Đo mức độ tiếp xúc với vật liệu nano trong đánh giá nguy cơ rủi ro tại nơi làm việc

Giới thiệu

Công nghệ nano làm tăng giá trị của các sản phẩm và đem lại nhiều cơ hội mới cho phát triển kinh tế xã hội trong các lĩnh vực khác nhau (1). Nghiên cứu và sản xuất các vật liệu nano,  (ENM – engineered nanomaterials) đang ngày càng tăng trên thế giới và dự kiến sẽ còn nhiều sản phẩm áp dụng ứng dụng mới. Số lượng nhà nghiên cứu và người lao động liên quan đến lĩnh vực công nghệ nano dự kiến sẽ tăng lên đến 6 triệu người vào năm 2020 (2).

Phơi nhiễm nghề nghiệp có thể xảy ra trong suốt vòng đời của ENM, từ nghiên cứu, mở rộng quy mô, sản xuất, phát triển sản phẩm, vận chuyển cho đến tái chế và quản lý rác thải (3). Hiện tại, chưa có số liệu đáng tin cậy về những ảnh hưởng của ENM đối với sức khỏe trong các tài liệu khoa học hoặc giới hạn cụ thể trong các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế về các kỹ thuật đo mức độ tiếp xúc với ENM tại nơi làm việc (4).

Vì vậy phải xây dựng các phương pháp đo mức độ tiếp xúc nghề nghiệp (5) để nhận dạng và giám sát những mối nguy hại gắn liền với mỗi giai đoạn của quá trình sản xuất, để kết hợp các biện pháp giám sát với những nghiên cứu về độc chất đối với những người lao động có khả năng phơi nhiễm và từ đó để đưa ra khuyến cáo cho người lao động.

Những vấn đề then chốt trong giám sát phơi nhiễm

Những khía cạnh sau đây cần được xem xét khi giám sát sự phơi nhiễm với ENM trong môi trường làm việc.

Phân tích quy trình sản xuất

Việc tiếp cận các nơi làm việc, chính xác hơn là tiếp cận thông tin được bảo vệ bởi quyền sở hữu công nghiệp có thể gặp khó khăn. Vì vậy quá trình sản xuất/ vận hành / sử dụng ENM  phải được nghiên cứu kỹ để đưa ra kế hoạch thích hợp về những hoạt động giám sát nghề nghiệp cũng như mô tả chính xác các giai đoạn sản xuất khác nhau để xác định những hành động phòng chống phù hợp nhất (6).

Đo đạc phông nền

Cần mô tả chính xác tính chất hóa-lý của các hạt trong nhà máy sản xuất để xác định các nguồn thải khác ngoài ENM (4, 6, 7). Nồng độ cao của các hạt vật chất có sẵn trong không khí, đặc biệt là dạng có nguồn gốc tự nhiên, gốc từ người hoặc thứ cấp, có thể gây nhiễu cho việc đánh giá định lượng về phơi nhiễm (8).

Phương pháp tiếp cận đa tham số là một công cụ đánh giá thích hợp, nhờ đó việc so sánh những kết quả thu được thông qua các kỹ thuật phân tích khác nhau như bằng hình ảnh (TEM/SEM), thời gian -thực (CPC, OPC, DMA, SMPS, FMPS,… ) hoặc bằng các thiết bị phân tích (ICP, GC, HPLC, BET,….) (9) giúp cho việc phân biệt những nguồn gốc khác nhau của các hạt nano, và từ đó có thể đánh giá tốt nhất và đáng tin cậy nhất sự phơi nhiễm nghề nghiệp.

Mặc dù các công cụ khác nhau có thể dùng để đánh giá thời gian -thực về nồng độ, kích thước, khối lượng và diện tích bề mặt của các hạt nano (CPC, OPC, DMA, SMPS, FMPS, NMAS,…), nhưng các phép đo thời gian- thực không được lựa chọn dùng để đo cho các hạt nano khác nhau (8).

Các công cụ

Các OPC và CPC đo sự phân bố và nồng độ theo kích thước hạt và đếm số lượng hạt, nhưng không thể phân biệt ENM từ các hạt nano khác có sẵn ở phông nền. Hơn nữa, OPC đo đường kính quang học trông nhỏ hơn kích thước hình học thật của hạt vì điều này không nhất thiết chúng phải có tương quan với nhau (10,6).

