Tecniche di misura dell’esposizione a
nanomateriali nei luoghi di lavoro:
approccio multiparametrico
Riccardo Ferrante
INAIL – Research Area,
Dept. Of Occupational and Environmental Medicine
Epidemiology and Hygiene
Italy
Parametri da selezionare
Chimica
di
superficie
Concentrazione
Stato di
aggregazione
o
agglomerazione
Area
superficiale
Massa
Solubilità in
acqua
Dimensioni
Assessing exposure to airborne
nanomaterials: Current abilities
and
future requirements
ANDREW D. MAYNARD & ROBERT J.
AITKEN
Nanotoxicology (2007) 1(1), 26–41
Tiered Approach to an Exposure
Measurement and Assessment of
Nanoscale Aerosols Released from
Engineered Nanomaterials in
Workplace Operations
IUTA, BAuA, BG-RCI, VCI, IFA, TUD
Germany, August 2011
A Strategy for Assessing Workplace
Exposures to
Nanomaterials
Ramachandran G., Ostraat M., Evans
D. E., Methner M. M.,
O’Shaughnessy P. , D’Arcy J. , Geraci
C. L., Stevenson E., A. Maynard g & K.
Rickabaugh
Journal of Occupational and
Environmental Hygiene (2011) 8,
673–685
Conceptual model for assessment
of inhalation exposure to
manufactured
nanoparticles
Schneider T., Brouwer D. H.,
Koponen I. K., Jensen K. A.,
Fransman W., Duuren-Stuurman B.
V., Tongeren M. V. And E. Tielemans
Journal of Exposure Science and
Environmental Epidemiology
(2011) 21, 450–463
Concept to Estimate Regional
Inhalation Dose of Industrially
Synthesized Nanoparticles
Koivisto A.J., Aromaa M., Mäkelä
J.M. ,Pasanen P.,Hussein T.,Hämeri K
ACS nano (2012) 6, 1195–1203
Background
Caso studio
Monitoraggio dell’esposizione a nanozeoliti nei luoghi di lavoro
 Descrizione del nanomateriale:
 Denominazione:
LTA nanozeoliti
 Stato fisico:
polvere cristallina
 Composizione Chimica: NawAlxSiyOz
 Dimensioni:
70% < 100nm
SEM and TEM images of LTA nanozeolites
(Kihara et al, 2011. J. Biosci. Bioeng. 111(6): 725-730)
Approccio Multiparametrico
Campionameto
Personale
(massa)
Campionamento
Ambientale
(massa)
SIOUTAS
Concentrazi
one
nanoMOUDI
Concentrazione e distribuzione
dimensionale
(Mobilità elettrica)
Monitoraggio
COV e IPA
Monitoraggio
del
Background
Monitoraggio di IPA su
polveri
CPC
Area Superficiale (frazione A/Tr)
(Carica diffusa)
Monitoraggio
Ozono
FMPS
NSAM
Strumentazione di Laboratorio
Analisi Chimica
Spettrometria di Massa
Fiale Adsorbenti
Filtri
Studi Morfologici
ICP-MS
Analisi per
Immagini
GC-MS
FegSEM-EDX
Monitoraggio condizioni ambientali
In fase di Produzione
Una settimana
Background
Stazione Microclimatica
(BABUC)
BABUC A
9.00E+03
8.00E+03
7.00E+03
6.00E+03
5.00E+03
4.00E+03
3.00E+03
2.00E+03
1.00E+03
0.00E+00
1
1213
2425
3637
4849
6061
7273
8485
9697
10909
12121
13333
14545
15757
16969
18181
19393
20605
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
Background
Bacground
Production
Running Avg (µm²/cm³)
Production
dM/dlogDp [µg/m³]
9:35:48
9:56:48
10:17:49
10:38:48
10:59:48
11:20:48
11:41:48
12:02:48
12:23:48
12:44:48
13:05:48
13:26:48
13:47:48
14:08:48
14:29:48
14:50:48
15:11:48
Concentration (#/cm³)
Confronto Background-Produzione
CPC
Confronto Background-Produzione
FMPS [#/cm3]
9:26:18 AM
9:46:18 AM
10:06:18 AM
10:26:18 AM
10:46:18 AM
11:06:18 AM
11:26:18 AM
11:46:18 AM
12:06:18 PM
12:26:18 PM
12:46:18 PM
1:06:18 PM
1:26:18 PM
1:46:18 PM
2:06:18 PM
2:26:18 PM
2:46:18 PM
3:06:18 PM
9:25:18 AM
9:48:18 AM
10:11:18 AM
10:34:18 AM
10:57:18 AM
11:20:18 AM
11:43:18 AM
12:06:18 PM
12:29:18 PM
12:52:18 PM
