پیشگیری و کنترل خطرات بهداشتی و ایمنی نانومواد

1. پیشگیری و کنترل خطرات بهداشتی و ایمنی نانومواد علیرضا نادری کارشناس ارشد بهداشت حرفه ای عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی ارومیه

2. تعاریف(استاندارد ملی ایران 12098 : فناوری نانو- واژه ها، اصطلاحات و تعاریف اصلی) • نانوماده (Nanomaterial): • ماده ای که یا نانو شیء یا نانوساختار است. • نانوشیء (Nano-Object): • ماده ای که یک، دو یا سه بعد خارجی آن نانومقیاس است. • نانوساختار (Nanostructure): • ویژگی یک ماده که ساختار درونی یا سطحی آن نانومقیاس است. • نانومقیاس (Nanoscale): • محدوده اندازه از تقریباً nm1 تا nm 100 است. • نانوفناوری (Nanotechnology): • بکارگیری دانسته های علمی برای کنترل و استفاده از مواد نانومقیاس است به گونه ای که خواص و پدیده های مرتبط با اندازه مشاهده شود. 3

3. حوزه های کاربرد فناوری نانو 4 • پزشکی و دارویی؛ • محصولات مصرفی (مانند: آرایشی و بهداشتی)؛ • انرژی؛ • مواد؛ • ساخت

4. Text Text Text Text اثرات نانومواد روی سلامت انسان و ایمنی افراد]2[ 5 • ورود به جریان خون و انتقال به اعضاء مختلف بدن پس از استنشاق؛ • جایگزینی نانوذرات مجزا (37-35 نانومتر) در ناحیه بینی و انتقال مستقیم به مغز از طریق اعصاب بویایی؛ به دلیل قدرت جذب و فعالیت بیولوژیکی بیشتر • آغاز واکنش های کاتالیستی توسط برخی از نانومواد؛ • ریسک بیشتر حریق و انفجاز نانوذرات نسبت به ذرات درشت تر با ترکیب شیمیایی مشابه، به علت افزایش سطح و واکنش پذیری؛ • جذب از طریق پوست: پس از گذر ازلایه درم وارد سیستم لمفاتیک شده و به طور سیستمیک در بدن توزیع شوند

5. Characteristics that may influence ENMs toxicity 6 size, shape, surface functionalization or coating, solubility, surface reactivity (ability to generate reactive oxidant species), Purity association with biological proteins (opsonization), binding to receptors, and, importantly, their strong tendency to agglomerate aspect ratio (length: diameter) Charge

6. نظر وزارت دفاع آمریکا در مورد جنبه های ایمنی و بهداشتی نانومواد: وزارت دفاع آمریکا نانومواد را به جهت اینکه دارای تهدیدهای واقعی و پیش بینی شده برای انسان و محیط زیست بوده و نیازمند تدوین قوانین و استانداردهای مرتبط می باشند را تحت عنوان آلاینده نوپدید (Emerging Contaminant) تعریف می کند و پیشنهاد می نماید برای پایش فناوری نانو، ابزار و سازوکارهای لازم تهیه شود]3[. 7

7. The most extensive exposures to ENMs Likely occur in the workplace, particularly: research laboratories; start-up companies; pilot production facilities; and operations where ENMs are: processed, used, disposed, or recycled 8

8. Text Text Text Text تاریخچه موضوعات ایمنی و بهداشتی نانومواد]1[ 9 • طرح ایمنی فناوری نانو برای اولین بار در کمیته ایمنی مواد شیمیایی سازمان همکاری و توسعه اقتصادی( OECD) در سال 2004 • برگزاری جلسه ویژه با موضوع “ اثرات نانومواد روی سلامت انسان و ایمنی محیط زیست” در سال 2005 • برگزاری کارگاه ایمنی نانومواد در سال 2005

9. Text Text Text Text سوالات مطرح شده در جلسه ویژه سال 2005 10 1- آیا نانومواد موادی جدید هستند یا در زمره مواد شیمیایی موجود جای دارند؟ 2- چگونه می توان آنها را مورد آزمون قرار داد؟ 3- چگونه می توان آنها را مورد ارزیابی قرار داد؟ (روش های آزمون و ارزیابی ریسک مواد شیمیایی مرسوم به طور کامل برای نانومواد قابل کاربرد نیستند.)

