Nano, mitä siitä on hyvä tietää?

13.10.2015

Arto Säämänen 1

Hyvinvointia työstäSAK:n 22. TYÖYMPÄRISTÖSEMINAARI 17.10.2015

Arto Säämänen, vanhempi asiantuntijaKemikaaliturvallisuus

17.10.2015 © Työterveyslaitos | Arto Säämänen | www.ttl.fi 2

Nano, mitä siitä on hyvä tietää?

13.10.2015

Arto Säämänen 2


• Mikä on nano?

• Mitä tiedetään mahdollisista terveyshaitoista?

• Miten altistumista arvioidaan?

• Miten hallitaan mahdolliset riskit?

Sisältö

Mikä on 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)

•Teollisesti tuotetut nanohiukkaset


13.10.2015

Arto Säämänen 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"

• "Määritelmää on tarkasteltava uudelleen viimeistään joulukuussa 2014 saatujen kokemusten ja tieteen ja tekniikan kehityksen mukaisesti".

EU komission määritelmä

27.4.2013 Stockmann-Juvala17.10.2015 © Työterveyslaitos | Arto Säämänen | www.ttl.fi 5

(Hyvin) Pieniä

0.01 0.1 1 10 µm

Nanohiukkaset Pölyhiukkaset

10 100 1000 10 000 nm

10 nm = 10 x 10-9 m

Punasolut

V. Väänänen


13.10.2015

Arto Säämänen 4

• Erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet kuin ns. bulkkitavaralla

• Pieniä, 1-100 nm

• Suuri pinta-ala, reaktiivisia, korkea suorituskyky

• Riskit?

• Tuntemattomat tai huonosti tunnetut

Nanohiukkasten ominaispiirteet


Miksi nanot ovat tapetilla?

• Nanomateriaaleilla saadaan tuotteisiin uusia tai parannettuja ominaisuuksia

• kevyempiä tai kestävämpiä vähemmällä raaka-aineella kuin perinteisillä materiaaleilla, hyvin sähköä johtavia, pinta-ilmiöiden hyödyntäminen jne.

• Nanomateriaaleja voidaan hyödyntää mm. rakennus-, lääke-, tietoteknologia- ja puunjalostusteollisuudessa; kuluttajatuotteissa, kosmetiikassa, elintarvikkeissa yms. yms.

• Laboratorioissa on tuotettu satoja tuhansia nanomateriaaleja – vain murto-osa on kaupallisessa käytössä

• Nanoteknologioiden merkitys kasvaa


13.10.2015

Arto Säämänen 5


Nanoteknologiat

Energia-

tekniikkaLääke-

teollisuus

Elintarvi-

keteol-

lisuus

Kosme-

tiikka

SensoritLiikenne-

välineet

Tietotek-

niikka

Clean

tech

Rakennus-

teollisuus

Nanojen sovelluskohteita

Nanomateriaalien käyttö rakennusteollisuudessa

kevyempiä lujempia

raaka-ainekulutuksen vähentyminen

itsestään

puhdistuvia tulenkestäviä

naarmuuntumattomia


13.10.2015

Arto Säämänen 6

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

Hopeananohiukkaset Pakkausmateriaalit, 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 nanohiukkasista tiedetään haitallisiksi (osa hiilinanoputkista, jotkut metallit ja metallioksidit)

• ominaisuudet, joiden epäillään aiheuttavan haitallisuutta ovat esim. pysyvyys elimistössä, muoto, liukenevuus, jne.

• Haaste tunnistaa haitalliset varhain ja puuttua niihin ja estää nanoteknologioiden mahdolliset terveysriskit

Terveysvaikutuksista

Materiaalin nanokoko ei

sinällään merkitse

terveysvaaraa.


13.10.2015

Arto Säämänen 7

Esimerkkejä terveysvaikutuksista• Jotkut nano-TiO2 –laadut ovat aiheuttaneet

koe-eläimille keuhkotulehdusta

• Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC) on luokitellut TiO2 luokkaan 2B ihmisille mahdollisesti karsinogeeniseksi aineeksi.

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


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


13.10.2015

Arto Säämänen 8

• 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


Vaara vs. riski

•Vaara

• Kemikaalin potentiaaliset vaikutukset ihmisen kehossa

•Altistuminen

• Todennäköisyys, jolla vaaraa aiheuttava kemikaali joutuu ihmisen kehoon

•Riski

• Vaara * Altistuminen


13.10.2015

Arto Säämänen 9


1. hoida kemikaalien käyttöturvallisuustiedotteet ja työpaikan kemikaaliluettelo kuntoon

2. tunnista työpaikan kemialliset vaaratekijät ja selvitä työntekijöiden altistuminen

3. arvioi kemialliset riskit ja laita ne tärkeysjärjestykseen

4. päätä ja toteuta tarvittavat toimenpiteet (ennaltaehkäisy ja torjunta)

5. varmista työntekijöiden riittävä ohjeistus ja opastus

6. huolehdi jatkuvasta seurannasta.

