ПЗ 1

Анализ менеджмента риска организации при изготовлении, применении

иутилизации технических наноматериалов

1.Контроль возможных рисков при использовании нанопорошков для создания условий безопасности на рабочем месте, идентификация, варианты анализа и измерения для осуществления оптимального контроля за поведением наночастиц.

Вдыхаемые частицы оседают в печени, сердце. При попадании частиц в кровообращение их мелкой пыли их атакуют макрофаги. Но из-за малых размеров наночастиц это часто не происходит. Макрофаги улавливают >

70нм. Обнаружена связь между частотой сердечнососудистых заболеваний, аллергией при увеличении концентрации наночастиц. Оказывать влияние на сердце могут и те частицы, которые остались в легких. Они воздействуют на рецепторы поверхностных пузырьков, связанных с вегетативной нервной системой и функцией сердечного ритма.

Сцелью минимизации воздействия на рабочих разработана программа по управлению рисками. 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.

Для обеспечения безопасности при производстве нанопродуктов рекомендовано:

1.Новое эффективное оборудование, чтобы сделать его менее опасным. Высокоэнергетическое оборудование – вакуумный аттритор. Вакуум позволяет исключить воспламенение порошка, а разработанные оптимальные режимы – регулировать дисперсность порошка с уменьшением пылеобразования.

2. Важнейший фактор контроля − это оценка концентрации наночастиц. Результаты мониторинга учитывают путем сравнения с ПДК.

При проведении санитарных (или гигиенических) исследований изучаются количественные зависимости влияния вредных факторов на организм человека. Взаимосвязи «доза-эффект» измеряются на основе наблюдений за определенной группой людей по данным медицинской статистики или по результатам специально организованных исследований. Такой подход позволяет установить связь между уровнями заболеваемости или смертности, с одной стороны, и техническими характеристиками продукции, формирующей определенный вид опасности − с другой стороны.

В качестве характеристики эффекта вредного фактора выбирается уровень заболеваемости за определенный период времени. Показатель уровень заболеваемости − это количество заболевших/количество людей в исследуемой группе. Необходимо разработать лечебно-профилактические мероприятия, направленные на сохранение здоровья работников.

Известно, что антиоксиданты, экранирования от источников загрязнения оказывают выраженный эффект нормализации обменных процессов, снижают активность перекисного окисления липидов.

Также для контроля безопасного воздействия наночастиц можно использовать технологию создания чистых помещений.

Существует несколько механизмов, которые отделяют частицы из воздушного потока.

1.Улавливание. Сетка, образованная переплетением волокон задерживает частицы, которые больше чем ячейки между волокнами.

2.Инерция. Из-за тяжелого веса частица пыли не способная следоватьзавоздушнымпотокомвуглахизадерживаетсявволокнаматериала фильтра.

3.Диффузия. Легкие частицы способны следовать за воздушным потоком между волокнами. Но когда частица касается волокна, она прилипает

кнему и задерживается в материале фильтра.

Воздухообмен в помещении можно значительно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их выделения. С этой целью технологическое оборудование, являющееся источником выделения вредных веществ, снабжают специальными устройствами, от которых производится отсосзагрязненноговоздуха.Такаявентиляцияназываетсяместнойвытяжкой. Местная вентиляция по сравнению с общеобменной требует значительно меньших затрат на устройство и эксплуатацию.

Организованная естественная вентиляция осуществляется аэрацией и дефлекторами и поддается регулировке.

При осуществлении производственных процессов в лабораториях в небольших количествах используются вытяжные шкафы. По мере увеличения количества образующихся, наночастиц мероприятия должны быть направлены, в первую очередь, на снижение степени распространения наночастиц в помещении.

Необходимо установить правила техники безопасности в соответствии с рисками и в целях снижения воздействия вредных факторов на рабочего или рабочих. Частицы можно собирать взрывозащищенным пылесосом, сконструированным из изолирующих материалов, снабженного заземлением или взрывным клапаном, препятствующим возникновению источников воспламенения (искр или статического электричества). Можно также использовать электрическое передвижное вакуумное очистное устройство с асинхронным электродвигателем (во избежание искрообразования).

