1407

в окружающую среду при контакте с воздухом и водой или вследствие механических повреждений.

Вуправлении отходами наноматериалов не учитываются твердые материалы, содержащие наноматериалы, в случае, если отсутствует возможность выделения ими наночастиц. При этом учитываются пыли и стружки, образующиеся при измельчении

ипомоле данных материалов [53].

Внастоящее время требования к утилизации базовых наноматериалов должны учитывать их характеристики. Если рассматриваемые материалы токсичны, как, например, серебро или кадмий, или представляет иную опасность, например, как легковоспламеняющиеся растворители или кислоты, очевидно, что при управлении отходами необходимо учитывать особенности данных материалов. Кроме того, многие наночастицы могут взаимодействовать с токсичными металлами. Наносферические материалы считаются огнеопасными веществами, поэтому даже наноматериалы на основе углерода должны собираться для предварительного определения характеристик опасности отходов.

Основой управления отходами, содержащими наноматериалы, является запрет на их размещение вместе с бытовыми отходами и на спуск в систему канализации.

При размещении отходов учитывается их состав, а также опасность / безопасность отходов в соответствии с существующими законодательными или иными актами.

При определении опасности наноотходов производится оценка материала по четырем свойствам: воспламеняемость, коррозионность, реактивность и токсичность. Воспламеняемость определяется с помощью специальных тестов, но, как правило, данным свойством обладают материалы с температурой вспышки менее 60 ºC. Такие материалы характеризуются способностью к самовоспламенению в определенных условиях, например при толчках. Коррозионностью обладают сильные кислоты и основания, которые могут разъедать контейнеры для хранения и транспортировки отходов. Реактивность характеризует материалы, неустойчивые при нормальных условиях, спо-

311

собные взрываться, выделять токсичные пары при нагревании, сжатии или попадании в водную среду. Токсичность веществ определяется посредством проведения специальных тестов. Кроме того, следует учитывать присутствие в наноматериалах веществ, токсичность которых известна, например, мышьяка, кадмия, свинца, серебра и селена. Смесь твердых отходов с опасными отходами также относится к опасным отходам.

Рассмотрим данную характеристику применительно к углеродным нанотрубкам. Не существует списка опасных отходов,

вкоторый были бы внесены углеродные нанотрубки. Тогда необходимо оценить опасность углерода как основного материала, используемого в их производстве. Углерод не относится к опасным веществам, тем не менее необходимо определить наличие свойств, обусловливающих опасность материала. Так, углеродные нанотрубки могут характеризоваться воспламеняемостью (проведение тестов), но с учетом существующих знаний о данном материале можно заключить, что они не обладают коррозионностью, реактивностью и токсичностью. Таким образом, углеродные нанотрубки не относятся к опасным отходам. Другая ситуация наблюдается при оценке наноточек, поскольку в их состав могут входить кадмий и селен. Если тесты показали присутствие в исследуемом материале токсичных элементов, то его отходы относятся к категории опасных отходов.

Отходы, содержащие наноматериалы, не представляющие опасности, размещаются в контейнеры, изготовленные из инертного материала.

Размещение отходов наноматериалов, представляющих опасность, проводится следующим образом:

1.Отходы помещаются во внутренний контейнер, выполненный из инертного материала. Контейнер плотно закрывается во избежание попадания отходов в окружающую среду.

2.Внутренний контейнер помещается в пластиковый пакет.

3.Внешний контейнер внутри заполняется абсорбентом для предотвращения негативных последствий утечки отходов

вслучае нарушения целостности внутреннего контейнера.

312

Необходимо использование стикеров с описанием содержащихся отходов и словами «содержит наноматериалы» на контейнерах. На рис. 13.4 показано, какая именно информация должна присутствовать на стикере. Также могут указываться известные ипредполагаемые свойства данных отходов. Если наноматериалы представлены в форме порошка, то должна быть приписка на стикере: «Частицы могут обладать повышенной активностью и токсичностью. Избегайтевдыханияиконтактаскожей».

Рис. 13.4. Образец стикера на контейнер для отходов, содержащих наноматериалы

Рис. 13.5. Контейнер для утилизации солнечных батарей

Сбор и утилизация осуществляется в соответствии с существующими правилами и требованиями в области обращения с отходами.

313

Наноматериалы считаются потенциально опасными. Отходы, содержащие опасные вещества в недопустимых количествах, должны быть утилизированы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к опасным отходам. В случае если определенный наноматериал сохраняется длительное время в неизменной форме, все потенциально загрязненные каркасы, основания и другие материалы должны быть утилизированы путем сжигания. Кроме того, загрязненные острые элементы отходов должны быть помещены в специальные контейнеры и утилизированы как биологически опасные отходы (рис. 13.5).