Phương pháp quét nhanh (FMPS) để đo mức độ phân bố theo kích thước hạt cho độ tin cậy cao hơn tại các pic nồng độ (7, 8) mà phương pháp phân loại hạt chuyển động (SMPS) (độ phân giải pháp trong 1 phút) không giải quyết được vì không thể bắt được những biến đổi rất nhanh  về nồng độ hạt mà nguồn phát ra.

ICP/ MS có độ tin cậy cao hơn so với ICP/ AES, nhưng nó đòi hỏi nồng độ thấp của các hạt nền và một mối tương quan chặt chẽ giữa kim loại được sử dụng làm chỉ số phơi nhiễm và ENM (11).

Cảm biến quang điện son khí (PAS) là một dụng cụ nhạy cảm có thể phân tích các ống nano cacbon (CNTs) bằng độ phân giải trong 1 giây. Tuy nhiên nó đòi hỏi phải hiệu chỉnh thiết bị tại chỗ để lập mối tương quan giữa tín hiệu đo với những chuẩn đo thông dụng (7,12).

Các máy lọc, hấp thụ, bộ va đập quán tính phân loại, kính hiển vi điện tử phát xạ hoặc truyền dẫn và các mẫu với số lượng lớn kết hợp với những thiết bị đọc trực tiếp cung cấp  thông tin bổ sung về những chất gây ô nhiễm không khí được thải ra trong quá trình sản xuất một số loại ENM (9)

Đánh giá toàn diện về phơi nhiễm tại nơi làm việc

Trong một số trường hợp, sự phơi nhiễm của công nhân có thể là kết quả của một hỗn hợp phức tạp của ENM (CNTs/ CNFs), muội giàu sắt mịn/ siêu mịn (11), CO (12) và hydrocacbon thơm đa vòng (PAH) (9). Sự có mặt của PAH trong những sợi nano cacbon chưa tinh chế (CNFs) đã làm dấy lên mối quan tâm về tác động đối với sức khỏe con người và cho thấy nó thường có trong các sản phẩm chưa tinh chế. PAH là kết quả của sự tổng hợp CNFs và CNTs có đặc tính thấm cao của PAH và các hợp chất hữu cơ khác (13,9).

Đo diện tích bề mặt

Việc phân tích đồng thời những thông số tối thiểu nêu trên như kích thước, số lượng, khối lượng và diện tích bề mặt của các hạt đã được đề xuất sao cho có thể đo được sự phơi nhiễm ENM (14,15). Bởi vì việc đo diện tích bề mặt hạt có thể dự đoán tốt hơn các tác động của ENM đối với sức khỏe con người so với đo khối lượng hoặc đếm số hạt, vì vậy sự phân tán tán khi đo các hạt nano cần được ưu tiên hàng đầu trong các kiểm tra phơi nhiễm, cũng như nên sử dụng những thông tin liên quan có sẵn (7,8,16,17).

Sự hình thành những son khí hữu cơ thứ cấp

Một số nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu về sự hình thành những son khí hữu cơ thứ cấp (SOAs) trong môi trường trong nhà thông qua phản ứng giữa O₃ và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs). Các nhà nghiên cứu nhận thấy nồng độ O₃ lớn hơn 0.005 ppm có thể dẫn đến số lượng hạt nano tăng (18)

Sự kết tụ

Khả năng ENM phát thải sẽ kết tụ thành các hạt trong không khí lớn hơn so với định nghĩa lâu nay được chấp nhận về vật liệu nano (<100 nm) do đó cần phát triển các chiến lược lấy mẫu mới để mô tả tốt hơn sự phát thải của ENM (6)

Kết luận

Bài viết đề cập việc xây dựng phương pháp đo có tính đến các yếu tố đã nêu ở trên để chọn ra quy trình đo, công cụ phân tích và lấy mẫu phù hợp cho phép thực hiện  các phép đo mới trong khoảng thời gian dài với các kết quả đo có thể so sánh được với nhau. Hoạt động giám sát kết hợp với nghiên cứu về độc tính có thể cung cấp một đánh giá toàn diện về sự phơi nhiễm đối với sức khoẻ người lao động.



