 1. (SCENIHR 2010).



Rys. 1. Ocena ryzyka narażenia na nanomateriały na bazie wymiaru cząstek (SCENIHR 2010)

W wyniku współpracy instytutów niemieckich (IUTA, BAuA, BG RCI, VCI, IFA i TUD) opracowano dokument: “Tiered approach to an exposure measurement and assessment of nanoscale aerosols released from engineered nanomaterials in workplace operations” (Tiered... 2011). W dokumencie tym, który jest ukierunkowany na zakres wymiarowy od 1 do 100 nm, zaproponowano trzyetapowe podejście do oceny potencjalnego narażenia na nanoobiekty oraz ich agregaty i aglomeraty, a mianowicie:

- etap 1.: Ocena ryzyka zawodowego na stanowiskach pracy, w celu potwierdzenia lub wykluczenia występowania narażenia na aerozole w nanoskali uwalniające się z nanomateriałów (ENMs). W przypadku potwierdzenia występowania narażenia należy przejść do etapu 2.

- etap 2.: Jeżeli wartość dopuszczalna nie jest ustalona, wyniki pomiaru stężenia (zmierzonego z zastosowaniem łatwego w użyciu przyrządu pomiarowego), należy odnieść do wartości referencyjnej określonej w stosunku do poziomu tła aerozolu w nanoskali uwalniającego się z ENMs. Jeżeli wartość referencyjna jest przekroczona i jest znacząco większa od całkowitego stężenia tła cząstek, należy przeprowadzić badanie potencjalnego narażenia zgodnie z etapem 3.

- etap 3.: Ocena potencjalnego narażenia na aerozole w nanoskali uwalniające się z ENMs musi być przeprowadzona z wykorzystaniem takiej najnowszej wiedzy i aparatury pomiarowej, jak np.: kondensacyjny licznik cząstek (CPC), system analizy wymiarowej cząstek (SMPS) i miernik stężenia powierzchniowego (NSAM). Jednocześnie powinny być pobierane próbki do dalszej analizy z zastosowaniem mikroskopów elektronowych: skaningowego (SEM) lub transmisyjnego (TEM), lub atomowej spektrometrii emisyjnej z wzbudzaniem plazmowym (ICP-AES).

Trzyetapowa ocena ryzyka wynikającego z narażenia na nanomateriały jest zobrazowana w postaci przedstawionej na rysunku 2. (Tiered … 2011). Strategia ta obejmuje 7 różnych przypad ków (przypadki A-G), które zostały omówione w tabelach 2. i 3. Takie podejście umożliwia podejmowanie decyzji w procesie oceny potencjalnego narażenia na nanoobiekty w zależności od warunków występujących na stanowiskach pracy. Omawiana strategia działania może być powszechnie stosowana do oceny ryzyka zarówno w małych i średnich przedsiębiorstwach, jak rów-nież w dużych firmach chemicznych.



Rys. 2. Trzyetapowe podejście do oceny ryzyka narażenia na nanomateriały (Tiered… 2011)

Tabela 2.
Przypadki A-G podczas trzyetapowego podejścia do oceny ryzyka narażenia na nanomateriały (Tiered... 2011)



Tabela 3.
Działania, które należy podjąć w wyniku identyfikacji przypadków A-G (Tiered … 2011)

Przypadek	Etap	Działania
A	1.	udokumentowanie i archiwizowanie
B	1.	udokumentowanie i archiwizowanie; przejście do etapu 2.
C	2.	udokumentowanie i archiwizowanie; do rozważenia dodatkowe działania ograniczające narażenie
D	2.	udokumentowanie i archiwizowanie; zwiększenie częstotliwości monitorowa-nia stanowiska pracy (dodatkowe działania ograniczające ryzyko mogą nie być wymagane, jeżeli w wyniku chemicznej analizy zostanie stwierdzone, że cząstki aerozolu to cząstki tła)
E	2.	udokumentowanie i archiwizowanie; przejście do etapu 3.
F	3.	udokumentowanie i archiwizowanie; bazując na informacjach, należy podjąć decyzję, czy dodatkowe działania do ograniczenia narażenia są wymagane
G	3.	udokumentowanie i archiwizowanie; zastosowanie odpowiednich działań ograniczających narażenie i sprawdzenie efektywności wdrożonych działań

PODSUMOWANIE

Korzystając z dokumentu ”Tiered approach to an exposure measurement” (2011), prezentujemy podstawowe kierunki działań, które powinny być podjęte w celu umożliwienia dokonywania oceny ryzyka wynikającego z narażenia na nanoobiekty:

1. Opracowanie pragmatycznej strategii pomiaru narażenia na nanoobiekty uwalniające się z nanomateriałów jest decydującym elementem w ocenie ryzyka zawodowego, która jest niezbędna do zapewniania bezpieczeństwa pracy na stanowiskach, na których są wytwa-rzane lub stosowane nanomateriały.