При утилизации отходов наночастицы серебра и меди могут представлять риск в качестве экотоксинов. Утилизация использованных солнечных панелей, в которых применяются полупроводниковые наноматериалы, также требует введения контроля для защиты рабочих и окружающей среды, поскольку многие из элементов, используемых в полупроводниках (кадмий, ртуть, селен), обладают химической токсичностью. На заключительном этапе жизненного цикла макромолекул наноматериалов существует лишь незначительная вероятность влияния на окружающую среду, что связано сих склонностью к деградации. Наиболее сложным является их отделение в установках для переработки отходов. Для отделения иидентификации макромолекул должны быть учтены следующие характеристики материалов:

–размер и форма материала (а также молекулярная масса);

–поливалентность;

–амфифильный характер;

–заряд;

–поверхностные функциональные группы;

–химическая формула.

В целом, в процессе сжигания наноматериалы, выполненные на основе углерода, полностью утилизируются. Традиционно процесс сжигания требует дополнительной очистки образующихся газов, которые могут содержать тяжелые металлы, хлорпроизводные вещества и другие загрязнители. В настоящее время существуют молекулярные системы сортировки, позволяющие выделять вредные газы из продуктов сгорания и также направлять их на дожигание.

314

14.КОНТРОЛЬ ЗА РИСКАМИ И УПРАВЛЕНИЕ ИМИ

Сучетом рассмотренных свойств наноматериалов и их особенностей можно выделить следующие приоритеты контроля

и оценки рисков, связанные с выявлением тех рабочих мест и операций, которые могут увеличить вероятность воздействия наночастиц.

С точки зрения охраны здоровья рабочих наноматериалы можно расположить следующим образом (от более предпочтительных к менее предпочтительным):

–твердые материалы, содержащие наноструктуры;

–твердые материалы, содержащие наноструктуры на поверхности;

–наночастицы, взвешенные в жидкости;

–сухие наночастицы, их скопления и агрегаты. Необходимо избегать проведения операций с наночастица-

ми на открытых воздушных пространствах. Если возможно, рекомендуется хранить наноматериалы в виде суспензий или в сухих формах в закрытых контейнерах.

Опасность наноматериалов может быть неизвестна или не установлена достоверно, поэтому необходимо учитывать потенциальную опасность материала для окружающей среды и здоровья человека.

Необходимость учета всех возможных путей попадания наноматериалов, включая поступления через дыхательную систему, кожу (в том числе слизистую оболчку), пищеварительную систему и через инъекции.

С целью минимизации воздействия на рабочих должна быть разработана программа по управлению рисками, которая должна рассматриваться как интегральная часть общей программы по охране труда на каждом предприятии и рабочем месте, где производятся или используются наноматериалы и продукты, содержащие наночастицы. Критическим элементом программы должна быть возможность предвидеть возникающие риски и их связь с изменениями в производственном процессе, использованием нового оборудования или материала. Это потребует посто-

315

янной оценки риска для рабочих за счет сбора информации о процессах и продуктах и последующей разработки возможных сценариев. Такая оценка должна представлять собой непрерывный циклический процесс, обеспечивающий выявление источников потенциального воздействия и определение возможностей решения связанных с этим проблем. Например, операции, связанные с работой с наноматериалами в виде аэрозолей и порошков, требуют большего внимание и более строго контроля, чем операции, осуществляемые с материалами в твердой или жидкой фазе. Элементы системы управления рисками должны включать руководства по внедрению инженерных мероприятий, инструктаж работников и подбор средств индивидуальной защиты. При контроле потенциального воздействия на рабочем месте можно использовать иерархический подход, основу которого составляет уменьшение возможной опасности (рис. 14.1).

Уменьшение опасности процесса

Замена процессов, представляющих высокую опасность, менее опасными процессами

Инженерные мероприятия

Обучение персонала, разработка специальных процедур

Средства индивидуальной защиты

Рис. 14.1. Иерархия мероприятий, направленных на снижение воздействия наноматериалов на рабочих

316

14.1. Уменьшение опасности процесса

Для обеспечения безопасности при производстве нанопродуктов необходимо:

1.Предложить новое эффективное производство, чтобы сделать его менее опасным. Связать нанопорошковый материал

вжидкой или твердой среде. Если это технически возможно, использовать дисперсии, композиции вместо нанопорошков. Регулярно проводить обслуживание оборудования.

2.Заменить опасный материал менее опасными или неопасными веществами.

3.Транспортировать сухие наноматериалы в закрытой таре.

4.Осуществлять мониторинг окружающей среды. Важнейший фактор контроля – оценка концентрации наночастиц. Результаты мониторинга следует интерпетировать путем сравнения с ПДК. Также необходимо учитывать химический состав, реакционную способность, растворимость, агрегациюиагломерацию.

