اقدامات حفاظت فردی در آزمایشگاه

۱- مقدمه

در توسعه‌ی مسئولانه‌ي هر فناوری، از جمله فناوری نانو، محافظت از کارکنان و همه‌ی افرادی که اولین بار در معرض محصولات این فناوری قرار می‌گیرند، اهمیت ویژه‌ای دارد. در یک ارزیابی جهانی، دانشمندان و مسئولان ۱۱ کشور در سمپوزیوم حمایت از سلامت کارگران حوزه‌ی فناوری نانو (رم، ۲۵ و ۲۶ فوریه ۲۰۱۵)، به بررسی آنچه که از سمیت احتمالی و خطرات ناشی از مواجهه با نانوذرات شناخته شده است، پرداختند و در نهایت تاکید کردند که ابهامات و سوالات زیادی درمورد ابعاد مشکلات مرتبط با نانوذرات وجود دارد [۱]. یافته‌ها نشان می‌دهد که کارکنان آزمایشگاه نانو، در مراحل مختلف تولید یا حمل و نقل مواد در معرض خطر نانوذرات قرار می‌گیرند. برخی از فعالیت‌ها مثل تمیز کردن رآکتور سنتز، بسته‌بندی مواد، دست زدن به نانوپودر خشک، کار کردن با نانومواد محلول بدون حفاظت فردی مناسب، سنتز نانوذرات در فاز گاز و در یک سیستم غیرمحصور، پتانسیل بیشتری برای مواجهه با نانوذرات دارد [۲].

در شرایطی که اتفاقات غیرقابل پیش‌بینی در آزمایشگاه‌های علمی حوزه فناوری نانو رخ می‌دهد، با وجود اعمال شیوه‌های کنترل اداری و مهندسی (مثل تهویه خروجی، هودهای شیمیایی، گلاو باکس و کابینت ایمنی زیستی)، استفاده از تجهیزات حفاظت فردی به عنوان مجموعه اقدامات کنترلی مستقل یا اغلب به عنوان سازوکار مکمل در کنار سایر روش‌های کنترلی، خطر قرار گرفتن در معرض نانومواد را به حداقل می‌رساند [۳]. در این مقاله، با توجه به استاندارد آژانس‌های بین‌المللی، انواع تجهیزات حفاظت فردی جهت مقابله با متداول‌ترین مسیرهای ورود نانوذرات به بدن معرفی می‌شود.

۲- اقدامات حفاظت فردی

اقدامات کنترلی با تجهیزات حفاظت فردی (PPE)، هرگز نباید به عنوان اولین خط دفاعی در برابر آلاینده‌ها درنظر گرفته ‌شود. در شرایط خاص، ممکن است استفاده از PPE، بسیار خطرساز باشد. برای مثال آسیب‌های شغلی مختلفی در اثر لغزیدن و افتادن مواد از دست به دلیل پوشیدن انواع مختلف دستکش، کاهش میدان دید با عینک‌های محافظ بزرگ و عدم استفاده از روش‌های کنترلی بالاتر، ممکن است به‌وجود بیاید. بنابراین امکان دسترسی و آشنایی با روش‌های کاربری صحیح تجهیزات حفاظتی برای کاهش مواجهه با نانوذرات ضروری است [۴].

۱-۲- محافظت از دستگاه تنفسی

با توجه به این که استشاق نانوذرات، رایج‌ترین مسیر نفوذ نانوذرات به بدن است، حفاظت تنفسی بیشترین توجه را در میان تجهیزات حفاظت فردی به خود اختصاص داده‌است. در کشور آمریکای شمالی، ماسک‌های تنفسی که کارایی عملکرد آن‌ها توسط سازمان $\mathrm{NIOSH}$^[۱]، آزمایش و تایید شده باشد، مجوز استفاده در آزمایشگاه‌های حوزه‌ي فناوری نانو دارند [۲]. علاوه بر کارایی فیلتراسیون، عوامل دیگری مثل مدت زمان مصرف یا میزان و دفعات استفاده نیز بر سطح حفاظت ماسک‌های تنفسی اثر می‌گذارد. همچنین، نانوذرات از میان کوچکترین شکاف یا درزهایی که در کنار بینی یا دهان به دلیل قرارگیری نامناسب ماسک برروی صورت ایجاد شده است می‌توانند عبور ‌کنند. بنابراین باید دقت داشته باشید که هرکدام از انواع ماسک‌ها، با مهروموم مناسبی مسیرهای تنفسی را پوشش داده باشند [۴].

