ایمنی در آزمایش با نانومواد و روش‌های دفع پسماند نانومواد

 ۱-مقدمه

نانوتکنولوژی بهترین روش‌ها و رویکردهای مناسبی برای سنتز و استفاده از نانوذرات در صنایع مختلف، به ویژه محصولات مرتبط با مواد غذایی و مراقبت‌های بهداشتی ارائه کرده‌است. پیشرفت‌های فناوری نانو قادر به مقابله با موضوعات پزشکی از جمله ترمیم اندام‌های آسیب‌دیده، تشخیص و درمان سرطان، تولید ریزسامانه‌های مناسب جهت تحویل داروهای موثر، ایجاد بافت‌های مصنوعی و غیره خواهدبود. با این حال، امروزه نگرانی‌های مربوط به حوزه‌ی ایمنی، محیط زیست، اخلاق، سیاست و مسائل نظارتی در محصولات حوزه‌ی فناوری نانو به دلیل اثرات سمی و خطرناک نانوذرات افزایش یافته‌است.

دغدغه اصلی ایمنی، ناشی از عدم آگاهی افراد در مورد تأثیرات احتمالی مواد نانومقیاس بر سلامت انسان و محیط زیست است. دشواری در توصیف نانومواد مختلفی که در مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، تشخیص و اندازه‌گیری آنها در سیستم‌های غذایی و زیستی، عدم وجود روش‌های بهینه آزمایشی، اطلاعات محدود در مورد سم‌شناسی و سم‌زایی، باعث دشوار شدن مراحل ارزیابی ریسک و مدیریت فناوری‌های نانو می‌شود. رویکردهای احتمالی با ارزیابی دقیق وكنترل كیفیت محصولات دارای فناوری نانو، شامل رعایت مقررات و اطمینان از سلامتی و ایمنی در مصرف‌كننده است[۱]. در این مقاله، روش‌های ایمنی برای کاهش خطرات مرتبط با نانومواد در هنگام کار و هم‌چنین روش‌های ایمن به‌کارگیری و تولید آن‌ها، بررسی می‌شوند.

۲- ذخیره‌سازی

اقدامات ایمنی در ذخیره‌سازی نانوذرات شامل محافظت ویژه از محصولات و اطمینان از سلامت و ایمنی محل کار است.

• ظروف ذخیره‌سازی باید منطبق با خصوصیات مختلف منطبق با اندازه و واکنش ذرات باشد.
• نگهداری نانوذرات فلزی خاص تحت مایع یا گازهای بی‌اثر از مواجهه‌ی ذرات با هوا و خطر اکسیداسیون یا انفجار جلوگیری می‌کند[۲].

۳- دفع پسماند

فناوری نانو علاوه بر تولید محصولات جدید، اشکال جدیدی از زباله‌ها را در پایان چرخه‌ی عمر نانومواد تولید می‌کند که استفاده مجدد و بازیافت آن، مدیریت فعلی زباله را به چالش کشیده‌است. شرایط سلامت، ایمنی و بهداشت کارگرانی که با پسماند نانومواد کار می‌کنند، هنوز ناشناخته است. در حالیکه هیچ توافق بین‌المللی برای طبقه‌بندی پسماند نانوذرات وجود ندارد، راهنمای استاندارد انگلیس BSI6، درمورد نحوه‌ی نگهداری و دفع زباله نانومواد، دسته‌بندی زیر را معرفی کرده‌است.

   ۱. نانوذرات خالص سنتز شده با مراحل استاندارد تولیدی

   ۲. موارد، مواد و سطوح آلوده به نانومواد مثل تجهیزات حفاظت شخصی یکبار مصرف، ظروف یا دستمال مرطوب

   ۳. سوسپاسیون حاوی نانومواد

   ۴. نانوذراتی که اتصال سستی با ماتریس‌های جامد دارند و در صورت اعمال نیرو و فشار، از سطح جامد جدا شده و در محیط پراکنده‌ می‌شوند.