Рекомендуется применять средства индивидуальной защиты. Хотя в настоящее время нет общепринятого руководства, основанного на научных данных, о выборе защитной одежды и других средств защиты от воздействия наночастиц, а также минимальное количество информации об эффективности существующих средств индивидуальной защиты, около 84 % работодателей требуют применения данных средств при работе с наноматериалами.

Для оценки применения средств защиты проводятся тесты по определению способности наночастиц проникать через различные материалы.

Методы тестирования могут быть подразделены на методы, аналогичные процессам, используемым при тестировании респираторов, и методы, не связанные с фильтрационными процессами.

Таким образом, управление рисками представляет собой поэтапную процедуру, основанную на логической последовательности, позволяющей постоянно повышать эффективность принятия решений, одновременно постоянно способствуя улучшению качества работы. Организации, эффективно управляющие своими рисками, имеют больше шансов достичь своих целей, притом с меньшими издержками.

2. Мероприятия, позволяющие управлять рисками от использования нанопорошков для здоровья человека.

Некоторые мероприятия, позволяющие управлять рисками от использования нанопорошков для здоровья человека:

−Использование высокоэнергетического оборудования. Например, вакуумногоаттритора,которыйпозволяетисключитьвоспламенениепорошка

ирегулировать дисперсность порошка с уменьшением пылеобразования.

−Оценка концентрации наночастиц. Результаты мониторинга учитывают путём сравнения с ПДК.

−Применение технологии чистых помещений. Воздухообмен в помещении можно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их выделения.

−Установка правил техники безопасности. Они должны быть разработаны всоответствиисрисками инаправленына снижение воздействия вредных факторов на работников.

−Использование средств индивидуальной защиты. Для оценки применения средств защиты проводятся тесты по определению способности наночастиц проникать через различные материалы.

−Разработка лечебно-профилактических мероприятий. Они направлены на сохранение здоровья работников.

3. Основные положения менеджмента риска при изготовлении, применении и утилизации технических наноматериалов и содержит руководство по разработке, внедрению и анализу менеджмента риска организации.

ГОСТ Р 56748.1-2015 устанавливает основные положения менеджмента риска при изготовлении, применении и утилизации технических наноматериалов и содержит руководство по разработке, внедрению и анализу менеджмента риска организации. Стандарт распространяется на технические наноматериалы, состоящие из нанообъектов (наночастиц, нановолокон, нанотрубок и нанопроволок) и агрегатов и агломератов этих нанообъектов, в том числе размерами более 100 нм. В стандарте к НОАА отнесены первичные наноматериалы и наноматериалы, входящие в состав других материалов, из которых может произойти их высвобождение в течение жизненного цикла, например во время переработки и утилизации.

Стратегия управления риском включает идентификацию опасностей, связанных с наноматериалами, их оценку и реализацию мер по снижению рисков. Для этого учитываются все этапы жизненного цикла материалов: от производства и использования до их утилизации.

Ключевым элементом является оценка экспозиции, которая проводится для определения вероятности и уровня воздействия на работников. Для минимизации рисков используются методы предотвращения воздействия, включая замену наноматериалов, модификацию процессов, изоляцию источников выделения наночастиц, а также внедрение технических и организационных мер защиты. Важную роль играют системы контроля состояния здоровья работников, измерения уровня загрязнений и использование средств индивидуальной защиты.

Руководство по разработке, внедрению и анализу менеджмента риска организации ориентировано на создание системного подхода к управлению рисками. В первую очередь, формируется структура менеджмента риска, в которую входят стратегии идентификации, оценки и управления рисками.

Документируются все процедуры, включая требования к оценке риска и применению защитных мер. Для повышения эффективности принимаются решения на основе собранных данных об опасности материалов, опыте эксплуатации, а также научных исследований. Особое внимание уделяется мониторингу и обновлению данных в свете новых сведений о свойствах наноматериалов.

Важной частью управления является информирование работников, обучение их безопасным методам работы с наноматериалами и контроль за соблюдением мер безопасности. Все действия должны быть регламентированы и сопровождаться регулярным анализом их эффективности. Таким образом, менеджмент риска охватывает все аспекты работы с наноматериалами, обеспечивая их безопасное использование в производственных и технологических процессах.