1:15:18 PM
1:38:18 PM
2:01:18 PM
2:24:18 PM
2:47:18 PM
3:10:18 PM
Total Concentration [#/cm³]
Dati Preliminari
Confronto Background-Produzione
NSAM
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Background
Production
Confronto Background-Produzione
FMPS [µg/m3]
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Total Mass
Concentration
Background
Total Mass
Concentration
Production
Dati Preliminari
Confronto Dimensionale
Background-Produzione
Confronto percuntuale relativa
Background-Produzione
14
6000
12
Background
3000
Production
2000
10
8
Background
6
Production
453.2
339.8
254.8
191.1
143.3
107.5
80.6
60.4
45.3
34
25.5
19.1
14.3
2
10.8
0
8.06
4
6.04
1000
[nm]
0
6
Background-Produzione 10.8 nm
6000
Bacground
4000
Production
2000
60
1560
3060
4560
6060
7560
9060
10560
12060
13560
15060
16560
18060
19560
21060
0
dN/dlogDp [#/cm³]
8000
nm
Background-Produzione 93.1 nm
12000
10000
60
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Bacground
Production
60
1440
2820
4200
5580
6960
8340
9720
11100
12480
13860
15240
16620
18000
19380
20760
4000
% Relativa
5000
dN/dlogDp [#/cm³
dN/dlogDp [#/cm³]
7000
Risultati analisi FegSEM-EDX
NanoMoudi, piatto di campionamento S10: dimensioni nominali 56-100nm
Incremento del
segnale EDX per Si,
O2 e C negli aggegati
e nelle particelle
singole
C
O2
Courtesy of D. Lega and A. Antonini, INAIL
Si
Contributi Emissivi Particolari
2.00E+04
25
1.50E+04
20
1.00E+04
15
10
5.00E+03
5
0
5303
5350
5397
5444
5491
5538
5585
5632
5679
5726
5773
5820
5867
5914
5961
0.00E+00
FMPS
CPC
NSAM
7.00E+04
6.00E+04
5.00E+04
4.00E+04
3.00E+04
2.00E+04
1.00E+04
0.00E+00
[nm]
% Relativa
Garden activities
6.04
8.06
10.8
14.3
19.1
25.5
34
45.3
60.4
80.6
107.5
143.3
191.1
254.8
339.8
453.2
dN/dlogDp [#/cm³]
Compressed air
FMPS
CPC
NSAM
Aria Compressa-Decespugliatore
% Relativa
Aria Compressa-Decespugliatore
20000
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
9:46:31 AM
9:50:03 AM
9:53:35 AM
9:57:07 AM
10:00:39 AM
10:04:11 AM
10:07:43 AM
10:11:15 AM
10:14:47 AM
10:18:19 AM
10:21:51 AM
10:25:23 AM
10:28:55 AM
10:32:27 AM
10:35:59 AM
30
Running Avg
Total Concentration [#/cm³
35
Running Avg (µm²/cm³)
2.50E+04
Decespugliatore
Total Concentration [#/cm³
Aria Compressa
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Compressed air
Garden activities
nm
camp.fase solida 23_05
Volts (v)
Particle Size (nm)
0
5000
1e4
1.5e4
dN/dlogDp (#/cm³)
2e4 2.5e4 3e4 3.5e4
4e4
4.5e4 5e4
560
365
178
87
42
24
10
5.6
2
CH1
CH2
1
0
9:56:30 AM
10:06:30 AM
10:16:30 AM
Time
TOT IPA
2
42%
1
58%
10:26:30 AM
10:36:30 AM
10:46:30 AM
Conclusioni
Un approccio multi-parametrico permette di raccogliere dati utili per:
•
Una valutazione dell'esposizione professionale il più completa possibile
•
La distinzione del contributo dovuto al Background
•
L'identificazione delle fonti di emissione diverse dal processo di produzione
•
La valutazione delle influenze dovute al contributo esterno e ai parametri
climatici
I risultati delle misure in tempo reale devono essere integrati con i dati
delle analisi di laboratorio al fine di completare la valutazione dei dati
Ulteriori Informazioni
Dr. Sergio Iavicoli
[email protected]
Dr. Fabio Boccuni
[email protected]
Dr. Riccardo Ferrante
[email protected]
...Grazie per
l’attenzione!
INAIL – Research Area
Department of Occupational and
Environmental Medicine, Epidemiology
and Hygiene