Synteettisten nanomateriaalien altistumisen ja riskinarviointi sekä riskien hallinta

Hanketiedot

Hankenumero
114046

Hakija
Joonas Koivisto

Toteuttaja
Joonas Koivisto

Lisätietoja
Antti Joonas Koivisto
joonas.koivisto@helsinki.fi

Toteutusaika
29.4.2014 - 29.5.2015

Työsuojelurahaston päätös
5.2.2014
5 000 euroa

Kokonaiskustannukset
7 848 euroa

Tulokset valmistuneet
29.5.2015

Tiivistelmä

Työsuojelurahaston myöntämällä stipendillä tuetaan Joonas Koiviston väitöskirjatyön jälkeistä työtä aiheesta ”Synteettisten nanomateriaalien altistumisen ja riskinarviointi sekä riskien hallinta”. Työ tehdään Tanskan Nanoturvallisuuskeskuksessa. Nanoteknologia on yksi nopeimmin kasvavista teknologian aloista jonka Euroopan Unioni on määrittänyt yhdeksi mahdollistavaksi avainteknologiaksi (KET, Key Enabling Technologies). Sekä Tanskan Nanoturvallisuuskeskuksella että Työterveyslaitoksen Nanoturvallisuuskeskuksen tavoitteena on taata nanoteknologian turvallinen käyttö. Yksi merkittävimmistä turvallisuuteen liittyvistä tekijöistä on altistumisen sekä altistumisesta aiheutuneen riskin arviointi, joka on tämän tutkimushankkeen keskeisin tehtävä.

Tutkimushankkeessa mitattaan ja määritetään työperäistä ja kuluttajalähtöistä altistumista SNM:lle. Altistumisen arvioinnissa otetaan huomioon hengitysteitse ja kosketuksen kautta tapahtuva altistus. SNM:n pölyävyydellä tiedetään olevan merkittävä rooli altistuksessa joiden määrittämistä varten kehitetetään laitteistoja.

Tuloksien avulla kehitetään nanomateriaalien altistumisenarviointi ja pölyävyyden määritysstandardeja sekä Työterveyslaitoksen Nanoturvallisuuskeskuksen laatimia nanoturvallisuuteen liittyviä ratkaisu- ja ohje lehtisiä. Työpaikkamittauksien tulokset kirjataan NECID altistustietokantaan jonka tietoja käytetään hyväksi Suomen nanoteknologiasektorin työntekijöiden SNM altistuksen arvioinnissa.

Hankkeen vastuuhenkilö

Antti Joonas Koivisto

Tiedote

Nanotuotteiden altistumisriskit yritetään ehkäistä

29.5.2015

Joonas Koivisto kehittää malleja synteettisten
nanomateriaalien altistuksen ja riskin arviointiin. Tuotteen koko
elinkaarelle tarkoitetuilla malleilla arvioidaan lähteiden
voimakkuuksia, hiukkasten leviämistä ja altistumista. Koivisto
tekee työtään Tanskan nanoturvallisuuskeskuksessa
Työsuojelurahaston stipendillä.

 

Nanoturvallisuuskeskukset toimivat taatakseen nanoteknologian
turvallisen käytön. Turvallisuusuhkia nähdään altistumisessa, ja
altistumisriskin arviointi painottuu Koiviston nykyisessä,
kaksivuotisessa tutkimushankkeessa.

 

Koivisto teki 2013 valmistuneen fysiikan väitöskirjansa sisäilman
hiukkasten riskinarvioinnin menetelmistä. Työsuojelurahaston
stipendikautena hän osallistui seitsemän tieteellisen julkaisun ja
monien konferenssiabstraktien tekemiseen.

 

Altistumista arvioidaan laajasti


 

Koivisto tutkijakumppaneineen määrittää työperäistä ja
kuluttajalähtöistä altistumista synteettisille nanomateriaaleille.
Tutkijat arvioivat sekä hengitysteitse että kosketuksessa
altistumista. Tiedetään, että synteettisten nanomateriaalien
pölyävyys vaikuttaa suuresti altistumiseen, joten pölyämisen
määrittämiseen kehitetään laitteistoja.

 

Altistustyökalut suunnitellaan siten, että ne täyttävät
kemikaalilainsäädännön REACH-vaatimukset. Työkalut suunnitellaan
työyhteisöille, jotta niissä voidaan arvioida
riskienhallintakeinoja.

Tutkimusympäristö ja -yksiköt tarkentuvat

 


Hankkeen aloitusvuonna tutkijat havaitsivat, että olemassa
olevilla työkaluilla hiukkaslähdettä ei pystytä kunnolla arvioimaan
materiaalin pölyävyyden perusteella. Lisäksi päästöhallintakeinojen
tehot teollisessa ympäristössä tunnetaan heikosti. Koivisto
päättelee, että lähteen mallintamista pitäisi tutkia hallituissa
oloissa, jolloin hiukkaspäästöjen skaalausongelmiin voisi perehtyä
nykyistä paremmin.