مجموعه‌ی آزمایش‌هایی که محققان برای ارزیابی کارایی فیلترها و دستگاه تنفس طراحی کرده‌اند، از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:

۱) سیستم تولیدکننده‌ی آئروسل

۲) محفظه‌ی آزمایش

۳) سیستم شمارش‌گر ذرات 

۴) یک جریان‌سنج.

شکل ۱: نمایی از طراحی آزمایش برای بررسی کارایی فیلتراسیون تجهیزات حفاظت تنفسی [۲].

آئروسل نانوذرات از دستگاه مولد آئروسل به درون محفظه‌ی آزمایش که ماسک یا فیلتر مورد ارزیابی در آن قرار گرفته هدایت می‌شوند. در این حال، دستگاه شمارش‌گر ذرات و جریان‌سنج در سمت دیگر محفظه قرار دارند و با روش‌های مختلفی می‌توانند با اندازه‌گیری غلظت ذرات در فضای بدون فیلتراسیون بالای محفظه نسبت به فضای فیلترشده در قسمت پایین محفظه، کارایی فیلتراسیون تجهیزات تنفسی را محاسبه کنند [۲].

در گزارش‌ سازمان‌های مربوط، نتایج بازدهی انواع فیلتر و ماسک‌های تنفسی با نانوذرات نقره، سدیم کلرید، آئروسل گرافیت و لاتکس پلی استرن، با سرعت جریان ۸۵ لیتر بر ثانیه آزمایش شده‌است. میزان نفوذ نانوذرات از ماسک‌ها به نوع فیلتر، بار الکتریکی، ضخامت، کارآیی و همین‌طور شرکت سازنده‌ي فیلتر، بستگی دارد. نانوذرات با اندازه‌، شکل، بارالکتریکی و سرعت جریان مختلف، تحت تاثیر رطوبت بازدم، در میزان کارآیی فیلتراسیون ماسک‌های تنفسی نقش مهمی دارند. به عنوان مثال، بازده فیلتراسیون ذرات در اندازه‌های بین ۳ تا ۳۰۰ نانومتر با سرعت جریان بالای ۸۵ لیتر بر ثانیه، کاهش پیدا می‌کند، یا با این‌ که رطوبت هوای بازدم اثری در فیلترهای فیبر شیشه‌ای نشان ‌نداده ‌است، ولی با خنثی کردن بار الکتریکی فیلترهای باردار، کارایی فیلتراسیون را کاهش می‌دهد [۵].

در هنگام کارکردن با نانوپودرهای خشک یا درصورت عدم استفاده از کنترل‌های مهندسی مناسب، محافظت از مسیر‌های تنفسی بدن ضرورت بیشتری دارد [۶]. انتخاب تجهیزات حفاظت تنفسی باید مبتنی بر ارزیابی سطح خطر، خصوصیات فیزیکوشیمیایی، سمیت و غلظت آلاینده باشد [۵]. موارد حفاظت تنفسی رایج از این قبیل است:

۱-۱-۲- ماسک‌های جراحی

• ماسک‌های معمول جراحی پس از قرارگیری روی صورت، شل و یکبارمصرف هستند. بنابراین استفاده از آن، حفاظت مناسبی در برابر نانوذرات ندارد [۶]

۲-۱-۲- فیلتر مسیر تنفسی (FFR) ^[۲]

• فیلترهای مسیر تنفسی از متداول‌ترین ماسک‌های یکبارمصرف هستند. طبق گواهینامه NIOSH انواع مختلف آن‌ها، عبارت‌ از N، R و P، با رتبه‌بندی ۹۵، ۹۹ یا ۱۰۰ درصد در برابر ذرات ریز معلق در هوا، حفاظت تنفسی اعمال می‌کنند.
  • نوعN: برای ذرات غیرروغنی استفاده می‌شود.
  • نوعR: تاحدودی در برابر ذرات روغن مقاوم هستند. (به مدت ۸ ساعت استفاده مداوم یا متناوب)
  • نوعP: به راحتی برای ذرات روغنی استفاده می‌شوند.