Kemikaaliturvallisuuden ABC

Riskinarviointi - Järjestelmällinen toiminta

1. Käytettävään nanomateriaaliin liittyvän terveys ja turvallisuustiedon hankinta (myös palo- ja räjähdysvaarat!)

2. Menettelytapojen ja teknisten torjuntakeinojen määrittely

3. Nanomateriaaleille altistumisen ja niiden torjuntamenetelmien tehokkuuden valvonta ja rekisteröinti

4. Työntekijöiden kouluttaminen ja opastaminen nanomateriaalien käsittelyyn

5. Suojainohjelman laatiminen

6. Huolto- ja kunnossapidon sekä siivouksen ja vahinkotilanteiden toimintaohjeiden laatiminen

7. Jätteiden käsittelyn suunnittelu ja toimintaohjeiden laadinta

8. Terveystarkastusten suunnittelu

9. Olosuhteiden valvonta

10. Benchmarkkaus ja tiedon jakaminen toisten nanomateriaaleja käyttävien organisaatioiden kesken


13.10.2015

Arto Säämänen 10

www.ttl.fi/malliratkaisut

Malliratkaisusta lisää tietoa



Nanomateriaalien elinkaari

UK

Royal S

ocie

ty &

Royal A

cadem

y o

f E

ngin

eering

Report

on N

anoscie

nce &

nanote

chnolo

gie

s(2

004)

IHO

INJEKTIO

http://www.ttl.fi/malliratkaisut

13.10.2015

Arto Säämänen 11

• Altistuminen voi tapahtua teollisuudessa useissa tuotannon eri vaiheissa, raaka-aineen käsittelystä lopputuotteen viimeistelyyn ja jopa käyttöön

• Yleisesti oletetaan kuitenkin valmiiden tuotteiden olevan vähemmän haitallisia

• Nanomateriaalin valmistus ja aineosien/komponenttien käsittely ja prosessointi altistavat todennäköisemmin

Altistuminen nanomateriaaleille


Mitkä tekijät on otettava huomioon nanojen riskinarvioinnissa ja riskinhallinnan suunnittelussa?• Nanomateriaalin fyysinen olomuoto

• Sidottuna osaksi muuta materiaalia

• Liuosmuodossa

• Jauheena

• Vapaana hiukkasena ilmassa

• Liukenevuus — pysyvyys elimistössä

• Kuitumainen olomuoto

• Taipuisat — jäykät, neulamaiset kuidut

• Perusmateriaalin mahdolliset terveyshaitat

• Käyttötapa

• Pölyn muodostuminen

• Ruiskutus ym. aerosolin muodostus

• Suojauksen tasosta

• Käytettävä määrä

• Käytön toistuvuus ja käyttöaika


13.10.2015

Arto Säämänen 12

Työvaiheet, joissa altistumista voi tapahtua• nanomateriaalin valmistus

• nanomateriaalin käsittely jauheena ei-suljetussa systeemissä

• nesteessä olevan nanomateriaalin kaataminen, sekoittaminen ym. työvaiheet, joissa materiaali joutuuvoimakkaaseen liikkeeseen

• puhdistus-, huolto- ja jätteenkäsittelyvaiheet

• prosessilaitteiden ja ilmansuodattimien puhdistus ja huolto

• materiaalien mekaaninen murskaus, poraus, puhallus, leikkaus, hionta yms. vaiheet, joissa nanomateriaalia voi vapautua ilmaan

• nanomateriaalien lämpökäsittely, kuten laserleikkaus

• nanomateriaalia sisältävien spray -aineiden käyttö


Esimerkkejä rakennusteollisuudesta työvaiheista, joissa altistumista voi tapahtua

• Pölyä tuottavat työvaiheet

• Jauheiden käsittely ja sekoittaminen

• Sahaaminen

• Poraaminen

• Hionta

• Hajottaminen

• Huoltotyöt

• Ruiskutus (aerosolin muodostuminen)


13.10.2015

Arto Säämänen 13

GA 280535)

Nanosafe2014, 18 - 20 November, 2014 Grenoble, France

ES5: Machining tasks (drilling)

The additive of nano-TiO2 supported on sepiolite has been developed by TOLSA

Process:T1: Drilling

25

GA 280535)

Nanosafe2014, 18 - 20 November, 2014 Grenoble, France

Boxplot, background-corrected average number of nanoparticles/cm3 during the tasks (data from CPC3007).

