Nanotecnologie e nanomateriali

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Nanotecnologie e nanomateriali
Nanotecnologie e nanomateriali:
l’impatto sull’ambiente, sui sistemi
biologici e nel mondo del lavoro
Ivo Iavicoli
Istituto di Medicina del Lavoro
Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma
Nanomateriali: definizioni
La Commissione Europea ha prodotto una specifica raccomandazione
(2011/696/UE) in cui si definisce cosa si intende per “nanomateriale”.
Con “nanomateriale” si intende un materiale naturale, derivato o
fabbricato contenente particelle allo stato libero, aggregato o
agglomerato, e in cui, per almeno il 50% delle particelle nella
distribuzione dimensionale numerica, una o più dimensioni esterne
siano comprese fra 1 e 100 nm.
In casi specifici, e laddove le preoccupazioni per l’ambiente, la salute,
la sicurezza e la competitività lo giustifichino, la soglia del 50 % della
distribuzione dimensionale numerica può essere sostituita da una
soglia compresa fra l’1% e il 50%.
Nanomateriali: definizioni
La stessa raccomandazione definisce con il termine:
“Particella”: una parte minuscola di materia con limiti fisici definiti;
“Agglomerato”: un insieme di particelle o aggregati con legami
deboli in cui la superficie esterna risultante è simile alla somma delle
superfici dei singoli componenti;
“Aggregato”: una particella composta da particelle fuse o fortemente
legate fra loro.
Nanotecnologia e nanomateriali ingegnerizzati
La nanotecnologia è una branca multidisciplinare della scienza che si
propone di manipolare la materia a livello di singoli atomi o di piccoli
gruppi di atomi per produrre nuovi materiali, strutture, apparecchiature
e dispositivi dotati di caratteristiche fisico-chimiche uniche.
Lo scopo della nanotecnologia è la sintesi di nano-oggetti, materiali
aventi una, due o tre dimensioni nell’intervallo dimensionale compreso
tra 1 e 100 nm.
Le nano–particelle sono definite come nano–oggetti che hanno tutte e tre
le dimensioni esterne nell’ambito dell’intervallo dimensionale compreso
tra 1 e 100 nm.
NIOSH, 2009; ISO/TS 27687:2008
Nanomateriali ingegnerizzati
Dendrimeri
Fullereni
Nano-argille
Nanocristalli
Quantum dots
Nanotubi di carbonio
Nanoparticelle
metalliche
Nero di Carbone
Nanomateriali
ingegnerizzati
Nanoparticelle naturali
Le nanoparticelle naturali sono particelle di origine naturale e derivano
da una numerosa serie di processi geologici e biologici tra i quali è
opportuno menzionare il ruolo determinante svolto dagli agenti
atmosferici, dai processi di condensazione delle sostanze semivolatili,
dalla combustione naturale come quella degli incendi boschivi, dallo
spray marino e dalle eruzioni vulcaniche.
Bhatt e Tripathi. Chemosphere, 20ll
Nanoparticelle incidentali
Le nanoparticelle incidentali sono particelle polidisperse, ubiquitarie,
immesse nell’ambiente per effetto di attività industriali, quali processi di
combustione ad alta temperatura, traffico autoveicolare, impianti di
riscaldamento, impianti di incenerimento, produzione e conversione
dell’energia.
Nanoparticelle incidentali
Nanoparticelle incidentali
possono essere emesse come
sottoprodotto nell ’ ambito di numerosi processi industriali, in
particolare durante l’esecuzione di lavorazioni a caldo o lavorazioni
meccaniche ad alta velocità:
Operazioni di saldatura e molatura;
Fusione;
Ablazione laser,
Operazioni di taglio e lucidatura;
Trattamento termico dei materiali.
Wake e coll., 2002; Iavicoli e coll. 2013
Infine, l’ emissione di tali nanoparticelle può avvenire durante i
processi di stampa laser delle fotocopiatrici e stampanti.
Bello e coll., 2012
Nanoparticelle incidentali ed ingegnerizzate
NANOPARTICELLE
INCIDENTALI
Poli-disperse;
Complesse per composizione
chimica:
-composti solubili e volatili a
base di carbonio;
-sostanze inorganiche solubili o
poco solubili.
Iavicoli et al., 2013
NANOPARTICELLE
INGEGNERIZZATE
Mono-disperse;
Sintetizzate in fase liquida o
gassosa;
Composizione chimica precisa
e ben definita.
Reilly, 2007
Il crescente impiego dei
nanomateriali
Le proprietà delle particelle “nano”
Le proprietà delle nanoparticelle (NPs) differiscono
significativamente da quelle di particelle di dimensioni maggiori
PROPRIETA’
ESEMPI
Chimiche
L’elevato rapporto superficie/volume delle nanoparticelle le rende
altamente reattive aumentandone l’efficacia come catalizzatori in
determinate reazioni chimiche.
Elettriche
Aumentata conduttività elettrica in ceramiche e composti magnetici;
aumentata resistenza elettrica nei metalli.
Meccaniche
Maggiore durezza e resistenza di metalli e leghe, duttilità e plasticità
delle ceramiche.
Ottiche
Incrementata efficienza di conversione dell’energia luminosa in
elettrica in dispositivi fotoelettrici.
Steriche
L’arrangiamento spaziale degli atomi condiziona la reattività chimica
e la selettività delle particelle. Nanoparticelle cave possono essere
utilizzate per il trasporto e il rilascio controllato di specifici farmaci.
Biologiche
Aumentata permeabilità attraverso le barriere biologiche (membrane,
barriera emato-encefalica), maggiore biocompatibilità.
Da International Strategy and Foresight Report on Nanoscience and Nanotechnology, 2004
Gli impieghi dei nanomateriali
AREA di APPLICAZIONE
PRODOTTI ed APPLICAZIONI
Industria aerospaziale
Materiali ultraleggeri, vernici resistenti, rivestimenti per
superfici aerodinamiche.
Industria automobilistica e
dei trasporti
Vernici e rivestimenti anti – graffio, componenti plastiche,
lubrificanti, pneumatici.
Industria alimentare
Materiali per la conservazione ed il confezionamento dei
cibi, biosensori per ottimizzare la produzione dei cibi.
Industria edile
Materiali edili più leggeri e resistenti, materiali isolanti,
finestre autopulenti, cementi ecologici.
Settore ambientale
Industria cosmetica
Industria elettronica ed
informatica
Impianti fotovoltaici, batterie, diodi ad emissione
luminosa, pila a combustibile.
Bonifica del suolo e delle falde acquifere
Creme solari e per il viso, dentifrici.
Schermi a basso consumo di energia, chip elettronici,
semiconduttori.
Industria tessile
Indumenti protettivi, fibre autopulenti, fibre ignifughe.
Settore medico
Veicolazione di farmaci, diagnostica per immagini.