FFRها مانند ماسک‌های معمول تنها نقش غربال‌گری ندارند، بلکه با استفاده از انواع مختلفی از مکانیسم‌های فیلتری، نانوذرات را جدا می‌کنند. برای مثال اگر فیلتر مورد استفاده دارای بار الکتریکی باشد، نانوذرات باردار موجود در هوا با جاذبه الکترواستاتیک جمع‌آوری می‌شوند. بر اساس آزمایش‌های متعددی که توسط موسسات مختلف مانند NIOSH و  ^[۳] OSHA انجام شده است، ماسک‌های N95، با نفوذ ۵٪ برای ذرات کمتر از ۱۰۰ نانومتر، استانداردهای فیلتراسیون NIOSH را به خوبی رعایت می‌کنند. از این رو محافظت کافی در برابر نانوذرات ارائه می‌دهند. با این حال، اثربخشی این ماسک‌ها تا حد زیادی تحت تاثیر رطوبت و میزان تنفس قرار می‌گیرد.

مسئله اصلی ایمنی درمورد FFRهای یکبارمصرف این است که پس از قرارگیری ماسک بر روی صورت، مهروموم مناسبی در اطراف بینی و دهان داشته باشد. استفاده نادرست یا کاربری نامناسب این ماسک‌ها (به عنوان مثال قراردادن FFRها در بالای سر) باعث ورود نانوذرات به درون ماسک شده و کارایی حفاظتی‌ آن تا حد زیادی افت می‌کند (شکل ۲) [۶].

شکل ۲: ماسک FFR، نوع N95 با استفاده نامناسب از آن: پودر سفید اطراف بینی نشان می‌دهد که ماسک از اتصال محکمی برخوردار نبوده‌است [۶]

۳-۱-۲- دستگاه تنفس پوشاننده‌ی صورت

هنگام کار با نانوذرات درصورت عدم وجود کنترل‌های مهندسی مناسب، دستورالعمل‌های سلامت، بهداشت و ایمنی، استفاده از دستگاه تنفسی را توصیه می‌کنند که نسبت به ماسک‌های یکبار مصرف با مهر و موم بهتری می‌تواند تمام یا بخشی از صورت را بپوشانند. دستگاه تنفس پوشانده‌ی نیمه صورت، باید به فیلتر P100 مجهز باشد که با فیلترهای HEPA قابل مقایسه است. مطالعات نشان می‌دهد که این دستگاه محافظ خوبی در برابر نانوذرات با اندازه‌های ۲/۵ نانومتری است[۶]

در روش حفاظت تنفسی با ماسک پلاستیکی (به ‌عنوان مثال سیلیکون) که روی بینی و دهان پوشیده می‌شود و توسط تسمه‌های قابل تنظیم که بالای سر و پشت سر کاربر قرار می‌گیرد، بر روی صورت نگهداری می‌شود (شکل ۲). در دستگاه‌های تنفسی دوفیلتر قابل تعویض تعبیه شده است. این واحدها از FF های یکبارمصرف سنگینتر هستند، اما مشروط به این که به درستی روی صورت قرار گرفته باشد، به مراتب محافظت بهتری را برای افراد فراهم می‌کنند. این دستگاه قابل شستشو است و امکان استفاده مجدد برای همان کاربر را دارد، یعنی هرگز نباید بین کاربران به اشتراک گذاشته شود [۶].

شکل ۳: حفاظت تنفسی در برابر نانوذرات. دستگاه تنفسی پوشاننده‌ی نیمه صورت (شکل سمت راست)،تمام صورت(شکل سمت چپ) [۶]

۲-۲- محافظت از پوست

با توجه به پیشرفت قابل‌توجه و نتایج گزارش شده درمورد اثرات ناشی از سمیت آئروسل نانوذرات و آسیب‌های مسیرهای تنفسی، ضرورت توسعه‌ی مطالعات در زمینه حفاظت از تماس پوستی و خطرات نانوذرات موجود در سوسپانسیون مایعات نیز آشکار می‌شود. استفاده از لباس‌های محافظ شامل پیراهن آستین بلند، شلوار بلند و بدون درز و دکمه، دستکش نیتریل با آستین بلند، دستکش‌های دولایه، عینک ایمنی، عینک محافظ، کفش‌های جلو بسته که از موادی با نفوذپذیری کم به نانوذرات ساخته شده‌است، در برابر خطر و اثرات سمی نانوذرات به طور موثری محافظت می‌کند [۷].