4. Виды технических наноматериалов, идентификация опасных наноматериалов и связанные с ними риски (потенциальные риски для здоровья человека при вдыхании наноматериалов при пероральном поступлении наноматериалов или их контакте с кожей, риски возгорания и взрыва наноматериалов).

Фуллерены − аллотропная форма углерода. Молекулы фуллеренов полностью состоят из углерода и имеют форму полой сферы. Структура фуллеренапохожанаструктуруграфитаисостоитизплоскихгексагональных, пента- и гептагональных углеродных ячеек, формирующих 3D-структуры. Фуллерен С60 − наиболее изученный фуллерен, также известный как «бакминстерфуллерен» или «бакиболл». Фуллерены химически стабильны и нерастворимы в воде. Фуллерены применяют для доставки лекарственных средств, хранения водорода и добавляют в материалы покрытий.

Углеродные нанотрубки (УНТ) − аллотропная форма углерода. УНТ имеют цилиндрическую форму и состоят из одного или нескольких слоев графена. У УНТ большое аспектное соотношение (соотношение между диаметром и длиной). В зависимости от числа слоев УНТ подразделяют на

одностенные (ОУНТ), двустенные (ДУНТ) и многостенные (МУНТ) УНТ. УНТ бывают диаметром от 1 нм (у ОУНТ) до 100 нм и более (у МУНТ). Длина УНТ может превышать несколько сотен микрометров. Промышленные наноматериалы, состоящие из УНТ, могут содержать другие аллотропные модификации углерода и наночастицы неорганических катализаторов.

Нанопроволока − нановолокно, имеющее единую кристаллическую структуру и являющееся проводником или полупроводником электрического тока. Нанопроволоки имеют диаметр несколько десятков нанометров и большое отношение длины к диаметру. Нанопроволоки изготавливают из различных материалов, например кобальта, золота, меди и кремния. Нанопроволоки применяют в качестве соединительных элементов в наноэлектронных, фотогальванических и сенсорных устройствах.

Квантовые точки − нанообъекты из полупроводниковых материалов размерами от 2 до 10 нм, обладающие электрическими, оптическими, магнитными и каталитическими свойствами. Квантовые точки содержат от 1000 до 100000 атомов и их рассматривают как среднее между протяженными/объемными структурами и одиночными молекулярными объектами. Фотоэлектрические свойства квантовых точек зависят от их размеров. Изменяя размеры квантовой точки, можно изменить длину волны испускаемого ею света. Квантовые точки применяют в катализаторах, рентгенографии, оптических и сенсорных устройствах.

Металлические и керамические наноматериалы. К данному виду наноматериалов относят металлические, включая оксиды металлов, и керамические наноматериалы в виде порошка, состоящие из наночастиц (например, двуокись титана и диоксид кремния, состоящие из ультрамелких частиц). Наночастицы металлических и керамических наноматериалов имеют небольшие размеры и могут образовывать агрегаты или агломераты. Наночастицы могут иметь композитный состав, например, являясь частицами «ядро-оболочка» (металлическое ядро и оксидную оболочку) или сплавами нескольких металлов. Для наноматериалов данного вида не требуется

устанавливать требования к размерам и формам наночастиц. Наноматериалы данного вида производят в больших, по сравнению с другими наноматериалами, объемах и применяют при изготовлении средств личной гигиены, парфюмерно-косметических изделий, композиционных материалов, пигментов, катализаторов, добавляют в материалы покрытий.

Технический углерод − вещество, состоящее из элементарного углерода в виде частиц, получаемое при неполном сгорании или термическом разложении газообразных или жидких углеводородных материалов в заданных условиях. Технический углерод изготавливают в виде порошка или гранул черного цвета и применяют в производстве шин, резины, изделий из пластмасс, красок и покрытий, используя такие его характеристики, как удельная площадь поверхности, размеры и структура частиц, цвет и электропроводность. Первичные частицы технического углерода имеют размеры не более 100 нм и образуют агрегаты размерами более 100 нм. Технический углерод − одно из самых востребованных промышленных химических веществ, изготавливаемых и потребляемых в мире.