با این حال اطمینان زیادی درمورد سرنوشت و پایان عمر یک نانوماده در جریان فرآیندهایی از قبیل سوزاندن زباله، تصفیه فاضلاب و بازیافت آن‌ها وجود ندارد. نانومواد در مقادیر نامشخص می‌توانند در هوا پراکنده شوند و یا به داخل و اعماق خاک شسته شوند. مطالعه پراکندگی ذرات در زیر زمین، تجزیه یا واکنش ذرات با عناصر معدنی، میزان و نحوه آزادسازی ذرات همزمان با فرآیند هوازدگی خاک، تقریبا دشوار است. هنوز شکاف علمی و نیاز اساسی برای تحقیق در مورد همه‌ی جوانب این موضوع وجود دارد[۳]. نکات ایمنی و مسیرهای دفع پسماند نانومواد در محیط کار در شکل۱، خلاصه شده‌است.

شکل۱- روش‌های دفع پسماند آلوده به نانوذرات[۳]

برخی از تکنیک‌های مناسب برای دفع زباله‌های حاوی نانومواد از این قبیل است:

• خرده‌ها و پسماند نانومواد در صورتی‌ که وزنی در حدود میلی‌گرم داشته باشند، درون ظروف بسته‌بندی مهروموم شده و سپس بر روی آن برچسب مناسب حاوی اطلاعات محتویات مواد خطرناک باید نصب شود. این زباله‌ها، با رعایت روش‌های استاندارد در منطقه‌ای که مرجع مربوطه اعلام خطر کرده‌است، باید دفع شود.
• اگر نانوموادی (پودرها،کلوئیدها) که وزنی بیشتر از محدوده‌ی میلی‌گرم دارند، انحلال‌پذیری ناچیزی در آب داشته باشند(موادمعدنی مانند فلزات، اکسیدهای فلزی و غیره)، باید به عنوان پسماندهای شیمیایی خطرناک تلقی شوند.
• اگر میزان انحلال‌پذیری بیشتر باشد، طبق قوانین کلاس سمیت مواد ماکروسکوپی اعمال می‌شوند.
• زباله‌های نانومواد مهندسی شده هرگز نباید در سطل زباله معمولی قرار بگیرند.
• کلیه زباله‌های نانومواد، همان‌طور که در بالا تعریف شده ‌است، باید در ظروف زباله دارای برچسب خطرناک، با درپوش ایمنی جمع‌آوری شوند. برچسب باید توضیحات مربوط به زباله‌ها و به‌طور واضح كلمه "حاوی نانومواد" بر روی آن درج شده باشد.
• یک کیسه یا ظرف مخصوص در زیر هود بخار، برای جمع‌آوری و دفع کاغذ، دستمال مرطوب، تجهیزات حفاظت شخصی یکبار مصرف و سایر مواردی که در طول انجام فعالیت‌های آزمایشگاهی با نانوذرات آلوده شده‌ باشند، قرار بگیرد. به تدریج با پر شدن ظرف زباله، کیسه‌ها با دقت بسته و مهروموم شده و با رعایت روش‌های ایمنی، دور ریخته شوند[۲]

ایمنی در آزمایش با نانومواد

الف- دسترسی به تجهیزات اورژانسی

• تمامی کارکنان آزمایشگاه، باید مکان قرارگیری و شیوه‌ی صحیح استفاده از کیت تجهیزات اضطراری مثل دوش ایمنی، خاموش‌کننده‌ی آتش و هشدار آتش را بدانند.