۱-۲-۲- محافظت از دست‌ها

دستکش‌ از تجهیزات حافظتی دست‌ها، درهنگام کار با نانوذرات خشک یا سوسپانسیون در حلال‌های مختلف است. جنس مواد تشکیل‌دهنده‌ی دستکش، فرآیند ساخت و ضخامت آن، تاثیر زیادی بر میزان نفوذ نانوذرات مهندسی‌شده دارد [۸]. بنابراین در شرایطی که در حین کار با طیف وسیعی از نانوذرات سروکار داشته باشید، استفاده از دو دستکش توصیه می‌شود (شکل۴).

مطالعات نشان داده ‌است که انواع دستکش‌ها از جمله لاتکس، نیتریل و وینیل، محافظ خوبی دربرابر بیشتر نانوذرات پودری شکل هستند. دستکش‌هایی با آستین‌های بلند خطرات ناشی از قرار گرفتن در معرض پوست را کاهش می‌دهد در صورت استفاده از سوسپانسیون نانوذرات، دستکش‌های نیتریل محافظت بیشتری ارائه می‌دهند [۴].

شکل۴: دقت داشته باشید که روپوش و دستکش تمامی سطوح پوست را بپوشانند. تصویر راست کاربری صحیح و تصویر چپ استفاده نادرست از پوشاک حفاظتی نانو را نشان می‌دهد[۹].

به طور اساسی، انتخاب نوع دستکش باید با توجه به سازگاری با مواد و حلال‌های مورد استفاده، ویژگی و دسته‌بندی نانومواد صورت بگیرد. دستکش‌های یکبارمصرف باید به طور روزمره یا در صورت بروز اولین نشانه آلودگی تعویض شوند. توجه داشته باشید که حتی درصورت عدم وجود هرگونه خراش ظاهری، استفاده مجدد از دستکش‌های یکبار مصرف و یا پوشیدن دستکش در مدت زمان بیش ازدوساعت، بسیار خطرناک است [۴].

جدول۱- انتخاب دستکش مناسب با توجه به نوع نانومواد [۴].

در یک بررسی با میکروسکوپ الکترونی SEM نشان داده شد که نانوذرات سیلیس با قطر ۵۰-۴۰ نانومتر، روی سطح بیرونی دستکش‌های یکبار مصرف نیتریلی رسوب می‌کنند و منافذی با ابعاد میکرومتری روی آن ایجاد می‌کنند [۵]. بنابراین در هنگام تعویض یا دور ریز دستکش، دقت داشته باشید که با استفاده از روش‌های مناسب، دستکش‌ها را به نحوی از دست خود خارج کنید که سطح بیرونی آن، هیچ‌گونه تماسی با پوست نداشته‌باشد [۴]. در پایان کار دست‌ها را تا آرنج با آب و صابون بشویید [۱۰].

شکل۵: تصاویر میکروسکوپ الکترونی SEM از رسوب نانوذرات سیلیس بر روی سطح خارجی دستکش‌های نیتریل یکبارمصرف، شکل سمت راست بزرگنمایی ۸۰۰۰ برابر، شکل سمت چپ، بزرگنمایی ۱۲۰ برابر [۵].

۲-۲-۲- محافظت از چشم

عینک ایمنی به عنوان اولین روش محافظت از چشم، در صورت استفاده از کنترل‌های مهندسی مناسب مثل کابینت ایمنی نانو یا گلاوباکس، به کار گرفته ‌می‌شود. در غیر این‌صورت، عینک محافظ در مقایسه با سایر عینک‌های ایمنی، محافظت بیشتری در موارد زیر دارند:

• در صورت کمبود یا عدم دسترسی به کنترل‌های مهندسی مناسب
• استفادهاز نانوذرات در مقادیر زیاد
• امکان تولید آئروسل از سطح سوسپانسیون نانوذرات [۷].

۳-۲-۲- لباس‌های محافظتی

تحقیقات نشان داده که نانوذرات می‌توانند در منافذ موجود در بافت پارچه‌ها رسوب کنند. روپوش‌های آزمایشگاهی معمول، محافظت مناسبی در مقابل نانوذرات ندارند، بنابراین در هنگام کار با نانومواد بهتر است از لباس‌های یکبارمصرف و غیرقابل نفوذ، مانند روپوش‌های مخصوص آزمایشگاه نانو، آستین و روکش کفش استفاده شود. پارچه‌های پلی‌اتیلن با چگالی‌ بالا نسبت به پارچه‌هایی که جنس بافت و کتان دارند، حفاظت بیشتری در برابر نفوذ نانوذرات دارد [۱۰]. درصورت استفاده از پوشش سر، باید دربالای سر کاربر آزمایشگاه، یک هود ایمنی با فیلتر مناسب قرار داشته باشد تا از آلودگی احتمالی پارچه‌ی روسری جلوگیری شود [۶]. برای کاهش خطر انفجار و آتش‌سوزی در هنگام کار با نانوذرات فلزی، بهتر است کفش‌ها علاوه بر روکش مناسب، جلو بسته با قابلیت نفوذ کم و آنتی‌استاتیک باشند [۱۰].