Industria energetica
Gli impieghi dei nanomateriali
INAIL, Libro bianco: nanotecnologie e nanomateriali nel mondo, 2011
La nanotecnologia nella vita quotidiana
INAIL, Libro bianco: nanotecnologie e nanomateriali nel mondo, 2011
La crescente diffusione dei nanomateriali
INAIL, Libro bianco: nanotecnologie e nanomateriali nel mondo, 2011
L’impatto dei nanomateriali
sull’ambiente
Potenziale esposizione a nanomateriali
The Royal Society and Royal Academy of Engineers (2004)
Nanomateriali e impatto con l’ambiente
Lin e coll. J Environ Qual, 2010
Interazione nanoparticelle - ambiente
CARATTERISTICHE DELLE NPs
•
•
•
•
•
•
CARATTERISTICHE AMBIENTALI
•
•
•
•
•
•
Fattori termici e gravitazionali;
Umidità, turbolenze atmosferiche;
pH;
Luminosità;
Forza ionica;
Presenza/assenza di Natural Organic
Matter (NOM); agenti ossidanti;
microrganismi.
Composizione chimica;
Dimensioni, morfologia,
concentrazione;
Area, reattività e
funzionalizzazione di superficie;
Carica elettrica;
Stato di aggregazione;
Solubilità.
Nanoparticelle – ambiente- organismi viventi
Lowry e coll. J Environ Qual, 2010
Nano-ecotossicologia
Le nanoparticelle possono indurre
effetti sull’ambiente mediante:
•Tossicità diretta sul biota;
•Alterazione della biodisponibilità
di tossine o nutrienti;
•Effetti
indiretti
risultanti
dall ’ interazione con i Composti
Organici Naturali;
•Alterazioni
ambientali;
delle microstrutture
•Interazione con agenti inquinanti.
Bhatt e Tripathi, Chemosphere 2011
Navarro e coll. Ecotoxicology, 2008
Effetti dei nanomateriali sugli organismi viventi
Bhatt e Tripathi, Chemosphere 2011
La tossicità dei nanomateriali
in modelli cellulari e animali
Tossicità dei nanomateriali
Fadeel and Garcia-Bennett. Advanced Drug Delivery Reviews, 2010
Tossicità dei nanomateriali: studi in vitro e in vivo
Forniscono informazioni
sui possibili meccanismi
molecolari alla base degli
effetti biologici causati
dai nanomateriali.
Forniscono informazioni
sulla
tossicocinetica,
tossicodinamica e sui
possibili effetti tossici dei
nanomateriali su diversi
sistemi d’organo.
Shafiri e coll. Chem Soc Rev, 2012
Tossicità dei nanomateriali : studi in vitro
Differenti tipologie di nanomateriali sono in grado di indurre effetti
citotossici, infiammatori e genotossici in colture cellulari.
Lo stress ossidativo è risultato tra i meccanismi responsabili di tali effetti,
come dimostrato dall’aumento dei livelli intracellulari dei radicali liberi
dell’ossigeno, dall’incrementata ossidazione delle molecole biologiche e
dalla maggiore attività dei sistemi enzimatici antiossidanti.
Singh e coll. Biomaterials, 2009
Tossicocinetica dei nanomateriali : studi in vivo
Numerosi studi in vivo
hanno
dimostrato
la
capacità
di
diversi
nanomateriali di essere
assorbiti attraverso la via
inalatoria
o
gastrointestinale.
Infatti, una volta inalati o ingeriti, sono in grado di attraversare l’epitelio
polmonare e gastrointestinale e di distribuirsi, mediante la circolazione
sanguigna o linfatica, a diversi organi e tessuti: polmone, fegato, reni,
cuore, organi riproduttivi, sistema nervoso centrale, milza e tessuto osseo,
nei quali possono determinare effetti avversi per la salute
Landsiedel e coll., Arch Toxicol. 2012
Tossicocinetica dei nanomateriali : studi in vivo
Alcuni nanomateriali ingegnerizzati possono raggiungere il sistema
nervoso anche mediante un meccanismo di trasporto trans–sinaptico, dopo
essere state assorbite dalle terminazioni nervose della mucosa nasale,
accumulandosi particolarmente nel bulbo olfattorio e nell’ippocampo.
Oberdörster e coll., 2004; Wang e coll., 2008.
Tossicocinetica dei nanomateriali : studi in vivo
?
Un’altra potenziale via di
assorbimento dei
nanomateriali ingegnerizzati
è quella cutanea.
Tuttavia, i risultati al riguardo
sono contrastanti e non è
ancora chiaro se i
nanomateriali siano in grado
di attraversare l’epirdermide
A supporto di questa possibilità vi sono i risultati di alcuni studi che dimostrano la
capacità di alcuni nanomateriali ingegnerizzati di danneggiare i cheratinociti
umani. Infatti, l’iniziale danno anatomico a carico dell’epidermide consentirebbe
successivamente il passaggio nel derma dei nanomateriali ingegnerizzati e
conseguentemente il loro assorbimento
Landsiedel e coll., 2012; DeLouise, 2012; NIOSH 2012
Tossicocinetica dei nanomateriali : studi in vivo
Nonostante le informazioni relative al potenziale metabolismo a cui sono
sottoposti i nanomateriali siano limitate, nella maggior parte dei casi questi
xenobiotici non vengono metabolizzati.
Landsiedel e coll., 2012
I nanomateriali possono
essere eliminati mediante
l ’ emuntorio renale che
nella bile attraverso la via
gastrointestinale .
Landsiedel e coll., 2012
Dziendzikowska e coll., 2012
Effetti dei nanomateriali: l’apparato respiratorio
Oberdörster e coll. Environ Health Perspect, 2005
Effetti dei nanomateriali:l’apparato respiratorio
Oberdörster e coll. Environ Health Perspect, 2005
Effetti dei nanomateriali: l’apparato respiratorio
Gli effetti avversi a carico del polmone sono tra quelli maggiormente
studiati in vivo ed evidenziano l’induzione di un processo infiammatorio, la
presenza di danno tissutale, di stress ossidativo e di fibrosi.
Reazione
infiammatoria
nel
liquido di lavaggio
broncoalveolare
di
ratti trattati per via
intratracheale
con
TiO2-NPs
Nemmar e coll., 2008
Granulomi multifocali nel tessuto
polmonare di un ratto instillato per
via intratracheale con 1 mg/kg di
nanotubi di carbonio e analizzato un
mese dopo il trattamento.
Warheit e coll., 2004
Effetti dei nanomateriali: il sistema cardiovascolare
Il razionale per la valutazione dei possibili effetti cardiovascolari delle
nanoparticelle ingegnerizzate deriva dalla conoscenza della stretta
associazione tra elevati livelli del particolato atmosferico di
dimensioni nanometriche (particelle ultrafini) ed eventi
cardiovascolari quali l’ictus, l’infarto del miocardio, l’aritmia e la
morte improvvisa.