10. Text Text Text Text اقدام بعدی OECD 11 • تاسیس کارگروه نانومواد ساخته شده (WPMN) در سال 2006 با هدف: گسترش همکاریهای بین المللی در خصوص جنبه های مرتبط با سلامت انسان و ایمنی محیط زیست، ناشی از نانومواد ساخته شده، برای کمک به ایجاد روش ارزشیابی ایمنی نانومواد • کارگروه فوق کار خود را در 8 پروژه زیر و با هدف اطمینان از تامین سلامت و ایمنی کارکنان در معرض و محیط زیست تقسیم و راهبری نموده است: 1- ایجاد پایگاه داده های مربوط به سلامت انسان و ایمنی محیط زیست 2- تدوین استراتژی های تحقیقات روی نانومواد ساخته شده 3- آزمون ایمنی مجموعه منتخبی از نانومواد ساخته شده 4- نانومواد ساخته شده و راهنماهای آزمون آنها

11. 12 5- همکاری در خصوص طرح های داوطلبانه و برنامه های تعدیل کننده 6- همکاری در خصوص ارزیابی ریسک نانومواد 7- نقش روش های جایگزین در سم شناسی نانومواد 8- اندازه گیری میزان مواجهه و روش های کاهش مواجهه

12. اندازه آلاینده های هوا

13. 14 Steps in the continuum from hazardidentification to risk management to protect workers involved with nanotechnology, adapted fromNIOSH.

14. اقدامات احتیاط آمیز(Precautionary Measures) در زمان فقدان اطلاعات قوی در خصوص ریسک نانومواد، بکارگیری شیوه های احتیاط آمیز توصیه می شود چون این شیوه ها صرفاً بر اتخاذ مراحل مناسب برای کاهش قابل ملاحظه احتمال آسیب تاکید داشته و نیازمند گذشت زمان برای دستیابی به اطلاعات کامل نمی باشند. بکارگیری اقدامات احتیاط آمیز بدین معنی است که سازمانها تا زمان درک کامل خطرات بهداشتی و ایمنی نانوذرات، با استفاده از اطلاعات بهداشتی و ایمنی موجود، از کارکنان خود محافظت مناسب بعمل آورند و هرگز به معنای عدم استفاده از نانوذرات نمی باشد.

15. A decade ago, precaution was a dirty word. It wastreated with great suspicionby the UK government, because it was regarded as a: • cost-raising, • time-delayingand • benefits-reducing measure. 16

16. The costs of preventive actions are usually: tangible, clearly allocated and often short term, whereas the costs of failing to act are less: tangible, less clearlydistributed and usually longer term, posing particular problems of governance. 17

17. That we have all acted too late in many areas is now well known?! 18

18. 19

19. 20

20. 21

21. 22

23. ISO/TR 12885, “Nanotechnologies — Health and safety practices in occupational settings relevant to nanotechnologies,” First edition, Switzerland, 2008. The control of emissions containing nanoparticles in occupational settings is not a new subject. Controls arewell established for preventing and controlling exposure to, for example, welding fumes and diesel emissions(which contain incidental nanoparticles). What is new and unique is the need to control exposure toengineered nanomaterials in an increasing number of workplaces. Using existing knowledge for the control offine and ultrafine particles (including incidental nanoparticles) as a starting point, informed guidance issummarized for the control of engineered nanomaterials.