ب- بهداشت

• خوردن، آشامیدن و استفاده از مواد آرایشی و بهداشتی که در آن از مواد شیمیایی یا نانومواد استفاده شده‌است، جلوگیری شود تا احتمال مواجهه با نانوذرات کاهش یابد.
• در هنگام پیپت کردن، به جای مکش دهان از پمپ‌های مخصوص استفاده شود.
• قبل از شروع و پس از اتمام کار، شستشوی دست‌ها به طور مرتب انجام شود تا میزان تماس شیمیایی یا ورود نانوذرات از مسیر پوستی به حداقل برسد. هنگام خروج از آزمایشگاه، دستکش‌ها با شیوه‌های مخصوص از دست خارج شده و دور ریخته ‌شود. در حین اجرای آزمایش، از به‌کارگیری اشیاء معمولی مانند تلفن، رایانه و غیره جلوگیری شود[4].

ج- برچسب زدن و علائم

• نگهداری نانومواد درظروف مناسب و بسته‌بندی شده، ترجیحاً در محفظه‌ای باید قرار بگیرد که باز شدن درپوش آن، با ایجاد کمترین آشفتگی درمحتویات آن صورت بگیرد.
• تمام ظروف شیمیایی با ذکر ماهیت شیمیایی محتویات باید برچسب‌گذاری شود. در اطلاعات روی هر برچسب‌، از نوشتن کلمات اختصاری باید خودداری شود. برچسب ظروف نگهداری نانوذرات باید شامل عبارت "نانو" درتوصیف ماده باشد. (به عنوان مثال، به جای "اکسیدروی" باید از عنوان دقیق‌تر" نانوذرات اکسید روی" استفاده شود). هم‌چنین علائم هشداردهنده در مورد خطر و اطلاعات غلظت شیمیایی نیز باید درج شود[۵].

شکل۲- علامت هشدار نانوذرات[۵].

اطلاعات نوشتاری و تصویری برچسب، باید تایپ و چاپ شده باشد. هیچ گونه ترسیم و نوشته‌ی دست‌نویس قابل پذیرش نیست. یک برچسب زباله قابل قبول، باید شامل کلیه جزئیات زیر باشد:

• طبقه‌بندی زباله‌های شیمیایی، "آلوده به نانومواد"
• نام شیمیایی نانوماده
• نشانه‌ی نمادهایGHS
• کلاس خطر
• تمام خصوصیات خطر
• ارزیابی اقدامات پیشگیرانه، دستورالعمل‌های پاسخ و ذخیره‌سازی

شکل ۳- نمونه‌ی برچسب ضایعات جامد آلوده به نانومواد[۵].

هنگام رها کردن یک آزمایش نیمه‌کاره در آزمایشگاه، باید هشدارها و اقدامات احتیاطی مناسب، پیش‌بینی خطر و تجهیزات کنترلی و روش‌های مهار خطر در صورت انتشار تصادفی مواد شیمیایی خطرناک در فضا، در محل مناسبی برای جلب توجه سایر کارکنان آزمایشگاه قرار بگیرد[۵].

ایمنی در اقدامات آزمایشگاهی

   حمل و نقل

• هنگام حمل و نقل نانومواد در داخل یا خارج از ساختمان، از ظرف محفظه‌ای دوجداره استفاده شود[۲].

   همکاری

• در آزمایشگاه از انجام عملیات پر خطر بدون کمک یک دستیار یا همکار خودداری شود.
• در هنگامی که افراد به تنهایی مشغول به کار باشند، ساعات ورود و خروج به آزمایشگاه باید به اطلاع نگهبانی یا افراد دیگر در ساختمان رسانده شود[۲].

   ایمنی انفجار

با توجه به نسبت سطح به حجم و واکنش‌پذیری بالای نانوذرات، تمام نانومواد اکسیدی در حالت پودر، باید در هنگام تماس با هوا به عنوان یک عامل خطر بالقوه برای انفجار در نظر گرفته شوند. ارزیابی خطر حادثه، هم‌چنین در فرآیندی که یک نمونه بزرگ اکسیده نشده برای لحظه‌ای در معرض هوا قرار می‌گیرد نیز باید صورت بگیرد. در مورد نانوموادی که اطلاعات کافی درمورد خطر آتش‌سوزی و انفجار آن در دست نیست، توصیه می‌شود که قبل از انجام فعالیت با مقادیر بزرگ، ابتدا مقدار جزئی از ماده در تماس با هوا آزمایش شود و سپس با توجه به نتایج آن، مراحل آزمایش اصلی طراحی شود.