Mossman e coll. Particle and Fibre Toxicology, 2007
Alcune componenti chimiche delle particelle ultrafini sono analoghe a
quelle delle nanoparticelle ingegnerizzate.
Donaldson e coll. Occ Environ Med 2001
Effetti dei nanomateriali: il sistema cardiovascolare
I potenziali meccanismi attraverso cui le nanoparticelle ingegnerizzate
potrebbero determinare effetti sfavorevoli sull ’ apparato
cardiovascolare sono:
Effetto diretto: conseguente alla capacità di oltrepassare il parenchima
polmonare e giungere a contatto con cellule (es. cellule endoteliali e
piastrine) e con prodotti solubili (es. proteine della coagulazione)
rilevanti ai fini del possibile instaurarsi del danno cardiovascolare.
Effetto indiretto: secondario alla bio-persistenza delle particelle a livello
polmonare con conseguente:
 persistente processo infiammatorio cronico locale;
 rilascio nella circolazione generale di mediatori infiammatori;
 persistente infiammazione sistemica di lieve entità.
Ross e coll. N Engl J Med, 1999
Effetti dei nanomateriali: il sistema cardiovascolare
Soluzione salina
La presenza di infiammazione
cronica
è
un
fattore
di
predisposizione all’aterosclerosi e ai
conseguenti eventi acuti (infarto del
miocardio ed ictus) correlabili con
questo processo degenerativo.
Nanotubi di carbonio a
parete singola
Ateroma nell’aorta di topi trattati con nanotubi di
carbonio a parete singola (20 mcg/topo a
settimane alterne per 8 settimane)
Ratti trattati con 50 mcl di nanoparticelle d’oro (50 nm) per via intraperitoneale per 3 giorni: foci
emorragiche con stravaso di globuli rossi; vacuolizzazione citoplasmatica indicante un effetto tossico sul
tessuto miocardico.
Li et al., 2007; Abdelhalim, 2011
Effetti dei nanomateriali: il sistema nervoso centrale
A livello del sistema nervoso centrale, il principale meccanismo di tossicità
è rappresentato dall’induzione di un importante stress ossidativo e dalla
modulazione dell’espressione di molteplici geni coinvolti nella risposta
infiammatoria.
Il trattamento di topi con nanoparticelle di TiO2
(80 nm) somministrate mediante instillazione
intranasale, ha evidenziato che:
Arrangiamento irregolare dei neuroni
nel bulbo olfattorio
 Le nanoparticelle possono raggiungere il SNC
mediante un meccanismo di trasporto trans–
sinaptico accumulandosi preferenzialmente nel
bulbo olfattorio e nell’ippocampo;
 L ’ esposizione a nanoparticelle determina un
aumento dello stress ossidativo, della risposta
infiammatoria ed un significativo incremento dei
livelli cerebrali del Tumor Necrosis Factor alfa
(TNF-α) e dell’interleuchina 1-beta.
Wang e coll., 2008
Effetti dei nanomateriali: il sistema immunitario
Chang. J Autoimmun,
2010
Effetti dei nanomateriali
Le attuali informazioni riguardanti gli effetti tossici causati dai
nanomateriali ingegnerizzati provengono esclusivamente da studi in
vitro ed in vivo.
Infatti, a causa della loro recente produzione e diffusione e delle
oggettive difficoltà tecniche per la valutazione dell’esposizione, non
sono ancora disponibili studi epidemiologici ed informazioni
riguardanti gli effetti avversi dei nanomateriali ingegnerizzati su
popolazioni esposte.
European Commission, 2012
La tossicità dei nanomateriali
sull’uomo
Nanoparticelle: quale sicurezza?
Case reports
IL CASO CLINICO
MANSIONE
LAVORATIVA
Dispnea e rash
cutaneo associato a
intenso prurito in 7
lavoratrici (18-47 aa;
in abs) impiegate
presso uno
stabilimento di
pittura.
•Caricamento di
estere poliacrilico in
macchinario per la
pittura spray di
superfici di
polistirene.
•Riscaldamento,
asciugatura e al
maneggiamento dei
prodotti trattati.
Song e coll., 2010
Tachipnea, cianosi e
iperpiressia in
lavoratore (38 aa, in
abs) addetto a
processi ad arco
metallico.
•Rivestimento di
cuscinetti di turbine
con Nickel (Ni)
spray.
TEMPO DI
ESPOSIZIONE
5-13 mesi
(8-12
ore/giorno)
90 minuti senza
DPI
Phillips e coll., 2010
Dolore addominale,
perdita di peso e
diarrea in impiegata
(33 aa)
•Lavori d’ufficio;
•Utilizzo stampante
laser (70 fogli
stampati/giorno).
3 anni
(full time)
IL POSTO DI
LAVORO
OUTCOME DEI
PAZIENTI
•Area di circa 70
m2, con una sola
porta senza
finestre;
•Sistema di
aspirazione del
macchinario non
funzionante;
• NPs di ~30 nm
nell’estere e nelle
polveri.
•Due decessi per
insufficienza
respiratoria a 18 e 21
mesi dall’insorgenza
dei sintomi
•Effusioni pleuriche
all’Rx del torace.
•Ricostruzione
delle condizioni di
lavoro: Ni
particolato in
prossimità
dell’operatore: 382
mg/m3 (maggior
parte NPs ~50 nm).
•Decesso per ARDS 13
gg post esposizione;
•Consolidamento
polmonare, necrosi
cardiaca;
•Ni urinario: 780µg/L
•Stampante laser
sulla scrivania
della lavoratrice;
•Altre 8 stampanti
nello stesso ufficio.
•Morbo di Crohn
all’istologia del colon.
Theegarten e coll., 2010
Case reports: riscontro di nanomateriali nei tessuti e
liquidi biologici
Nanoparticelle nel liquido di lavaggio
broncoalveolare (diametro 30 nm) e nel
citoplasma di una cellula dell’ epitelio
polmonare.
Song e coll., 2010
Nanoparticelle di Nickel (4-25 nm di
diametro) nei macrofagi del tessuto
polmonare .
Phillips e coll., 2010
Riscontro alle biopsie peritoneali. di
nanoparticelle di carbone del
diametro di 31-67 nm.
Theegarten e coll., 2010
Discussione
Criticità degli studi
•
•
•
•
•
Relazione causale non
dimostrata;
Mancanza di un adeguato
monitoraggio ambientale;
Informazioni indirette relative
all’esposizione professionale;
Assenza di un’appropriata
caratterizzazione delle NPs;
Difficoltà a stabilire la fonte delle
nanoparticelle.
Song e coll., 2010
Phillips e coll., 2010
Wensing e coll., 2011
Domande aperte
Gli effetti riscontrati nei pazienti sono
causati da specifici nanomateriali o
dai nanomateriali in genere?