26

ES5: Machining tasks (drilling) Use-Machining

Mean particle concentration (particles/cm3) near/above NRV; maximum values up to

2.38E+5 particles/cm3

No sticking difference among control/filled materials regarding the release of

particles (particles/cm3).

(SEM analysis) No Evidence of nano-TiO2 free at the PBZ.

13.10.2015

Arto Säämänen 14

Muistettavaa

Monilla rakennusalan 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.


Vaihe 1

• Taustatiedon keräys

• Onko työpaikalla mahdollista altistua teollisesti tuotetuille

nanomanteriaaleille?

Vaihe 2

• Hiukkaspitoisuuden kartoitus työpaikalla

• Vapautuuko käsittelyssä nanohiukkasia?

Vaihe 3

• Teollisten nanomateriaalien tunnistaminen ja niille altistumisen

arviointi

• Ovatko nanohiukkaset teollisesti tuotettuja? Ylittyykö tavoitetaso?

Vaihe 4

• Riskinhallinnan toimenpiteet

• Alentavatko riskinhallinnan gtoimenpiteet nanohiukkasten

nanohiukkasille altistumisen hyväksyttävälle tasolle?

Altistumisen arvioiminen


13.10.2015

Arto Säämänen 15

TTL:n tavoitetasotwww.ttl.fi/tavoitetasot

Nanomateriaali 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


Torjunnan keinot

© Työterveyslaitos | Arto Säämänen | www.ttl.fi 30

Lähteeseen vaikuttamisen keinot

Lähteen korvaaminen vähemmän haitallisella.

Lähteen käsittely vähemmän pölyäväksi.

Päästöä vähentävät toimenpiteet

Prosessin muutokset.

Toimintatavan muutokset.

Leviämistä vähentävät keinot

Koteloinnit

Kohdeilmanvaihto

Yleisilmanvaihto

Esteet

Suunnatut ilmavirtaukset

Työntekijään ja työn tekemiseen kohdistuvat keinot

Automatisointi

Valvomot

Etäisyyden lisääminen

Työtavat

Työkierto

Työpistekohtainen tuloilma Henkilönsuojaimet

17.10.2015

http://www.ttl.fi/tavoitetasot

13.10.2015

Arto Säämänen 16


Epäpuhtauksien hallinnan perusperiaatteet

• Päästön vähentäminen

• Korvaaminen

• Päästön vähentäminen

• Leviämisen estäminen

• vähennetään/eliminoidaan päästöjen leviäminen

• koteloidaan päästölähde (suljetut laitteistot)

• alipaineistetaan työtilat

• käytetään työntekoon vetokaappia/hanskakaappia

• käytetään kohdepoistoa

• käytetään kauko-ohjausta ja automaatiota

• käytetään tehokkaita poistoilmansuodatussysteemejä (HEPA-suodattimet)

• Tarkistetaan teknisten keinojen tehokkuus

Riskin hallinta - tekniset keinot


13.10.2015

Arto Säämänen 17

• Vähennetään altistuvien työntekijöiden määrää ja/tai työaikaa altistavassa prosessissa

• Estetään ulkopuolisten pääsy työtiloihin

• Noudatetaan työpaikalla hyvää siisteyttä ja järjestystä

• säännöllinen siivous, pidetään pinnat puhtaina

• Koulutetaan työntekijöitä, opastetaan hyvät työtavat

• ei sallita kuivaharjausta, käytetään siivoukseen kosteita liinoja, käsien pesu poistuttaessa työpaikalta, työvaatteiden vaihto

• ohjeet ja koulutus sekä kirjallisesti että suullisesti

• Seurataan työoloja jatkuvasti

Riskin hallinta - työn tekemiseen kohdistuvat keinot


• käytetään työssä henkilönsuojaimia

• tuotteen käyttöturvallisuustiedotteenmukaan muistaen, että monien nanomateriaalien osalta KTT:t ovat vielä puutteellisia

• suojainten käyttö ja huolto käyttöohjeen mukaisesti

• tiiviystestaukset

• työntekijöiden terveystarkastukset

• kirjataan työntekijät, jotka mahdollisesti altistuvat työssään nanomateriaaleille (tuotteet, työprosessit)

Riskin hallinta – henkilöön kohdistuvat keinot


13.10.2015

Arto Säämänen 18


• Tunnista: nanomateriaalit, työvaiheet ja altistuvat henkilöt

• Tee/päivitä riskinarviointi – myös fys.kem vaarat

• Kemikaaliluettelo, KTT:t, merkinnät jne.

• Onko KTT:ssä mainitut riskinhallintatoimenpiteet toteutettu?

• Onko työntekijät koulutettu ja opastettu?