Дендримеры − полимерные частицы, атомы которых образуют разветвленные структуры, симметричные относительно центральной части. Дендримеры монодисперсны и имеют большое число периферических функциональных групп. Дендримеры применяют для доставки лекарственных средств.

Наноглина − материал природного происхождения или специально изготовленный с заданными свойствами, состоящий из наночастиц слоистых минеральных силикатов. К наноглинам природного происхождения относят монтмориллониты, бентониты, каолиниты, гекториты и галлуазиты. К специально изготовленным наноглинам относят органомодифицированные глины, то есть глины, подвергшиеся катионному обмену с большими органическими молекулами, внедрение которых в межслоевое пространство частично или полностью нарушает структуру первичных слоев.

Наноматериал идентифицируют как опасный, если материал:

−включен в национальный перечень веществ, для которых установлены ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и предельно допустимые концентрации (ПДК) в рабочей зоне;

−отнесен в соответствии с Согласованной на глобальном уровне системой классификации опасности и маркировки химической продукции (СГС) к канцерогенным, мутагенным, крайне токсичным, токсичным, вредным, сенсибилизирующим (например, вызывающим профессиональное заболевание − бронхиальную астму), едким, раздражающим или токсическим для репродуктивной функции веществам;

−определен как опасный материал в паспорте безопасности с указанием информации о специфических опасностях, например, канцерогенности или мутагенности;

−включен в национальные или международные перечни опасных химических веществ.

При недостатке сведений о токсичности и отсутствии соответствующих данных в паспортах безопасности наноматериал, состоящий из НОАА, относят к потенциально опасным материалам.

Наночастицы, содержащиеся в воздухе промышленных предприятий, при вдыхании оказывают вредное воздействие на организм человека и животных. Эффект воздействия на органы дыхания зависит от экспозиционной дозы, физико-химических характеристик наночастиц и индивидуальной восприимчивости организма. Наночастицы вследствие большей удельной площади поверхности оказывают более выраженное негативное воздействие на органы дыхания, чем микрочастицы. Вдыхание работниками угольной пыли из воздуха рабочей зоны является причиной развития пневмокониоза и хронической обструктивной болезни легких, воздействие асбеста вызывает асбестоз, мезотелиому и появление злокачественных новообразований в легких. Установлена зависимость между загрязнениемвоздухананочастицамииповышеннымуровнемзаболеваемости

исмертности от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний в

наиболее уязвимых группах населения − среди пожилых людей и людей, имеющих предрасположенность к таким заболеваниям.

Регулярное воздействие наночастиц, содержащихся в окружающей среде, обычно не оказывает негативного влияния на организм человека. Риск возникновения и развития заболеваний в результате воздействия любого вещества возрастает с увеличением дозы. Токсичность наночастиц, особенно нерастворимых, зависит от показателей общей площади их поверхности. Токсичность наноматериалов, состоящих из нановолокон и УНТ, зависит от их физико-химических характеристик.

1. Потенциальные риски для здоровья человека при вдыхании наноматериалов.

Потенциальные риски для здоровья человека при вдыхании НОАА в зависимости от их характеристик подразделяют на следующие группы:

a) проникновение НОАА в недоступные для микрочастиц отделы биологических систем, благодаря размерам (НОАА проникают сквозь стенки клеток, попадают из легких в систему кровообращения и далее − во все органы; после осаждения НОАА в полости носа может произойти их перемещение в головной мозг);

b)высокая степень токсичности НОАА по сравнению с микрочастицами той же массы, благодаря большей удельной площади поверхности НОАА;

c)высокая степень токсичности НОАА по сравнению с микрочастицами, благодаря наличию у НОАА отличных от микрочастиц физико-химических и биологических характеристик;

d)осаждение и задержание в легких устойчивых к биодеградации и нерастворимых НОАА (УНТ, нанопроволоки) благодаря особым геометрическим параметрам — большому аспектному соотношению (соотношение между длиной и диаметром) (НОАА, осаждаясь и задерживаясь

влегких, вызывают воспалительные процессы и заболевания легких);