2. Strategia pomiaru i oceny narażenia na nanoobiekty powinna być opracowana na podsta-wie wymagań prawnych, z uwzględnieniem wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń lub wartości referencyjnych, jeżeli zostały ustalone.



3. Istotnym elementem jest opracowanie wymagań prawnych na podstawie nowych definicji, określonych specjalnie do tego celu, a także wdrożenie takich wymagań do praktyk, za-równo przez władze krajowe, jak i przez higienistów przemysłowych.



4. Podczas obecnie trwającej dyskusji dotyczącej definicji nanomateriałów – z uwagi na wymagania prawne – należy wziąć pod uwagę najnowocześniejsze praktyki stosowane w higienie przemysłowej nie tylko z uwagi na określone warunki na stanowisku pracy, lecz także wybór metod i wyposażenia pomiarowego stosowanego w badaniach.



5. Przedstawione trzyetapowe podejście do oceny ryzyka, obejmujące siedem przypadków szczególnych, może być punktem wyjścia do międzynarodowej harmonizacji oceny nara-żenia na aerozole w nanoskali uwalniające się z nanomateriałów, co wpłynie na poprawę warunków na nanotechnologicznych stanowiskach pracy i możliwość porównywania i analizowania danych dotyczących narażenia zawodowego.

PIŚMIENNICTWO

[1] Balshaw D. M., Philbert M., Suk W.A. (2005) Research strategies for safety evaluation of nanomaterials. Part III. Nanoscale technologies for assessing risk and improving public health. Toxicological Sciences 88(2), 298–306.

[2] Bard D., Mark D., Möhlmann C. (2009) Current standardisation for nanotechnology. Journal of Physics: Conference Series 170.

[3] Bihari P., Holzer M., Praetner M., Fent J., Lerchenberger M., Reichel CA., Rehberg M., Lakatos S., Krombach F.(2009) Single-walled carbon nanotubes activate platelets and accelerate thrombus formation in the microcirculation. Toxicology 269(2-3), 148–54.

[4] Broekhuizen P., Broekhuizen F., Cornelissen R., Reijnders L. (2011) Use of nanomaterials in the European construction industry and some occupational health aspects thereof. J. Nanopart. Res., doi 10.1007/s11051-010-0195-9.

[5] Brouwer D., Duuren-Stuurman B., Berges M., Jankowska E., Bard D., Mark D. (2009) From workplace air measurement results toward estimates of exposure?

[6] Development of a strategy to assess exposure to manu-factured nano-objects. J Nanopart Res, doi 10.1007/s11051-009-9772-1, 11(8), 1867–1881.

[7] Commission recommendation of 18 October 2011 on the definition of nanomaterial (2011/696/EU). Official Journal of the European Union 20.10.2011, L 275/38 [text with EEA relevance].

[8] EC, SANCO C7, Explanatory note how the comments received during the public consultation were taken into account for the final SCENIHR opinion on the scientific basis for the definition of the term "nano-material"
[http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/emerging/docs/scenihr_
o_032_note.pdf].

[9] EC, SEC(2009)1468, Nanosciences and Nanotechnologies: An action plan for Europe 2005-2009 - Second Implementation Report 2007-2009 [http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri] = COM:2009: 0607:FIN:EN:PDF.

[10] Fujitani Y., Kobayashi T., Arashidani K., Kunugita N., Suemura K. (2008) Measurement of the physical properties of aerosols in a fullerene factory for inhalation exposure assessment. J. Occup. Environ. Hyg. 5(6), 380–389, doi 10.1080/15459620802050053.

[11] Hagendorfer H., Lorenz Ch., Kaegi R., Sinnet B., Gehrig R., Goetz N.V., Scheringer M., Ludwig Ch., Ulrich A. (2010) Size-fractionated characterization and quantification of nanoparticle release rates from a consumer spray product containing engineered nanoparticles. J. Nanopart. Res. 12, 2481-2494, doi 10.1007/s11051-009-9816-6.

[12] Han J.H., Lee E.J., Lee J.H., So K.P., Lee Y.H., Bae G.N., Lee S-B., Ji J.H., Cho M.H., Yu I.J. (2008) Moni-toring multiwalled carbon nanotube exposure in carbon nanotube research facility. Inhal. Toxicol. 20,741–749, doi 10.11080/08958370801942238. 19

[13] ICCA (International Council of Chemical Associations) Regulatory Definition of Nanomaterials, 2010 [http://www.icca-chem.org/ICCADocs/Oct-2010_ICCA-Core-Elements-of-a-Regulatory-Definition-of Manufac-tured-Nanomaterials.pdf].

[14] ISO/TR 27628 (2007) Workplace atmospheres – Ultrafine, nanoparticle and nano-structured aerosols–Inhalation exposure characterization and assessment.