 

Tutkijat esittävät, että malleissa päästövoimakkuudet
ilmaistaisiin esimerkiksi tällaisissa yksiköissä: hiukkasta
minuutissa; pinta-alaa minuutissa tai massaa minuutissa. Eräille
synteettisille nanomateriaaleille biologiset annosvasteet ovat
selvempiä muissa kuin massayksiköissä.

Tutkijat mittasivat synteettisten nanomateriaalien ja pölyjen
pitoisuustasoja työympäristöissä, ja näiden mittausten perusteella
he testasivat malleja. Lisäksi he määrittivät laboratoriokokeilla,
mittauksilla ja mallinnuksilla nanopinnoitusprosessin
hiukkaspäästöt sähköstaattisessa suihkutuksessa.

 

Toisessa kokeessa he mittasivat tunnettujen hiukkaslähteiden
hiukkasten leviämistä laboratoriohallissa, joka oli ilmastoitu kuin
tyypillinen teollisuushalli. Näiden kokeiden tuloksia käytetään,
kun kokeillaan hiukkasten leviämismalleja ja määritetään lähteiden
voimakkuuksia.

 

Puhallinsuojain toimi kuten piti

 

Esimerkiksi hiilinanoputket voivat olla erittäin haitallisia,
joten altistusta tulisi välttää. Siksi tutkijat tutkivat
puolimaskipuhallinsuojaimien suojaustehokkuuksia synteettisille
nanomateriaaleille nesteliekkiruiskutusprosessissa. He havaitsivat,
että ilmaa puhdistavat puhallinsuojaimet suojaavat käyttäjän
tehokkaasti hengitysaltistukselta.

 

Tutkimus jatkuu kehittämällä lähteen voimakkuuden määritystä,
mittaamalla suojaimien tehokkuuksia teollisessa ympäristössä ja
määrittämällä prosessien päästövoimakkuuksia. Näin kehitetään
altistusmalleja, joista luodaan luotettavia työkaluja altistuksen
arviointiin.

Tutkimustuloksia hyödynnetään synteettisten nanomateriaalien
kestävän kehityksen edistämiseen myös kehittämällä standardeja työ-
ja asiantuntijayhteisöille.

Toimittaja
Hannu Kaskinen

Aineisto

Koivisto A.J., Aromaa M., Koponen I.K., Fransman W., Jensen K.A., Mäkelä J.M., Hämeri K.J. (2015a) Workplace performance of a loose fitting powered air purifying respirator during nanoparticle synthesis. Journal of Nanoparticle Research 17:177.

Mølgaard B., Viitanen A.-K., Kangas A., Huhtiniemi M., Larsen S.T., Vanhala E., Hussein T., Boor B.E., Hämeri K., Koivisto A.J. (2015) Exposure to Airborne Particles and Volatile Organic Compounds from Polyurethane Molding, Spray Painting, Lacquering, and Gluing in a Workshop. International Journal of Environmental Research and Public Health 12:3756-3773.

Koponen I.K., Koivisto A.J., Jensen K.A. (2015) Worker exposure and high time-resolution analyses of process-related dust concentrations at mixing stations in two paint factories. Annals of Occupational Hygiene. doi:10.1093/annhyg/mev014.

Koivisto A.J., Jensen A.C.Ø., Levin M., Kling K.I., Dal Maso M., Nielsen S.H., Jensen K.A., Koponen I.K. (2015b) Testing a Near Field/Far Field model performance for prediction of particulate matter emissions in a paint factory. Environmental Science: Processes & Impacts 17:62-73.

Fonseca A.S., Viitanen A.K., Koivisto A.J., Kangas A., Huhtiniemi M., Hussein T., Vanhala E., Viana M., Querol X., Hämeri K. (2015) Characterization of exposure to carbon nanotubes in an industrial setting. Annals of Occupational Hygiene, doi: 10.1093/annhyg/meu110.

Rydman E.M., Ilves M., Koivisto A.J., Kinaret P.A.S., Fortino V., Savinko T.S, Lehto M.T., Pulkkinen V., Vippola M., Hämeri K.J., Matikainen S., Wolff H., Savolainen K.M., Greco D., Alenius H. (2014) Inhalation of Rod-Like Carbon Nanotubes Causes Unconventional Allergic Airway Inflammation. Particle and Fibre Toxicology, 11:48

Koivisto A.J., Palomäki J.E., Viitanen A.-K., Siivola K.M., Koponen I.K., Mingzhou Y., Kanerva T., Norppa H., Alenius H.T., Hussein T., Savolainen K.M., Hämeri K. (2014) Range-Finding Risk Assessment of Inhalation Exposure to Nanodiamonds in a Laboratory Environment. International Journal of Environmental Research and Public Health 11:5382-5402.

Katso myös stipendi 115029: Synteettisten nanomateriaalien Työperäisen altistumisen riskien arviointi sekä hallinta -post doc tutkimustyö. https://www.tsr.fi/tutkimustietoa/tata-on-tutkittu/hanke/?h=115029