Tài liệu tham khảo:

1.   Schulte PA, Geraci CL, Hodson L, Zumwalde R, Castranova V, Kuempel E, Methner MM, Hoover M, Murashov V. Nanotechnologies and Nanomaterials in the Occupational Setting. Ital J Occup Environ Hyg 2010;1(2):63–8.

2.   Roco MC, Mirkin CA, Hersam MC. Nanotechnology research directions for societal needs in 2020: summary of international study. J Nanopart Res 2011;13:897–919.

3.  Iavicoli S, Rondinone BM and Boccuni F. Occupational safety and health’s role in sustainable, responsible nanotechnology: gaps and needs. Hum Exp Toxicol 2009;28:433–43.

4.   Methner M, Hodson L, Geraci C. Nanoparticle Emission Assessment Technique (NEAT) for the Identifcation and Measurement of Potential Inhalation Expo sure to Engineered Nanomaterials – Part A. J Occup Environ Hyg 2010;7:127–132.

5.   Brower D, Berges M, Virji MA, Fransman W, Bello D, Hodson L, Gabriel S, Tielemans E. Harmonization of Measurement Strategies for Exposure to Manufactured Nano-Objects; Report of a Workshop. Ann Occup Hyg 2012;56(1):1–9.

6.   Methner M, Hodson L, Dames A, Geraci C. Nanoparticle Emission Assessment Technique (NEAT) for the Identifcation and Measurement of Potential Inhalation Exposure to Engineered Nanomaterials – Part B: Results from 12 Field Studies. J Occup Environ Hyg 2010;7:163–76.

7.   Yeganeh B, Kull CM, Marr LC. Characterization of Airborne Particles During Production of Carbonaceous Nanomaterials. Environ Sci Technol  2008;12(48):4600–6.

8.   Ono-Ogasawara M, Serita F, Takaya M. Distinguishing nanomaterial particles from background airborne particulate matter for quantitative exposure assessment. J Nanopart Res 2009;11:1651–9.

9.   Birch ME. Exposure and Emissions Monitoring during Carbon Nanofber Production – Part II: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Ann Occup Hyg  2011;9(55):1037–47.

10.   Ogura I, Sakurai H, Mizuno K, Gamo M. Release potential of single-wall carbon nanotubes produced by super-growth method during manufacturing and handling. J Nanopart Res 2011;13:1265–80.

11.   Birch ME, Ku BK, Evans DE, Ruda-Eberenz TA. Exposure and Emissions Monitoring during Carbon Nanofber Production – Part I: Elemental Carbon and Iron–Soot Aerosols. Ann Occup Hyg 2011;9(55):1016–36.

12.   Evans DE, Ku BK, Birch ME, Dunn KH. Aerosol Monitoring during Carbon Nanofber Production: Mobile Direct-Reading Sampling. Ann Occup Hyg  2010;5(54):514–31.

13.   Yang K, Xing B. Desorption of polycyclic aromatic hydrocarbons from carbon nanomaterials in water. Environ Pollut 2006;145:189–217.

14.   Maynard AD, Kuempel ED. Airborne nanostructured particles and occupational health. J Nanopart Res 2005;7:587–614.

15.   Oberdörster G, Maynard A, Donaldson K, Castranova V, Fitzpatrick J, Ausman K, Carter J, Karn B, Kreyling W, Lai D, Olin S, Monteiro-Riviere N, Warheit D, Yang H. Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomaterials: elements of a screening strategy. Part Fibre Toxicol 2005;6(2);8:1–35.

16.   Ku BK, Maynard AD. Comparing aerosol surface-area measurements of monodisperse ultrafne silver agglomerates by mobility analysis, transmission electron microscopy and diffusion charging. J Aerosol Sci 2005;36:1108–24.

17.   Maynard AD and Aitken RJ. Assessing exposure to airborne nanomaterials: current abilities and future requirements. Nanotoxicol 2007;1(1):26–41.

18.   Morawska L, He C, Johnson G, Guo H, Uhde E, Ayoko G. Ultrafne Particles in Indoor Air of a School: Possible Role of Secondary Organic Aerosols. Environ Sci Technol 2009;43:9103–9.

(Nguồn: Asian-Paciffic Newsletter No.3/2012
Biên dịch: Minh Hải)

(Nguồn tin: )