E’ possibile considerare questi casi
come casi isolati o è ipotizzabile che
possano verificarsi episodi simili?
Quali potrebbero essere gli effetti su
altri lavoratori che impiegano
analoghi nanomateriali nella loro
attività?
Quali sono gli effetti di esposizioni a
nanomateriali nel lungo termine?
L’impatto delle nanoparticelle
sull’ambiente di lavoro
Potenziale esposizione
professionale a NPs
Schulte e coll, Scan J Work Environ Health, 2008
Esposizione nei processi produttivi intenzionali di
nanomateriali
PROCESSI DI
SINTESI
RISCHI POTENZIALI DI
INALAZIONE
RISCHIO CUTANEO
POTENZIALE, RISCHIO DI
INGESTIONE
In aria
Dispersione diretta dal reattore;
Recupero del prodotto;
Lavorazioni successive al
recupero e imballaggio
Contaminazione da particelle
aerodisperse nell’ambiente di lavoro;
Manipolazione del prodotto;
Pulizia/manutenzione dell’impianto.
Sul substrato
Recupero del prodotto;
Lavorazioni successive al
recupero e imballaggio.
Contaminazioni da polveri asciutte
nell’ambiente di lavoro;
Manipolazione del prodotto;
Pulizia/manutenzione dell’impianto.
Colloide
Sospensione
liquida
Essiccamento del prodotto;
Lavorazione e travaso.
Travaso/contaminazione
dell’ambiente di lavoro;
Manipolazione del prodotto;
Pulizia/manutenzione dell’impianto.
Attrito
meccanico
(TOP DOWN)
Sospensione
liquida
Essiccamento del prodotto;
Lavorazione e travaso.
Travaso/contaminazione
dell’ambiente di lavoro;
Manipolazione del prodotto,
Pulizia/manutenzione dell’impianto.
Da fase
gassosa
B
O
T
T
O Da fase
M vapore
U
P
FORMAZIONE
DI NPs
INAIL, Libro bianco: nanotecnologie e nanomateriali nel mondo, 2011
Aerodispersione di nanomateriali incidentali ed
ingegnerizzati
PROCESSO
FONTE/ATTIVITA’ SPECIFICA
Processi a caldo
• Raffinazione dei metalli;
• Fusione dell’acciaio, dell’alluminio e del ferro;
• Galvanica;
• Taglio metalli mediante torcia termica e laser;
• Rivestimento mediante spray termico; applicazione di cere a caldo;
• Saldatura; cottura.
Combustione
• Motori diesel, a benzina e con combustibili gassosi;
• Impianti di riscaldamento a gas;
• Inceneritori
Aerosol negli
ambienti indoor
• Formazione di aerosol per reazione fra emissioni in fase gas/vapore da macchine
d’ufficio, materiali per la pulizia.
Processi meccanici
• Processi di rettifica, molatura, affilatura, levigatura, e lavorazioni con utensili in
genere; trapanatura ad alta velocità.
Generazione di
particolato da
processi a fiamma
• Produzione di nero di carbone; silice carbonizzata; TiO2 ultrafine;
• Produzione di allumina vaporizzata.
Manipolazione
materiali
Manipolazione di polveri di nanoparticelle;
Manipolazione di depositi colloidali secchi.
Nanotecnologie
Produzione di nanotubi;
Produzione in fase gassosa di nanoparticelle precostituite;
Manipolazione ed uso di nanoparticelle precostituite;
Aerosol di sospensioni, soluzioni e miscele di nanoparticelle precostituite.
Il “rischio”dell’esposizione a nanomateriali
Valutazione del
rischio
Gestione del
rischio
Rischio
Comunicazione
del rischio
Valutazione e
gestione
del rischio
NIOSH,
Approaches to Safe
Nanotechnology, 2009
Identificare le proprietà pericolose: quali?
Oberdörster e coll. J Intern Med, 2010
Valutazione dell’esposizione a nanomateriali
Monitoraggio ambientale
Monitoraggio personale (?)
Geraci e Castranova. WIREs Nanomed Nanobiotechnol, 2010
Nanoparticelle: quale monitoraggio biologico?
Bergamaschi. J Nanomat, 2012
Nanoparticelle: quale monitoraggio biologico?
Oberdörster e coll. Environ Health Perspect , 2005
La gestione del rischio da nanomateriali
Yokel e MacPhail. J occup Med Toxicol, 2011
Monitoraggio ambientale
dell’esposizione professionale a
nanomateriali: strumenti e
strategie
Il monitoraggio ambientale
Il monitoraggio ambientale è uno degli strumenti per tutelare la salute dei lavoratori
negli ambienti di lavoro.
Rappresenta un’indagine ricorrente e sistematica dei rischi presenti nell’ambiente
lavorativo.
Più precisamente il monitoraggio ambientale consiste nella misura e nella
valutazione degli agenti lesivi per la salute negli ambienti di lavoro e nella
valutazione dell’esposizione e dei rischi per la salute a essa associati
utilizzando appropriati limiti di riferimento.
Il monitoraggio ambientale
Monitoraggio
Ambientale
TUTELA della SALUTE e della
SICUREZZA dei LAVORATORI
Monitoraggio
Biologico
Sorveglianza
Sanitaria
Il monitoraggio ambientale dei nanomateriali
Appare quindi evidente, ai fini di un’adeguata protezione della salute dei
lavoratori e per ottenere una appropriata caratterizzazione e gestione del
rischio derivante dall’esposizione ai nanomateriali, la necessità di effettuare dei
monitoraggi ambientali in tutte le realtà lavorative in cui sia possibile ipotizzare
la presenza di questi xenobiotici.
Ciononostante, l’impiego di tale strumento, in relazione all’esposizione ai
nanomateriali, presenta molteplici problematiche, alcune di carattere pratico ed
altre derivanti dalla ancora scarsa conoscenza tossicologica delle nanoparticelle.
Il monitoraggio ambientale dei nanomateriali
Cosa misurare?
L ’ ampio utilizzo industriale dei nanomateriali deriva dalle peculiari
caratteristiche chimico – fisiche delle nanoparticelle.
Tuttavia, le stesse proprietà che rendono i nanomateriali unici da un punto
di vista chimico, fisico e biologico, rispetto a particelle di dimensioni
maggiori dello stesso materiale, sono verosimilmente responsabili dei
potenziali effetti tossici.
Ciononostante, le informazioni di cui attualmente disponiamo in merito
agli aspetti metrologici dei nanomateriali, che possono influenzare la loro
interazione con i sistemi biologici e conseguentemente determinare il loro
grado di tossicità e di pericolosità, sono ancora piuttosto limitate e
controverse.
Il monitoraggio ambientale dei nanomateriali
Cosa misurare?
Chimica
superficiale
Area superficiale
Solubilità in
acqua
Dimensione
Stato di
aggregazione ed
agglomerazione
Composizione
chimica
Concentrazione
numerica
Il monitoraggio ambientale dei nanomateriali
Come misurare?