24. اولویت اجرای کنترل ها براساس میزان اثربخشی

25. The Hierarchy of Controls - in order ofmost effective to least effective CONTROL AT THE SOURCE • Substitute a safer chemical or process • Mechanize the process • Isolate/enclose the process CONTROL ALONG THE PATH • Local exhaust ventilation • General ventilation • Housekeeping CONTROL AT THE WORKER • Worker education • Enclose the worker • Respirators, gloves, goggles, andchemical protective clothing • Lunch and locker rooms, lavatories,eye wash, shower

27. Cleanrooms Designing Safe Facilities for Nanoscale Research, A Case Study, Birck Nanotechnology Center, Purdue university

29. جایگزینی جایگزینی مواد و فرآیندهای پرخطر با مواد و فرآیندهای کم خطرتر علاوه بر حذف احتمال مواجهه می تواند سبب کاهش یا حذف پسماندها و هزینه های ناشی از دفع یا برطرف نمودن اثرات زیست محیطی شود. نمونه هایی از موارد جایگزینی عبارتند از: • استفاده از نانوساختارهایی که درون مواد جامد جاسازی شده اند مانند مواد کپسول شده در یک کیسه پلاستیکی یا کپسول ژلاتینی غیر قابل حل؛ • استفاده از نانوساختارهایی که روی مواد جامد محکم شده اند؛ • تغییر شکل فیزیکی مواد یا محصول مانند استفاده از نانوذرات به شکل معلق در مایعات[1]، خمیر[2]، گرانول یا کامپوزیت به جای استفاده از پودرها یا آئروسل ها؛ [1] - Dispersions [2] - Paste

30. جایگزینی مواد خام یا محصولات با سمیت بیشتر با مواد خام یا محصولات با سمیت کمتر؛ • تغییر فرآیندها مانند تغییر فرآیندهای خشک به فرآیندهای تر و استفاده از آب در نقاط انتقال یا خروج مواد خشک و یا اصلاح مراحلی از فرآیند از طریق اتوماسیون یا حذف برخی عملیات پرریسک؛ • استفاده از تجهیزاتی که از مقادیر کمتر مواد سمی یا مواد با سمیت کمتر استفاده نموده یا تولید می کنند؛ • اصلاح ذره مانند پوشش دهی. برای مثال پوشش دهی ذرات نقاط کوانتومی با یک پوشش از جنس سیلیس به طور موفقیت آمیزی مانع از فعل و انفعال کادمیم(Cd)، سلنیوم(Se)، روی(Zn) و گوگرد(S) با پروتئین ها و DNA در هسته شده و در نتیجه از اثر سمی آنها روی ژن ممانعت می کند. همچنین اصلاح ساختارهای مفتولی شبه فلز از جنس کادمیوم- سلنیوم(CdSe) از طریق افزایش پایداری ترمودینامیکی سبب کاهش امکان تجزیه این ساختارها به اجزاء کادمیم(Cd) و سلنیوم(Se) می شود.پوشش دهی نانومواد مصرفی در کرم های ضدآفتاب توسط سیلیس، آلومینا و منگنز با هدف کاهش جذب پوستی

31. جداسازی و محصور کردن از طریق ایجاد فاصله، موانع، اتاق های کنترل، کابین ها یا اتاقک های جداسازی (در جاهایی که فرآیند بسیار آلوده می باشد)، فرآیندهای بسته، فناوری ربوتیک یا تهویه موضعی، خود را از عملیات، فرآیندها، تجهیزات یا محیط های خطرناک که امکان مواجهه با نانومواد وجود دارد جدا و در نتیجه ایمن نگهدارید.

32. فضاهای محصور نمونه این فضاها عبارتند از: هودهای آزمایشگاهی، هودهای فیوم، کیسه های دستکش دار[1]، جعبه های دستکش دار یا کابینت های ایمنی زیستی[2] (BSC). در صورت عدم امکان محصور کردن فعالیت یا فرآیند کار، از تهویه موضعی استفاده نمایید. [1] - Glove Bags [2] - Biological Safety Cabinet (BSC)

33. Gina Gerritzen, et al. “A Review of Current Practices in the Nanotechnology Industry,” Phase two report: survey of current practices in the nanotechnologyworkplace, the International Council on Nanotechnology(ICON), November 13, 2006.