• Onko varauduttu ensiapu- ja palontorjuntatilanteisiin sekä onnettomuuspäästöihin?

• Huolto- ja kunnossapito sekä jätehuolto

• Työnjohto ja materiaalien hankinta

• Siisteys, järjestys ja yleinen hygienia

Perusasiat kuntoon

Kaikissa tapauksissa vähintään nämä

kunnossa


• Käytä vähän pölyävää tuotetta (pastat, granulaatit ym.)

• Käytä vähän pölyävää menetelmää (esim. veden käyttö)

• Automatisoi ja/tai koteloi prosessi

• Vähennä altistuvien määrää

• Käytä kohdepoistoja, poistoilman suodatus (H-luokka tai H14 suodatin)

• Onko henkilönsuojaiten valinta, käyttö, huolto ja varastointi kunnossa?

• Onko riskinhallintakeinojen (mm. ilmanvaihto, suojaimet) huolto, tarkastukset ja testaukset järjestetty säännöllisesti?

• Onko altistumisen seuranta ja terveystarkastukset määritelty

Nanomateriaalia sisältävän pölyn muodostuminen mahdollista

• Matriisiin sidottujen

nanomateriaalien mekaaninen

käsittely (hionta, poraus, työstö

jne.)

• Muiden nanomateriaalien kohdalla

pölyn tahaton muodostuminen

(onnettomuudet, valumat jne.)

13.10.2015

Arto Säämänen 19


• Voidaanko aine korvata?

• Voidaanko menetelmää vaihtaa?

• Vähennä käytettävää määrää

• Voidaanko käsittely tehdä suljetussa järjestelmässä?

• Onko prosessi koteloitu mahdollisimman tiiviisti ja varustettu kohdeilmanvaihdolla?

• Prosessiin sopiva esim. ruiskutuskaappi, kotelointi, vetokaappi tms.

• Onko materiaalin leviäminen käsittelytilasta estetty?

• Alipaine, tarramatot jne.

• Pölyttömät siivousmenetelmät

• Pölynimuri, kostea pyyhintä jne.

Nanomateriaalia sisältävää pölyä muodostuu

• Kuitumaiset nanomateriaalit ja CRM-

aineet

• Prosessit, joissa syntyy aerosolia, esim.

• Ruiskutus

• Eräät valmistusmenetelmät

• Jne.


• Vältä pölyn muodostumista

• Käytä aina kohdepoistoa mikäli mahdollista

• Käytä henkilönsuojaimia ohjeiden mukaan

• Säilytä materiaali aina suljetussa astiassa

• Puhdista työpisteesi säännöllisesti, vähintään kerran päivässä

• Käytä siivouksessa imuria ja muita pölyttömiä menetelmiä

• Älä säilytä tai nauti elintarvikkeita työpisteellä

• Älä vie työvaatteita kotiin

Mitä voin tehdä itse?

• ÄLÄ MISSÄÄN NIMESSÄ KÄYTÄ

PAINEILMAA PÖLYN PUHDISTUKSEEN!

13.10.2015

Arto Säämänen 20

• Nanoteknologioiden käyttö on mahdollista toteuttaa turvallisesti.

• Toimi ennalta ehkäisevästi!

• Nanomateriaalit ovat hyvin erilaisia.

• Ainekohtaisten haittavaikutustietojen niukkuuden takia suositellaan altistumisen minimoimista.

• Normaalit riskinhallintakeinot ovat tehokkaita oikein käytettynä.

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

YHTEENVETO


www.ttl.fi/[email protected]

• edistää altistumisen arviointia työpaikoilla

• kehittää haitallisten nanohiukkasten tunnistamismenetelmiä

• muuttaa tutkimustieto nanomateriaalien turvalliseksi käytöksi työpaikoilla

• kouluttaa ja levittää tietoa työpaikoille, yrityksille, kansalaisille ja viranomaisille

• olla haluttu yhteistyökumppani Suomessa ja kansainvälisesti tutkimuslaitoksille ja yrityksille

• tutkimuksessa ja asiantuntijatoiminnassa erinomaisesti kansallisesti, EU:ssa ja globaalisti verkottunut

Nanoturvallisuuskeskus


mailto:[email protected]

13.10.2015

Arto Säämänen 21

tyoterveyslaitos@tyoterveys@fioh

Kiitos!

Tyoterveyslaitostyoterveysttl.fi

https://instagram.com/tyoterveys/

https://instagram.com/tyoterveys/

https://www.facebook.com/tyoterveyslaitos

https://www.facebook.com/tyoterveyslaitos

https://twitter.com/tyoterveys

https://twitter.com/tyoterveys

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

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

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

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

News & Politics

Nano, mitä siitä on hyvä tietää?