نکات ایمنی مانند استفاده از کفش و تشک ضد استاتیک در مناطقی که نانوذرات مواد منفجره به کار می‌رود، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. زیرا کفش‌های معمولی باعث افزایش بار استاتیک می‌شود که به‌طور بالقوه می‌تواند مواد مختلفی را مشتعل کند. هم‌چنین اعمال روش‌های کنترل مهندسی مثل سیستم تقطیر برای تبخیر حلال، از پراکندگی کلوئیدها در محفظه ضد انفجار جلوگیری می‌کند و احتمال پدیده انفجار را کاهش می‌دهد[۶].

   کنترل دسترسی

میزان مساحتی از فضا که انتظار می‌رود تحت تأثیر آلودگی نانومواد قرار بگیرد، با نوارهای سد معبر مشخص شده و ورود افراد متفرقه به فضا، محدود شود. میزان احتمالی نشت‌ها ارزیابی شود. نشت قابل توجه به عنوان نمونه‌هایی با مقادیر بیش از چند گرم نانوذرات تعریف می‌شود. با استفاده از روش‌های معرفی ‌شده در مقاله‌ی ایمنی و بهداشت در اقدامات اضطراری، نشت‌های کوچکتر را می‌توان توسط پرسنل آموزش دیده در آزمایشگاه تمیز کرد. برای جلوگیری از انتشار آلودگی، در محلی که پرسنل نظافت از محوطه‌ی کنترل و پاکسازی خارج می‌شوند بهتر است یک کفی مخصوص قرار بگیرد.

   مواد خشک

در هنگام پاکسازی ذرات جامد نانوذرات پراکنده بر روی سطوح از جارو نباید استفاده شود. مقادیر کمی از مواد خشک (یعنی محدوده‌ی گرم) را می‌توان با دستمال مرطوب تمیز کرد. سپس همان‌طور که در بالا توضیح داده شد، دستمال مرطوب، به عنوان زباله‌های خطرناک دور ریخته شود. نشت با میزان قابل توجه، باید در شرایط تحت خلاء تمیز شود. برای پاکسازی نانوذرات جامد در مقادیر بالا، بهتر است ازجاروبرقی با فیلتر HEPA استفاده کرد.

پیش از استفاده از جاروبرقی مجهز به فیلتر HEPA، صحت عملکرد و کیفیت فیلتر HEPA را با توجه به اطلاعات برچسب و توصیه‌های شرکت سازنده‌ی فیلتر بررسی شود و باید توجه داشت که فیلتر HEPA برای نانومواد اختصاص داده شده باشد و برچسب "فقط برای استفاده از نانومواد" بر روی آن درج شده ‌باشد. فیلترهای استفاده شده، به صورت زباله‌های خطرناک یا به‌طور بالقوه خطرناک توصیف، جمع‌آوری و دفع شوند[۲].

جدول۱- کنترل استفاده از نانوپودرها در فضای محصور[۲]

   نظارت بر محصولات

سرپرست محصولات، اطلاعات راهنمایی مورد نیاز جهت استفاده از نانومواد به مشتریان ارائه می‌کند. MSDS رایج‌ترین شکل راهنمایی در بین این موارد است و باید در یک مکان مرکزی که به راحتی برای همه‌ی کارکنان آزمایشگاه قابل دسترسی باشد، نگهداری شود.

• برگه اطلاعات ایمنی مواد (MSDS)
• برگه اطلاعات مربوط به محصول
• دستورالعمل‌های فنی
• برگه‌های داده فنی
• گواهی‌های تجزیه و تحلیل
• دفترچه راهنماي عمليات[۲].