35. انتخاب روش های مختلف کنترل مهندسی در محیط های کار باید براساس نتیجه حاصل از ارزیابی و تعیین سطح ریسک انجام شود. مطابق اصول کنترل مواد خطرناک برای سلامتی[1]، برای کنترل آلاینده های هوابرد شیوه های زیر توصیه می شوند: • بیشترین ریسک - دریافت مشاوره از متخصصین مربوطه • ریسک زیاد - محصور کردن فرآیند • ریسک کم - اجرای کنترل های مهندسی موضعی مانند تهویه مکشی موضعی[2] (LEV) • کم ترین ریسک - انجام تهویه عمومی [1] - Control of Substances Hazardous to Health (COSHH) Essentials [2] - Local Exhaust ventilation (LEV)

36. کابینت های کلاس 3 (جعبه دستکش دار) بالاترین سطح حفاظت فردی توسط کابینت های کلاس 3 ( جعبه دستکش دار) فراهم می شود که برای کار با میکروارگانیسمهای بسیار خطرناک و واگیر (گروه ریسک 4) استفاده می شوند. کلیه منافذ این کابینت در برابر ورود گاز عایق می باشد. هوای ورودی توسط فیلترHEPA ضد عفونی شده و هوای خروجی نیز از دو فیلترHEPAعبور داده می شود. کابینتهای کلاس 2 نوع 2B ( معروف به کابینتهای تمام مکنده[1] ) و کابینت های کلاس 3 ( جعبه دستکش دار) هنگام کار با مقادیر زیاد رادیو نوکلایدها و مواد شیمیایی فرار ضروری هستند. [1]- Total Exhaust Cabinet

37. جعبه دستکش دار (Glove Box) کیسه دستکش دار (Glove Bag)

39. تهویه مشخصات فنی و کیفیت سیستم های تهویه موضعی مدنظر برای جمع آوری نانوذرات، باید مشابه مشخصات فنی و کیفیت سیستم های مورد استفاده برای جمع آوری گازها و بخارات باشد.

40. فیلترهای مورد استفاده در سیتم های تهویه نانوذرات سیستم های تهویه موضعی و مکنده های مورد استفاده برای جمع آوری ذرات نانو باید به فیلترهای مورد تأیید HEPA و یا فیلترهای ULPA مجهز باشند. این فیلترها فیلتر موثری برای جمع آوری نانوذرات در سیستم های مکنده می باشند. با توجه به ابعاد و خصوصیات فیزیکی نانوذرات، بازده فیلترهای HEPA برای جمع آوری اکثر نانوذرات حتی از 97/99% هم بیشتر خواهد بود. فیلترهای HEPA-H14 با بازده جمع آوری 99/995٪ مورد توصیه هستند.

41. بازده جمع آوری فیلتر با توجه به اندازه ذره و مکانیسم های جمع آوری

43. هوای جمع آوری شده توسط سیستم های تهویه موضعی باید پس از گذر از مرحله فیلتراسیون، در مرحله نهایی توسط وسایل تمیزکننده هوا مانند اسکرابرهای تر یا رسوب دهنده های الکترواستاتیک تمیز شود. این وسایل خصوصاً رسوب دهنده های الکترواستاتیک به طور ویژه ای برای به دام انداختن ذرات بسیار ریز موثر می باشند. صفحات جمع آوری کننده این وسایل در زمان های مشخص باید توسط اسپری آب تمیز گردند.

