Đánh giá các phương pháp lấy mẫu và mô tả đặc điểm vật liệu nano thiết kế trong không khí và trên các bề mặt tại nơi làm việc

28/09/2018
Mục tiêu chính của dự án này nhằm phát triển các hướng tiếp cận mang tính phương pháp luận đổi mới để xác định định tính chi tiết cũng như mô tả đặc điểm định lượng của phơi nhiễm ENM tại nơi làm việc.

Quan trắc ô nhiễm không khí bằng các vật liệu nano thiết kế (Engineered Nanomaterials – ENM) là một quá trình phức tạp, không chắc chắn và còn nhiều hạn chế do sự có mặt của các phân tử có kích thước siêu nhỏ không phải là các vật liệu nano thiết kế, thiếu các công cụ hợp lệ dành cho các phương pháp đo đạc vùng thở và nhiều chỉ số cần được xét tới. Bên cạnh đó, một số tổ chức như: Viện An toàn Quốc gia Pháp (INRS) và Viện nghiên cứu Sức khỏe và An toàn toàn lao động Robert-Sauvé (IRSST) nhấn mạnh sự cần thiết phải lấy mẫu cả những bề mặt để tìm kiếm lớp lắng ENM. Nói cách khác, để có một cái nhìn rõ ràng hơn về các rủi ro phơi nhiễm của người lao động, chúng ta cần tinh chỉnh lại các phương pháp lấy mẫu và mô tả đặc điểm ENM hiện có, đồng thời phát triển phương pháp mới. Theo đó, mục tiêu chính của dự án này nhằm phát triển các hướng tiếp cận mang tính phương pháp luận đổi mới để xác định định tính chi tiết cũng như mô tả đặc điểm định lượng của phơi nhiễm ENM tại nơi làm việc.

Dự án nghiên cứu này có hai phần bổ sung gồm điều tra phòng thí nghiệm và hợp phần công tác thực địa. Phần điều tra phòng thí nghiệm bao gồm việc tạo ra các phân tử nano titanium dioxide (TiO2) dưới các điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát và nghiên cứu sự khác nhau giữa các thiết bị lấy mẫu và phân tích. Công tác thực địa bao gồm một loạt 9 biện pháp can thiệp được áp dụng tại những nơi làm việc khác nhau và được thiết kế để thử nghiệm các thiết bị lấy mẫu cũng như các quy trình phân tích khác nhau, đồng thời đo đạc mức phơi nhiễm ENM của người lao động tại Québec.

Những phương pháp áp dụng để mô tả đặc điểm các sol khí và lớp lắng bề mặt được điều tra gồm: (i) phương pháp đo bằng các dụng cụ đọc trực tiếp (DRI) như: thiết bị đếm mật độ phân tử (CPC), thiết bị đếm phân tử quang học (OPC), các quang kế laze, quang phổ kế đường kính khí động lực và quang phổ kế di động điện tử; (ii) kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) hoặc kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM) cùng một loạt các thiết bị lấy mẫu trong đó có cả thiết bị lấy mẫu Mini Particle Sampler® (MPS); (iii) phương pháp đo carbon cơ bản (EC); (iv) quy nạp cùng plasma ghép khối phổ (ICP-MS) và (v) quang phổ Raman.

Các nghiên cứu tại nơi làm việc bao trùm một loạt các ngành công nghiệp như: điện tử, chế tạo, in ấn, xây dựng, năng lượng, nghiên cứu và phát triển, đồng thời bao gồm cả những nhà sản xuất, người sử dụng hoặc các máy tích phân ENM. Tại những nơi làm việc được điều tra, đã phát hiện thấy các kim loại nano hoặc các metal ô-xít (TiO2, SiO2, zinc oxides, lithium iron phosphate, titanate, copper oxides), các nano khoáng sét, nanocenllulose và các vật liệu carbonaceous bao gồm các sợi nano carbon (CNF) và các ống nano carbon (CNT) – đơn vách (SWCNT) cũng như đa vách (MWCNT).