5.Осуществлять административный контроль. Административный контроль – это политика, направленная на ограничение воздействия на работников наноматериалов. В целях снижения

риска аварий и воздействия профессиональных вредностей, а также облегчения внедрения оптимальных методов работы, основные административные меры служат для разработки

иобеспечения внедрения:

–программ информирования и обучения рабочих и их руководителей эффективному выполнению своей работы с учетом сопутствующих рисков, а также предупредительным мерам (охране здоровья, противопожарной и противовзрывной безопасно-

сти, ознакомлению с паспортами безопасности материалов и ярлыками, порядку действий при работе, эксплуатации оборудования, предупредительным мерам при производстве, обработке, транспортировке, упаковке, хранении и отгрузке наночастиц, в процессе чистки оборудования и рабочих мест, в процессе переработки отходов и в случае разлива, применению и техническому обслуживанию средств индивидуальной и коллективной

317

защиты, мерам безопасности на рабочем месте, личной гигиене, запрету на курение, прием напитков, пищи или нанесение косметики в рабочих зонах, аварийной готовности и т.д.);

–регулярных обновлений программы обучения и информирования, а также регулярной передачи сотрудникам в целях эффективного внедрения приемов охраны труда;

–оптимального порядка действий при работе с точки зрения минимизации образования и аэрозолизации наночастиц. Руководство обязано разъяснять данные правила, а также обеспечивать их понимание и применение;

–сокращения рабочих периодов;

–минимизации количества сотрудников, подвергающихся вредным воздействиям;

–мер, способствующих эффективной личной гигиене в пределах и за пределами рабочих мест; в числе иных мер необходимо установить умывальные раковины и душевые установки для мытья рабочих, особенно перед приемом напитков, пищи, курением или возвращением домой. В некоторых ситуациях желательно организовать раздевалки во избежание смешивания рабочей и уличной одежды. Наконец, рабочую одежду следует чистить способом, учитывающим риски, связанные с ее загрязненностью наночастицами; забирать ее домой не следует.

Все методы, с большой долей вероятности могущие стать причиной повторной аэрозолизации частиц, подлежат запрету (например, применение метлы или сжатого воздуха) при регулярном техническом обслуживании помещений либо после проливов или утечек.

Административные меры хорошо известны. Необходимо установить правила техники безопасности в соответствии с рисками и в целях снижения воздействия вредных факторов на рабочего или рабочих).

Одна из необходимых административных мер – подробное документирование всей информации, относящейся к аспектам охраны труда: указание опасностей, оценка рисков, описание средств контроля и определения эффективности, обучения и т.п.

318

В лабораториях нанотехнологий административный контроль может включать практику поддержания условий чистого помещения.

Системы управления рисками должны включать в себя руководства по внедрению инженерных мероприятий, инструктаж работников и подбор средств индивидуальной защиты [47].

14.2. Инженерные мероприятия

Если потенциальная опасность не может быть уменьшена, необходимо внедрение инженерного контроля. Тип контроля должен учитывать информацию о потенциально опасных свойствах рассматриваемого материала, его продуктов и полупродуктов. В свете имеющихся научных знаний об образовании, транспорте и накоплении аэрозолей к наноматериалам могут быть применены инженерные техники контроля, аналогичные тем, которые применяются дляснижениявоздействияаэрозолейвцелом.

Основу таких инженерных мероприятий составляет изоляция источника образования наночастиц от рабочих.

Оборудование чистых помещений с фильтрацией воздуха и установкой локальных систем вентиляции

Чистые помещения – это помещения, в которых так называемая исчислимая концентрация механических частиц определенного размера и, при необходимости, количество жизнеспособных микроорганизмов, взвешенных в воздухе, поддерживается в заданных пределах (рис. 14.2). Чистые помещения характеризуются исчислимой концентрацией частиц, или, иначе, количеством частиц в единице объема воздуха, причем численностью таких частиц в отдельно взятой единице объема воздуха чистых помещений. Чистые помещения отличаются от обычных, в которых чистота воздуха определяется исходя из массовой концентрации загрязнений в воздухе.

На основе этих критериев складываются ключевые требования к поддержанию чистоты в чистых помещениях и определению показателей чистоты, а также требования к контрольным

319

приборам и счетчикам частиц в воздухе. Необходимость применения чистых помещений продиктована тем, что персонал, технологическое оборудование и строительные конструкции в помещениях являются генераторами загрязнений, выделяя миллионы частиц. Чистое помещение, созданное в соответствии с международными стандартами, позволяет контролировать распространение частиц и обеспечивает производство продукции в чистой среде, поэтому особое внимание следует уделять соблюдению требований, предъявляемых к уровню чистоты в конкретном чистом помещении. Следует также понимать, что недостаточно создать собственно чистое помещение, обеспечивающее требуемый класс чистоты, – необходимо одновременно применять оборудование, выделяющее минимум загрязнений, одеть персонал в «непылящую» одежду для чистых помещений, обучить персонал правилам работы в чистом помещении и установить контроль за поведением и гигиеной персонала. В противном случае затраты на чистое помещение не имеют никакого смысла [50].

Рис. 14.2. Чистые помещения для производства порошков

Чистые помещения условно можно разбить на две большие группы: с однонаправленным потоком воздуха и турбулентно вентилируемые чистые помещения с неоднонаправленным потоком воздуха. Отметим, что под однонаправленным потоком име-

320