44. Nanosafe 2008: International Conference on Safe production and use of nanomaterials, Journal of Physics: Conference Series 170 (2009) 012029 Risk of dust explosions of combustible nanomaterials There are no available data of explosion parameters for nanoparticles, therefore, the data of the particles of micron scale and gas are analyzed. Generally the explosion risk will increase as the particle size is decreasing. This trend will continue to nano scale, however, the value of the explosion hazard parameter will be in the range between the value for the particle of micro scale and that of gas.

45. کنترل ریسک حریق و انفجار نانومواد علاوه بر اقدامات انجام گرفته برای پیشگیری و کنترل انتشار نانوذرات در محیط کار باید برای جلوگیری از مشتعل شدن آن نیز تدابیر لازم اتخاذ گردد. برخی از این تدابیر عبارتند از: • استفاده از تجهیزات برقی و روش های سیم کشی متناسب؛ • کنترل الکتریسیته ساکن بطور مثال از طریق اتصال به زمین تجهیزات؛

46. کنترل کشیدن سیگار، شعله های باز و جرقه ها؛ • کنترل جرقه های ناشی از فعالیت های مکانیکی از جمله جرقه های ناشی از اصطکاک؛ • جدا کردن سطوح گرم از گردوغبار؛ • جدا کردن سیستم های تولید حرارت از گردوغبار؛ • انتخاب و استفاده درست از وسایل حمل و نقل صنعتی مثل لیفتراک ها

47. برای انتقال نانوذرات از یک ظرف یا مخزن به ظرف یا مخزن دیگر (مانند انتقال از مخزن فرآیند به مخزن نگهداری یا از مخزن نگهداری به ظروف حمل و نقل) ترجیحاً از سیستم انتقال خلاء یا پمپ های پریستالتیک[1] (با مکانیسم عمل براساس جابجایی مثبت) استفاده نمائید. [1] - Peristaltic Pumps

48. کنترلهای مدیریتی یا ادرای کنترلهای مدیریتی مجموعه ای از اقدامات یا روشهایی هستند که بطور مستقیم یا غیر مستقیم سبب اجتناب یا کاهش مواجهه با مواد یا عوامل زیان آور می شوند. در برخی شرایط به جهت عدم دسترسی به فن آوری برتر و مناسب و یا هزینه های هنگفت، اجرای کنترلهای مهندسی امکان ناپذیر یا کم اثر می باشد. در این شرایط کنترلهای مدیریتی به عنوان یک راه کار مکمل مورد استفاده قرار می گیرد.

49. برخی از کنترل های مدیریتی • کاهش زمان مواجهه، • به حداقل رساندن تعداد کارکنان در معرض، • ایجاد یا اصلاح روش های اجرای کار (SOP)، • محدود کردن دسترسی به محیط های کاری و تعیین افراد مجاز، • اجرای اصول بهداشت فردی، • اجرای برنامه ضبط و ربط محیط کار، • آموزش، • انجام بازرسی های متناوب و برنامه ریزی شده (از تجهیزات فرآیندها، ساخت، عملیاتی و تجهیزات کنترل مواجهه با نانوذرات مثل سیستم های تهویه) و تعمیرات پیشگیرانه منظم و برنامه ریزی شده

50. اصول بهداشت فردی در محیط های کاری نانو • نصب روشوئی و دوش در محیط کار امکان تمیز کردن و رفع آلودگی پوستی را فراهم می کند؛ • امکانات لازم برای تمیز کردن بهداشتی و ایمن لباس های کثیف و آلوده باید در محیط کار فراهم شود. لباس های کثیف و آلوده به نانوذرات به هیچوجه نباید جهت شستشو به منزل یا خارج از محیط کار منتقل شوند؛ • استفاده از هوای تحت فشار برای تمیز کردن لباس ممنوع می باشد؛ • خوردن، آشامیدن و سیگار کشیدن در محیط کار، جز در مکان های تعیین شده، ممنوع می باشد؛ • کمدهای لباس های شخصی و لباس های کار باید مجزا از هم و در دو مکان جدا باشد.