ایمنی در استفاده از نانوپودرها

• نانومواد باید در ظروف نشکن نگهداری و حمل شوند. ظروف باید با نام نانومواد (یا ترکیب شیمیایی) و اندازه تقریبی ذرات، همراه با هرگونه هشدار خطر شناخته شده، برچسب‌گذاری شوند.
• توزین پودرهای خشک که در آن امکان هوادهی و رهاسازی نانومواد در فضا وجود دارد باید در مناطق مشخص و بسته انجام شود.
• مراحل مختلف پردازش مانند پراکندگی، اختلاط، پاشش، ماشین‌کاری و پردازش در فاز گاز، پتانسیل زیادی در تولید نانوذرات معلق در هوا دارد. در طی این مراحل احتمال استنشاق، تماس پوستی و قرار گرفتن در معرض مقدار قابل توجهی از نانوذرات وجود دارد. از این‌رو، کلیه تولیدکنندگان نانومواد باید از کنترل‌های اجرایی کافی برخوردار باشند (جدول۱ را ببینید). برای به حداقل رساندن میزان مواجهه با نانوذرات درطی مراحل مختلف کار، باید از تجهیزات حفاظت شخصی استفاده شود.
• استفاده از تأسیسات محصور برای پردازش نانومواد باعث کاهش چشمگیر میزان مواجهه شغلی در مراحل تولید و پردازش می‌شود. برای جلوگیری از ایجاد اختلال در تأسیسات محصور باید مراقبتی ویژه انجام شود و تمیز کردن پسماند باید در شرایط مرطوب یا با یک مایع انجام شود تا از پراکندگی گردوغبار و در نتیجه قرار گرفتن در معرض استنشاق نانوذرات جلوگیری شود.
• درطی مراحل کاری که در تأسیسات محصور انجام نمی‌شود (به عنوان مثال پرکردن، فرز، بسته‌بندی، نمونه برداری)، باید از اقدامات مختلف کنترلی مثل تهویه‌ي کارآمد استفاده شود.
• مناطق کار با انتشار احتمالی نانوذرات باید با استفاده از روش‌های فنی مناسب از نظر آلودگی ارزیابی شود.
• دفع زباله و فرآورده‌های فرعی تولید شده در تأسیسات تولید نانومواد، باید طبق روش‌های استاندارد و با کمترین امکان مواجهه با انسان و محیط زیست انجام شود[۲].

۴-جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

قوانین ایمنی و رعایت نکات بهداشت فردی و محیط در اقدامات آزمایشگاهی برای محافظت از سلامت کارکنان از خطرات آتش‌سوزی و انفجار نانوذرات، جلوگیری از انتشار ذرات قابل استنشاق در فضای کار، مدیریت جمع‌آوری زباله در آزمایشگاه و دفع پسماند در محیط‌زیست به‌ کار می‌رود. مشارکت همه‌ی افراد آزمایشگاه اعم از سرپرست، کارکنان و مسئولان نظافت در مدیریت ایمنی و بهداشت آزمایش‌های در حال اجرا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

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

۵- مراجع

[1]Kaluza, Simon, J. K. Balderhaar, and B. Orthen. "European Risk Observatory Literature Review: Workplace Exposure to Nanoparticles." Bilbao, Spain: European Agency for Safety and Health at Work 18 (2012).

[2]Guidelines and Best Practices for Safe Handling of Nanomaterials in Research Laboratories and Industries, Nano Mission, DST, Govt of India, 2016

[3]Del Castillo, Aída Maria Ponce. Nanomaterials and Workplace Health and Safety: What are the Issues for Workers?. European Trade Union Institute, 2013

[4]https://ehs.unl.edu/sop

[5]Megan Ellis, Standard Operating Procedure Nanomaterial Waste Disposal. Deakin University, 2019

[6]Holbrow, P., et al. "Fire and explosion properties of nanopowders, prepared by the Health and Safety Laboratory for the Health and Safety Executive (HSE) 2010." (2010).