Un ’ altra problematica, che non rende agevole l ’ effettuazione del
monitoraggio ambientale dei nanomateriali, è relativa al fatto che
attualmente non sono disponibili strumenti in grado di misurare
simultaneamente tutti i suddetti aspetti metrologici. Inoltre, le
caratteristiche di questi strumenti non ne consentono l ’ impiego per
eseguire monitoraggi ambientali basati sul campionamento personale.
Conseguentemente, qualsivoglia tentativo di valutare l’ esposizione ai
nanomateriali o alle nanoparticelle si deve basare su una strategia di
monitoraggio ambientale che contempli l’impiego di più strumenti e
tecniche di campionamento.
Il monitoraggio ambientale dei nanomateriali
Come misurare?
A questo proposito anche il National Institute for Occupational Safety and
Health (NIOSH) sottolinea il fatto che al momento attuale non esiste una
metodologia standardizzata e condivisa che permetta di valutare l’esposizione
al particolato aerodisperso nanometrico.
D’altro canto il NIOSH ribadisce la necessità di impiegare un approccio multi
strumentale che, mediante l’utilizzo di diverse tipologie di strumenti, sia in
grado di fornire informazioni sui principali parametri metrologici dei
nanomateriali.
A tal fine il NIOSH ha sviluppato la Nanoparticle Emission Assessment
Technique (NEAT) che rappresenta una strategia di campionamento per
determinare qualitativamente il rilascio di nanomateriali ingegnerizzati negli
ambienti di lavoro.
Il monitoraggio ambientale dei nanomateriali
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro dell’Università Cattolica
del Sacro Cuore
Negli ultimi anni, sulla base delle informazioni disponibili in letteratura e
seguendo le indicazioni operative di importanti organismi internazionali come il
NIOSH e l’Agenzia Europea per la Sicurezza e la Salute sul Lavoro, l’Istituto di
Medicina del Lavoro dell’Università Cattolica del Sacro Cuore ha elaborato e
messo in pratica una strategia di campionamento dei nanomateriali basata
sull’impiego contemporaneo di diversi strumenti e di molteplici tecniche di
analisi e misura.
.
Il monitoraggio ambientale dei nanomateriali
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro dell’Università Cattolica
del Sacro Cuore
Tale metodologia prevede di effettuare il monitoraggio ambientale dei
nanomateriali utilizzando i seguenti strumenti:
 Spettrometro portatile Grimm modello 1.109 in associazione con il
modulo NanoCheckTM 1.320 (Grimm Aerosol Technik, Ainring,
Germania);
 Impattore elettrostatico multi stadio a bassa pressione (ELPI, Dekati Ltd.
Tampere, Finlandia);
 Caricatore a diffusione Aerotrak 9000 (TSI Incorporated, Shoreview, MN,
U.S.A.).
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Spettrometro portatile Grimm modello 1.109
Lo spettrometro portatile Grimm modello 1.109 è in grado di rilevare in tempo
reale il particolato aerodisperso nell’intervallo compreso tra 0.22 e 34 µm.
Questo strumento è dotato di 31 canali dimensionali e fornisce la misura della
concentrazione numerica o della concentrazione di massa del particolato.
Tuttavia, la tecnologia sulla quale si basa il Grimm modello 1.109 (laser
scattering) non consente di rilevare efficientemente le particelle al di sotto di 0.1
μm. Per questo motivo il suddetto strumento viene impiegato in associazione
con il modulo Grimm Nanocheck 1320 il quale è in grado di effettuare il
conteggio in continuo delle nanoparticelle con diametro compreso tra 25 e 300
nm.
Pertanto, l ’ utilizzo combinato del Grimm modello 1.109 e del Grimm
Nanocheck 1320 consente di monitorare un intervallo dimensionale compreso
tra 25 nm e 34 µm.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Spettrometro portatile Grimm modello 1.109 + Nanocheck 1320
Spettrometro Grimm
modello 1.109
Concentrazione numerica e diametro medio
(Nanocheck 1320)
Modulo Nanocheck
1320
Collegamento al pc per monitoraggio
ambientale del nanoparticolato in tempo reale
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Spettrometro portatile Grimm modello 1.109 + Nanocheck 1320
Concentrazione di massa:
PM10, PM2.5, PM1, frazione inalabile, toracica e
respirabile.
Concentrazione numerica:
i 31 canali dimensionali del Grimm 1.109 e la
conta particellare del Nanocheck 1320.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Impattore elettrostatico multi stadio a bassa pressione (ELPI)
L’ELPI, basandosi sul principio della separazione inerziale e sulla carica delle
particelle, permette di eseguire in tempo reale la misura della distribuzione
dimensionale e della concentrazione numerica delle particelle aerodisperse.
La configurazione standard dell ’ impattore consiste in 12 stadi di
campionamento che permettono di effettuare la misura nell ’ intervallo
compreso tra 30 nm e 10 μm. Tuttavia, l’applicazione di un filter stage permette
di estendere il limite inferiore di campionamento fino ai 7 nm.
Un aspetto particolarmente interessante dell’ELPI risiede nella possibilità di
raccogliere il materiale campionato su appositi filtri (uno per stadio di
campionamento), garantendo quindi la possibilità di eseguire successivamente
delle analisi quanti – qualitative che permettono di ottenere informazioni
estremamente utili alla caratterizzazione del nanoparticolato.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Impattore elettrostatico multi stadio a bassa pressione (ELPI)
Charger
Impattore elettrostatico
multi stadio a bassa
pressione
Collegamento al PC per
monitoraggio ambientale
della concentrazione
numerica in tempo reale
Impattore multi stadio
Pompa con flusso
costante di 9.82 L/min
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Impattore elettrostatico multi stadio a bassa pressione (ELPI)
I 12 stadi di
campionamento
Impattore multi stadio
Posizionamento dei filtri (Teflon o policarbonato)
sugli stadi di campionamento
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Caricatore a diffusione Aerotrak 9000
Il caricatore a diffusione Aerotrak 9000 è in grado di misurare l’area superficiale
delle particelle, comprese in un intervallo tra 10 e 1000 nm. Questo parametro
metrologico è considerato estremamente importante ai fini della
caratterizzazione del rischio e della tutela della salute dei lavoratori esposti.