[15] ISO/TS 27687 (2008) Nanotechnologies – Terminology and definitions for nano-objects – Nanoparticle, nanofibre and nanoplate.

[16] Jankowska E., Zatorski W. (2009) Emission of nanosize particles in the process of nanoclay blending [W:] Proceedings of IEEE 147–151. Mexico, Cancun, doi 10.1109/ICQNM.2009.33.

[17] Joint Research Center (JRC), JRC Reference Report Considerationson a Definition of nanomaterial for Reg-ulatory Purposes, EUR 24403 EN, 2010 [http://ec.europa.eu/dgs/jrc/downloads/jrc_reference_ eport_201007_nanomaterials.pdf].

[18] Kreyling WG., Semmler-Behnke M., Seitz J., Szymczak W., Wenk A., Mayer P., Takenaka S., Oberdörster G. (2009) Size dependence of the translocation of inhaled iridium and carbon nanoparticle aggregates from the lung of rats to the blood and secondary target organs. Inhal. Toxicol. 21(suppl. 1), 55–60.

[19] Kreyling W.G., Biswas P., Messing M.E., Gibson N., Geiser M., Wenk A., Sahu M., Deppert K., Cydzik I., Wigge Ch., Schmid O., Semmler-Behnke M. (2011) Generation and characterization of stable, highly concentrated titanium dioxide nanoparticle aerosols for rodent inhalation studies. J. Nanopart. Res. 13(2), 511–524.

[20] Kumar P., Fennell P., Robins A. (2010) Comparison of the behaviour of manufactured and other airborne nanoparticles and the consequences for prioritising research and regulation activities. J. Nanopart. Res. 12(5), 1523–1530, doi 10.1007/s11051-010-9893-6.

[21] Marra J., Voetz M., Kiesling H-J. (2010) Monitor for detecting and assessing exposure to airborne nanopar-ticles. J. Nanopart. Res. 12(10), 21-37, doi 10.1007/s11051-009-9695-x.

[22] Mark D. (2007) Occupational exposure to nanoparticles and nanotubes. Issues Environmental Science and Technology 24, 50–80.

[23] Oberdörster G., Gelein R.W.K., Cox C. (2004) Translocation of inhaled ultrafine particles to the brain. Inhal. Toxicol. 16, 437–445.

[24] Oberdörster G., Maynard A., Donaldson K., Castranova V., Fitzpatrick J., Ausman K., Carter J., Karn B., Kreyling W., Lai D. (2005) Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomaterials. Elements of a screening strategy. Part Fibre Toxicol. 2–8.

[25] Ogura I., Sakurai H., Mizuno K., Gamo M. (2011) Release potential of single-wall carbon nanotubes pro-duced by super-growth method during manufacturing and handling. J. Nanopart. Res. 13(3), 1265–1280, doi 10.1007/s11051-010-0119-8.

[26] Sahu M., Biswas P. (2010) Size distributions of aerosols in an indoor environment with engineered nanopar-ticle synthesis reactors operating under different scenarios. J. Nanopart. Res. 12 (3), 1055–1064, doi 10.1007/s11051-010-9874-9.

[27] SCENIHR, Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks. Scientific basis for defi-nition of the term "Nanomaterial", 8 December 2010 [http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/ emerging/docs/scenihr_o_032.pdf].

[28] Schulte P.A., Murashov V., Zumwalde R., Kuempel E.D., Geraci C.L. (2010) Occupational exposure limits for nanomaterials: state of the art. J. Nanopart. Res. 12(6), 1971–1987, doi 10.1007/s11051-010-0008-1.

[29] Stebounova L.V., Guio E., Grassian V.H. (2011) Silver nanoparticles in simulated biological media: a study of aggregation, sedimentation, and dissolution. J. Nanopart. Res. 13(1), 233–244, doi 10.1007/s11051-010-0022-3.

[30] The handbook of Texas – On-line [http://www.tshaonline.org/handbook/online/articles/ CC/doc1.html].

[31] Tiered approach to an exposure measurement and assessment of nanoscale aerosols released from engineered nanomaterials in workplace operations (2011) [https://www.vci.de/Downloads/Nanomaterials%20in% 20Workplace%20Operations.pdf.]. 20

[32] Tsai S-J., Ada E., Isaacs J.A., Ellenbecker M.J. (2009) Airborne nanoparticle exposures associated with the manu-al handling of nanoalumina and nanosilver in fume hoods. J. Nanopart. Res. 11, 147–161, doi 10.1007/s11051-008-9459-z.

[33] Yeganeh B., Kull C.M., Hull M.S., MarrL.C. (2008) Characterization of airborne particles during production of carbonaceous nanomaterials. Environ. Sci. Technol. 42, 4600–4606, 2008, doi 10.1021/es703043c.