Dự án hỗ trợ nâng cao kiến thức về các hoạt động đánh giá ENM tại nơi làm việc bằng việc ghi chép lại các nhiệm vụ và các quy trình công nghiệp cụ thể (ví dụ: in ấn và sơn quang dầu) cũng như một số ít ENM đã được điều tra (ví dụ: nanocenllulose).

Căn cứ trên các cuộc điều tra, dự án đề xuất một chiến lược nhằm đánh giá chính xác hơn về phơi nhiễm ENM áp dụng các phương pháp yêu cầu xử lý tối thiểu sau phân tích. Chiến lược được khuyến nghị là một phương pháp đánh giá có hệ thống gồm hai bước những nơi làm việc mà tại đó diễn ra các hoạt động sản xuất và sử dụng ENM. Bước đầu tiên bao gồm kiểm tra bằng các DRI khác nhau (như: một CPC và một quang kế laze) cũng như việc thu thập mẫu và phân tích tế vi tiếp sau (MPS + TEM/STEM) để xác định rõ các nhiệm vụ công việc sản sinh ra ENM. Bước thứ hai, khi xác định được phơi nhiễm công việc, ENM sẽ được lượng hóa. Kết quả sau đây đặc biệt hữu ích phục vụ việc mô tả đặc điểm chi tiết phơi nhiễm ENM:

  1. Các thử nghiệm mang tính quyết định đầu tiên của một phương pháp kỹ thuật sử dụng ICP-MS để định lượng hàm lượng metal ô-xít của các mẫu thu thập được tại nơi làm việc.
  2. Khả năng kết hợp các phương pháp lấy mẫu khác nhau được khuyến nghị bởi Viện An toàn và Sức khỏe lao động (NIOSH) để đo đạc lượng carbon cơ bản như một chỉ số về NTC/NCF, cũng như minh họa về giới hạn của phương pháp này bắt nguồn từ sự can thiệp có quan sát với các phân tử carbon đen được yêu cầu để tổng hợp vật liệu carbon (ví dụ: quang phổ Raman cho thấy dưới 6% phân tử lắng trên lưới hiển vi điện tử ở một vị trí là các ống nano carbon đơn vách).
  3. Những thuận lợi rõ ràng của việc ứng dụng MPS (thay cho các hộp băng từ cassette tiêu chuẩn 37-mm được dùng như một phương tiện ghi mẫu dành cho kính hiển vi điện tử) cho phép định tính hóa các vật liệu.
  4. Tác động cơ bản của thời gian lấy mẫu: thời gian lấy mẫu lâu gây quá tải các lưới hiển vi điện tử và có thể dẫn tới việc ước tính quá cao kích thước kết tụ phân tử trung bình và ước tính quá thấp các mật độ phân tử.
  5. Tính khả thi và hữu dụng của việc lấy mẫu bề mặt, cả bằng các bơm mẫu hoặc thụ động bằng cách khuếch tán lên các lưới hiển vi điện tử để đánh giá độ phân tán ENM tại nơi làm việc.

Những kết quả đầu tiên này gợi mở hướng đi đầy hứa hẹn trong việc đánh giá phơi nhiễm vật liệu nano thiết kế (ENM) tuy còn tồn tại nhiều hạn chế. Các cải thiện về phương pháp phân tích và lấy mẫu đem lại cho chúng ta hiểu biết cặn kẽ hơn về phơi nhiễm vật liệu nano thiết kế đồng thời hỗ trợ việc áp dụng và triển khai các biện pháp có thể giảm thiểm phơi nhiễm nghề nghiệp.

Download: Đánh giá các phương pháp lấy mẫu và mô tả đặc điểm vật liệu nano thiết kế trong không khí và trên các bề mặt tại nơi làm việc (Full-EN)

Biên dịch: Bích Hà

(Nguồn tin: irsst.qc.ca)