Nello specifico lo strumento fornisce la misura della superficie d’area delle
nanoparticelle che si depositano nella regione alveolare (modalità di
campionamento A) o nella regione tracheo – bronchiale (modalità di
campionamento TB) dei polmoni.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Caricatore a diffusione Aerotrak 9000
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
La strategia di campionamento
• Inizialmente viene eseguito un sopralluogo degli ambienti di lavoro al
fine di individuare tutte le potenziali fonti di esposizione a
nanomateriali e nanoparticelle;
• Le fasi del ciclo lavorativo precedentemente identificate sono sottoposte
ad un primo monitoraggio ambientale mediante l ’ impiego dello
spettrometro portatile Grimm modello 1.109 in associazione con il
modulo NanoCheckTM 1.320;
• Sulla base dei risultati forniti dallo strumento e confrontando i valori
ottenuti in assenza di attività lavorativa (valori di fondo) e durante lo
svolgimento dell’attività lavorativa si decide se proseguire l’indagine
ambientale utilizzando anche gli altri strumenti (una differenza del
25 % tra le due misure indica che l’attività lavorativa indagata è fonte di
un’importante esposizione a nanoparticolato);
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
La strategia di campionamento
• Nelle postazioni di lavoro in cui viene evidenziato un rischio di esposizione
significativo al nanoparticolato viene realizzato un secondo monitoraggio
ambientale impiegando l’ELPI ed il caricatore a diffusione Aerotrak 9000;
• In particolare il monitoraggio ambientale eseguito con l’ELPI prevede:
 Un primo campionamento breve della durata di circa 30 minuti in cui i
diversi stadi dell’impattore sono caricati con filtri in policarbonato per
poter successivamente eseguire un’analisi qualitativa mediante Scanning
Electron Microscopy (SEM);
 Al campionamento breve segue un campionamento lungo la cui durata
corrisponde al tempo di esposizione del lavoratore che sta svolgendo
l’attività lavorativa indagata. In questo caso vengono impiegati filtri in
Teflon che saranno poi sottoposti ad analisi quanti-qualitativa con
spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS)
per determinare in ciascuna frazione granulometrica la composizione
metallica ;
• Analisi dei filtri mediante SEM e ICP-MS.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
La strategia di campionamento
Sopralluogo degli
ambienti di lavoro
Grimm 1.109 +
NanoCheckTM
1.320
Se la differenza tra le
due misure eseguite è >
25 %
Se la differenza tra le due
misure eseguite è < 25 %
Non c’è esposizione
significativa
Analisi dei filtri in
policarbonato mediante SEM
Valutazione e
caratterizzazione
dell’esposizione
ELPI e Aerotrak
9000
Analisi dei filtri in Teflon
mediante ICP-MS
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Analisi SEM e ICP-MS
Analisi SEM
Analisi ICP-MS
La strategia di campionamento
Annotazioni particolari
• Gli strumenti vengono posizionati in corrispondenza delle diverse
postazioni di lavoro degli operatori in maniera tale da garantire un
monitoraggio ambientale il più rappresentativo possibile della reale
esposizione occupazionale;
• Durante l’esecuzione del monitoraggio ambientale personale tecnico
qualificato e specificatamente addestrato all’utilizzo degli strumenti
annota in un registro degli eventi qualsiasi accadimento, legato o meno
alla natura intrinseca dell’attività lavorativa indagata, che potrebbe
influenzare l’emissione dei nanomateriali (es. passaggio di muletti in
prossimità del punto di campionamento). Tali informazioni sono
essenziali per l’interpretazione dei risultati;
• Contestualmente al campionamento con gli strumenti summenzionati
viene effettuato anche un monitoraggio ambientale con metodo
gravimetrico del PM10 e del PM4. I risultati vengono impiegati per
verificare l’adeguatezza del monitoraggio ambientale eseguito con gli
strumenti a lettura diretta e per controllare la bontà dei dati ottenuti.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Risultati ottenuti e conclusioni
• L’approccio multi strumentale e la strategia di campionamento da noi
elaborata si sono dimostrati adeguati ed affidabili nell’individuare,
caratterizzare e gestire le eventuali fonti di esposizione a nanomateriali
(ingegnerizzati o incidentali) presenti in diversi ambienti di lavoro;
• L’utilizzo in – situ di più strumenti capaci di fornire informazioni su
diversi aspetti metrologici del nanoparticolato (concentrazione
numerica, massa, area di superficie) in combinazione con l’impiego di
diverse tecniche analitiche off – line dei campioni (SEM e ICP-MS)
rappresentano la migliore soluzione, attualmente disponibile, per
realizzare una corretta valutazione del rischio derivante
dall’esposizione professionale a questi xenobiotici;
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Risultati ottenuti e conclusioni
• Negli ambienti di lavoro in cui si ipotizza la presenza di
nanoparticolato l’applicazione di misure di prevenzione e protezione
basate esclusivamente su limiti espositivi derivati dalla concentrazione
di massa potrebbero non essere sufficienti a proteggere la salute dei
lavoratori;
• Infatti, i risultati dei monitoraggi ambientali da noi effettuati hanno
evidenziato che, rispetto alle particelle con dimensioni superiori ai 100
nm,
la
concentrazione
numerica
delle
nanoparticelle
è
significativamente maggiore, mentre la loro concentrazione di massa è
praticamente trascurabile;
• Conseguentemente, nella realizzazione del monitoraggio ambientale del
particolato aerodisperso in questi ambienti di lavoro, appare evidente la
necessità di prendere in considerazione, oltre alla massa, anche
differenti parametri metrologici quali la concentrazione numerica e
l’area di superficie;
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Risultati ottenuti e conclusioni
• Un aspetto particolarmente interessante dell’impiego di strumenti a
lettura diretta è relativo alla possibilità di identificare i possibili fattori
in grado di influenzare significativamente l ’ emissione del
nanoparticolato. Infatti, l ’ osservazione di picchi espositivi in
corrispondenza di particolari eventi, registrati dall ’ operatore dello
strumento, permette di individuare le cause responsabili di esposizioni
inaspettate, accidentali o semplicemente più elevate rispetto alla media
del campionamento;
• Tale opportunità ha delle importanti ripercussioni dal punto di vista
pratico in quanto consente di implementare le misure di prevenzione e
protezione intervenendo direttamente e specificatamente su tutti i
fattori, intrinseci ed estrinseci all’attività lavorativa, che aumentano
l’esposizione professionale dei lavoratori.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Grimm 1.109 con modulo Nanocheck 1320
INDUSTRIA METALMECCANICA
Attività lavorativa indagata: SABBIATURA
OSSERVAZIONI:
•Aumento dell ’ esposizione provocato
dalla perdita nel sistema di raccolta della
sabbia impiegata per l’attività lavorativa;
•Il
picco
isolato
è provocato
dall’ apertura repentina dello sportello
della macchina sabbiatrice (usualmente
per l ’ introduzione dei materiali da
sottoporre a lavorazione l ’ operatore
attende qualche minuto prima di aprire
lo sportello).