نگهداری، استفاده و تعویض لباس‌های محافظتی نانو با روش‌های استاندارد و مخصوص، فقط در کمدهای اختصاصی که برای این منظور در فضای آزمایشگاه تعبیه شده‌است، مجاز است. لباس‌های محافظ یکبارمصرف باید به عنوان پسماندهای شیمیایی با شیوه‌های مناسب دفع شود و برای کنترل انتشار آلودگی در محیط زیست، از شستشوی لباس‌های چندبارمصرف در خانه یا هر فضایی خارج از محیط آزمایشگاه باید خودداری شود [۶].

۳- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

پس از شناسایی و ارزیابی خطرات احتمالی نانوذرات، اقدامات کنترل شرایط ایمنی، بهداشت و سلامت افراد در آزمایشگاه‌های فناوری نانو اهمیت ویژه‌ای می‌یابد. اقدامات کنترل خطر بطور خلاصه در شکل (۶) آمده است.

شکل ۶: اقدامات کنترل خطر[۱۱].

تجهیزات حفاظت فردی مانند یک سد محافظتی، از قرار گرفتن در معرض نانومواد جلوگیری می‌کنند. اخیرا پیشرفت‌های زیادی در زمینه تولید اشکال مختلفی از PPE اختصاصی حوزه‌ی فناوری نانو صورت گرفته است. تجهیزات حفاظت تنفسی در برابر آئروسل نانوذرات و پوشاک حفاظتی از جمله دستکش، روپوش و روکش کفش از مواجهه‌ی پوستی با نانوذرات جلوگیری می‌کنند [۲]. عینک محافظ و ماسک‌ با انواع فیلترهای تنفسی مورد تایید سازمان‌های NIOSH، OSHA و غیره، کارکنان را در حین فعالیت‌هایی که پتانسیل بیشتری برای مواجهه با نانومواد دارد، محافظت می‌کند [۳].

برای مطالعه مطالب علمی بیشتر به صفحه مقالات آموزشی سایت باشگاه نانو مراجعه نمایید.

۴-مراجع

[1]Schulte, Paul A., et al. "Assessing the protection of the nanomaterial workforce." Nanotoxicology 10.7 (2016): 1013-1019.

[2] Dolez, Patricia I. "Progress in Personal Protective Equipment for Nanomaterials." Nanoengineering. Elsevier, 2015. 607-635.

[3]Ahn, Jeong Joo, et al. "Laboratory safety and nanotechnology workers: an analysis of current guidelines in the USA." NanoEthics 10.1 (2016): 5-23.

[4] Nanotoolkit, California Nanosafety Consortium of Higher Education, 2012

[5] Dolez, Patricia I., et al. "Personal protective equipment against nanoparticles." International Journal of Nanotechnolohhhhk 97.1 (2009): 99-117.

[6]Nanomaterials Safety Guidelines, environmental health and safty, concordia university

[7] Guidelines and Best Practices for Safe Handling of Nanomaterials in Research Laboratories and Industries, Nano Mission, DST, Govt of India

[8] Amoabediny, G. H., et al. "Guidelines for safe handling, use and disposal of nanoparticles." Journal of Physics: Conference Series. Vol. 170. No. 1. IOP Publishing, 2009.

[9]Gibbs, L. M., et al. "General safe practices for working with engineered nanomaterials in research laboratories." National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) (2012).

[۱۰]فریده گلبابایی، عبدالرسول رحمانی، دستورالعمل بهداشت و ایمنی کار با نانومواد در محیط‌های آزمایشگاهی، شبکه ایمنی نانو ایران، سال ۹۲

[11] Oksel, Ceyda, et al. "RISK MANAGEMENT OF NANOMATERIALS." (2017).

۵- پاورقی‌ها

[1]National Institute for Occupational Safety and Health

[2]Filtering Facepiece Respirators

[3]Occupational Safety and Health Administration