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
Grimm 1.109 con modulo Nanocheck 1320
INDUSTRIA METALMECCANICA
Attività lavorativa indagata: SABBIATURA
OSSERVAZIONI:
•Concentrazione numerica maggiore
all’inizio del campionamento (Possibili
cause: introduzione dei materiali da
sottoporre all ’ attività lavorativa nella
macchina
sabbiatrice;
cabina
di
sabbiatura non isolata con porte
scorrevoli aperte; presenza di correnti di
aria con conseguente risospensione delle
particelle ultrafini);
•Presenza
di
picco
provocato
dall’ apertura repentina dello sportello
della macchina sabbiatrice;
•Diametro medio della
campionate = 83 nm.
particelle
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
ELPI
INDUSTRIA METALMECCANICA
Attività lavorativa indagata: SALDATURA e
MOLATURA
OSSERVAZIONI:
L ’ attività di saldatura e molatura
espone i lavoratori ad un rischio
maggiore quando viene eseguita da
più operatori simultaneamente in
quanto il sistema di aspirazione
localizzato non è in grado di agire
efficacemente su tutti i punti in cui
viene effettuata la lavorazione.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
ELPI
INDUSTRIA METALMECCANICA
Attività lavorativa indagata: BRASATURA
OSSERVAZIONI:
L’attività di brasatura veniva svolta
su un bancone di lavoro dotato di
un potente sistema di aspirazione
localizzato.
Il picco di esposizione osservabile
nel
grafico
dei
risultati
corrisponde ad un periodo di
campionamento di circa cinque
minuti in cui il sistema di
aspirazione non è stato in
funzione.
L’esperienza dell’Istituto di Medicina del Lavoro
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
AEROTRAK
INDUSTRIA METALMECCANICA
Attività lavorativa indagata: BRASATURA
OSSERVAZIONI:
Lo stesso picco espositivo è stato
rilevato dall’Aerotrak;
Modalità di campionamento A
(deposizione nella regione alveolare
dell’albero respiratorio).
Valutazione e gestione del rischio da
esposizione a nanomateriali
ingegnerizzati nei laboratori di ricerca
Valutazione e gestione del rischio da nanomateriali
nei laboratori di ricerca
L’esposizione occupazionale ai nanomateriali ingegnerizzati coinvolge
soprattutto i lavoratori impiegati nel settore della ricerca scientifica e
della ricerca tecnologica per la produzione e l’impiego degli stessi in
ambito industriale.
Per quanto il settore della ricerca scientifica, l ’ esposizione ai
nanomateriali ingegnerizzati può avvenire nei laboratori di ricerca
universitari o di organismi scientifici.
Nel settore industriale, invece, l’esposizione riguarda prevalentemente
gli operatori dei laboratori delle start–up companies e cioè di quelle
aziende che si occupano della valutazione pilota e dello studio
dell’applicazione tecnologica dei nanomateriali ingegnerizzati.
Valutazione e gestione del rischio da nanomateriali
nei laboratori di ricerca
Una corretta impostazione della valutazione e della gestione del rischio
derivante dall’esposizione ai nanomateriali ingegnerizzati nei laboratori
di ricerca dovrebbe comportare l’inclusione di tale rischio espositivo
all’interno del Documento di Valutazione dei Rischi aziendale (DVR).
I nanomateriali ingegnerizzati sono a tutti gli effetti delle sostanze
chimiche e pertanto, come previsto dal Titolo IX, capo I del Decreto
Legislativo 81 del 9 aprile 2008 e s.m.i., il datore di lavoro ha l’obbligo
di valutarne il rischio.
Valutazione e gestione del rischio da nanomateriali
nei laboratori di ricerca
Nell’ambito della valutazione del rischio da nanomateriali sarà necessario:
Identificare le proprietà pericolose dei nanomateriali;
Valutarne l’esposizione;
Pianificare misure di controllo dell’esposizione;
Individuare le figure professionali che svolgono la loro mansione lavorativa
all’interno del laboratorio di ricerca;
Identificare efficaci procedure di informazione, formazione ed addestramento
dei lavoratori in relazione al rischio;
Pianificare programmi di sorveglianza sanitaria per i lavoratori esposti.
Il datore di lavoro nell’adempiere all’obbligo di valutazione del rischio si deve avvalere
della collaborazione del Servizio di Prevenzione e Protezione e di diverse figure
professionali tra cui svolge un ruolo di primaria importanza il medico competente
nominato dell’azienda.
Valutazione dell’esposizione a nanomateriali nei
laboratori di ricerca
 Un ’ adeguata valutazione dell ’ esposizione dovrebbe innanzitutto
identificare tutte le possibili fonti di emissione dei nanomateriali
ingegnerizzati presenti nel laboratorio di ricerca.
 È necessario effettuare un ’ attenta analisi delle attività lavorative ed
individuare i ricercatori che le svolgono che potranno contribuire alla
valutazione delle caratteristiche espositive delle diverse fasi lavorative.
 È essenziale una scrupolosa revisione dei processi e dei cicli lavorativi
(compreso lo stoccaggio dei materiali e la loro movimentazione) all’interno
del laboratorio.
 Il sopralluogo degli ambienti di lavoro permette di identificare tutte le
potenziali fonti di emissione e le attività lavorative a rischio di esposizione.
Valutazione dell’esposizione a nanomateriali nei
laboratori di ricerca
Le principali attività lavorative a rischio di esposizione a nanomateriali
ingegnerizzati nei laboratori di ricerca sono rappresentate dal:
Ricevimento, disimballaggio e consegna dei materiali;
Attività di laboratorio (sintesi, controllo analitico e di qualità);
Attività di gestione e pulizia dei laboratori;
Immagazzinamento, imballaggio e spedizione dei nanomateriali
ingegnerizzati;
Raccolta e gestione dei rifiuti.
Valutazione dell’esposizione a nanomateriali nei
laboratori di ricerca
La valutazione dell’esposizione ai nanomateriali in tali attività
deve essere effettuata analizzando i principali parametri in grado
di influenzare l’esposizione stessa:
Polverosità ambientale;
Tipo di processo lavorativo;
Quantità di materiale utilizzato;
Durata e frequenza dell’esposizione.
Valutazione dell’esposizione a nanomateriali nei
laboratori di ricerca
Nell’ambito della valutazione dei livelli espositivi ai nanomateriali
ingegnerizzati è importante ricordare che il NIOSH:
Per i nanotubi di carbonio e le nanofibre di carbonio raccomanda
un limite di esposizione (REL) di 7 μg/m3 di carbonio elementare
come media ponderata su 8 ore calcolata sulla concentrazione della
frazione respirabile;
Per il biossido di titanio ultrafine ha stabilito un REL di 0.3
mg/m3.
Contenimento dell’esposizione a nanomateriali
In considerazione delle limitate conoscenze relative ai potenziali effetti tossici
dell ’ esposizione ai nanomateriali ingegnerizzati, la gestione della possibile
esposizione agli stessi in ambito occupazionale deve essere impostata secondo il
“principio di precauzione”.
NIOSH, 2009
Contenimento dell’esposizione a nanomateriali
Un programma di gestione dell’esposizione a nanomateriali ingegnerizzati dovrà
includere una serie di interventi rivolti a:
 Eliminazione,
sostituzione
modificazione dei nanomateriali;
o
 Ingegnerizzazione dei processi di
lavoro per ridurre al minimo o
eliminare l’esposizione;
 Implementazione
del
controllo
organizzativo dell’esposizione al fine
di limitare l’entità o la durata della
stessa;
 Impiego di Dispositivi di Protezione
Individuale (DPI).
NIOSH, General Safe Practices for Working with Engineered Nanomaterials in Research Laboratories 2012
Contenimento dell’esposizione: ventilazione
I laboratori di ricerca sono ambienti di lavoro che richiedono un accurato
controllo della qualità dell’aria, parametri microclimatici costanti ed una
attenta gestione dei flussi aerei.
Sistemi di ventilazione centralizzati:
Riducono per diluizione la concentrazione dell’inquinante;
Generalmente sono inclusi nel sistema di ventilazione, di riscaldamento
e di aria condizionata della struttura in cui il laboratorio stesso è inserito.
Sistemi di aspirazione localizzati:
Aspirano i nanomateriali in prossimità
della loro fonte di emissione;
Le cappe chimiche di aspirazione sono
il principale dispositivo per la protezione
della salute degli esposti.
NIOSH, 2012
Organizzazione del lavoro
Organizzazione amministrativa del lavoro:
 Riduzione della durata del tempo di esposizione;
 Riduzione del numero delle persone esposte.
Perseguimento delle buone prassi di lavoro:
 Mantenere il laboratorio pulito e in ordine;
 Rimuovere prontamente dai piani di lavoro le attrezzature utilizzate
evitando accumulo di attrezzature e prodotti sul piano di lavoro
quando non sono più necessari;
 Non abbandonare materiale non identificabile nel laboratorio e
all'interno della cappa;
 Attenersi scrupolosamente alle specifiche procedure elaborate per le
singole lavorazioni;
 Non introdurre in laboratorio sostanze ed oggetti estranei alla attività
lavorativa;
 Raccogliere, separare ed eliminare in modo corretto i rifiuti chimici,
solidi e liquidi, prodotti in laboratorio.
Formazione ed informazione dei lavoratori
I lavoratori che svolgano attività lavorative che comportano esposizione a
nanomateriali devono essere informati sulle proprietà pericolose degli
stessi e sui possibili rischi derivanti da tale esposizione.
Saranno effettuate sia informazione che formazione sulle misure
preventive e protettive e sulle buone prassi lavorative relative alla
manipolazione, allo stoccaggio e allo smaltimento dei nanomateriali
ingegnerizzati o degli oggetti da questi contaminati al fine di eliminare o
minimizzarne l’esposizione.
L ’ appropriato impiego dei DPI e l ’ adeguata pulizia di superfici e abiti
contaminati dovranno essere oggetto di ulteriore informazione e formazione.
NIOSH 2009, 2012
Dispositivi di protezione individuale
I DPI rappresentano un ’ ulteriore misura di prevenzione e protezione dei
lavoratori che deve essere impiegata quando il controllo dell’esposizione non
può essere soddisfacentemente raggiunto mediante l’applicazione delle misure
tecniche ed organizzative di prevenzione dei rischi.
Respiratori
Guanti in nitrile o
comunque resistenti
alle sostanze
chimiche
Occhiali di sicurezza,
a maschera e/o
schermi facciali
Pantaloni lunghi e
maglia a maniche
lunghe, camici
impermeabili o
monouso
Scarpe chiuse a bassa
impermeabilità
NIOSH 2009, 2012
Respiratori
L’eventuale mancanza di adeguati sistemi ingegnerizzati di controllo
dell’esposizione o i possibili elevati livelli di esposizione nel corso di
operazioni di manutenzione o di eventi accidentali impongono l’impiego di
appropriati respiratori.
NIOSH, 2005; OSHA, 1992
Per le attività lavorative per cui è prevista la protezione delle vie respiratorie
sarebbe opportuno elaborare un programma operativo che includa:
Le procedure attuate per selezionare i respiratori;
Le valutazioni sanitarie e i test medici o di adattamento per i lavoratori
che necessitano dell’uso di respiratori;
Le procedure e la programmazione della pulizia, disinfezione,
conservazione, controllo, riparazione, rimozione o manutenzione del
respiratore;
La formazione dei lavoratori sui rischi respiratori cui possono essere
esposti e sul corretto impiego e manutenzione del respiratore;
Le procedure per valutare l'efficacia del programma per la protezione
delle vie respiratorie.
OSHA, 1999
Sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti a
nanomateriali
L’articolo 229, comma 1 del Decreto Legislativo 81 del 9 aprile 2008 e s.m.i.
stabilisce che “…sono sottoposti alla sorveglianza sanitaria di cui all’articolo
41 i lavoratori esposti agli agenti chimici pericolosi per la salute che
rispondono ai criteri per la classificazione come molto tossici, tossici, nocivi,
sensibilizzanti, corrosivi, irritanti, tossici per il ciclo riproduttivo,
cancerogeni e mutageni di categoria 3”.
L’articolo 224, comma 2 indica che “Se i risultati della valutazione dei rischi
dimostrano che, in relazione al tipo e alle quantità di un agente chimico
pericoloso e alle modalità e frequenza di esposizione a tale agente presente
sul luogo di lavoro, vi è solo un rischio basso per la sicurezza e irrilevante
per la salute dei lavoratori e che le misure di cui al comma 1 sono sufficienti
a ridurre il rischio, non si applicano le disposizioni degli articoli 225, 226, 229,
230”.
Sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti a
nanomateriali
Pertanto, secondo quanto previsto dal Decreto Legislativo 81/08 e
s.m.i., laddove sia possibile dimostrare che vi è solo un rischio basso
per la sicurezza e irrilevante per la salute dei lavoratori, decade
l’obbligo di eseguire la sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti.
Tuttavia, nel caso dell’esposizione ai nanomateriali ingegnerizzati,
non è possibile considerare con certezza il rischio come irrilevante
per la salute dei lavoratori.
Principio di precauzione
Sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti a
nanomateriali
L’applicazione di un adeguato controllo medico risulterebbe appropriato
anche nei confronti dei lavoratori esposti a nanomateriali ingegnerizzati
nei laboratori di ricerca.
Tuttavia la limitatezza delle informazioni disponibili relative alla
tossicologia, agli effetti avversi sulla salute ed ai potenziali organi
bersaglio dei nanomateriali non permette la definizione di specifici
protocolli di sorveglianza sanitaria.
Nell’eventualità in cui i nanomateriali ingegnerizzati siano composti da
sostanze chimiche per le quali sono previsti degli idonei protocolli di
sorveglianza sanitaria, sarebbe opportuno applicare tali protocolli anche
nel caso di esposizione alla sostanza chimica in forma nano-metrica.
Grazie per
l’attenzione