| Forside | | Indhold | | Forrige |

Vurdering af DHA i selvbrunende produkter der sprayes på i kabiner

7 Bilag 1 Analyserapport

Eksponering med dihydroxyacetone (DHA) ved selvbruning med aerosoler

Sammenfatning og konklusioner

Summary and conclusions

Indledning

Materialer og metoder

• Behandlingssteder og metoder
• Opsamlingsmetode
• Analysemetode
  • Dråbestørrelsesfordeling

Resultater og diskussion

• Koncentrationsmålinger
• Dråbestørrelsesfordeling

Konklusion

Referencer

Sammenfatning og konklusioner

Dihydroxyacetone (DHA) anvendes til bruning af huden uden solstråler. Miljøstyrelsen har igangsat en undersøgelse, der skal belyse risikoen ved inhalation af DHA ved spraybehandling med solbruner lotion. Danmarks Miljøundersøgelser har gennemført en undersøgelse af eksponeringen med DHA i inhalerbare dråber under tre forskellige typer behandling med selvbruner lotion. Desuden undersøgtes eksponeringen i opholdslokaler ved siden af behandlingskabinerne. Der er blevet udviklet metoder til opsamling og analyse af dihydroxyacetone i selvbruner lotion. Der blev anvendt opsamling i vaskeflasker med derivatisering af DHA og senere opkoncentrering og analyse ved hjælp af LC-MS-MS.

Den højeste eksponering blev fundet ved behandling i lukket kabine, hvor koncentrationen af DHA blev målt til 115 og 238 µg/L luft som gennemsnit af en opholdstid på 16 og 14 sekunder i kabinen. I åben kabine med elektrospray var koncentrationen 3,3 og 17µg/L luft ved en opholdstid i kabinen på 35 sekunder.  Ved manuel turbinespray var den gennemsnitlige koncentration i 210 sekunders behandling 0,8 µg/L luft. Målingerne må betragtes som minimumskoncentrationer, da der kan være ureageret DHA, der har passeret den sidste vaskeflaske. Under behandlingen i lukket kabine blev der målt dråbestørrelsesfordeling af dråber mellem 0,5 og 20 µm i diameter. Der kunne måles en stor andel af dråber i det inhalerbare område < 10µm i diameter. I lokalet ved siden af sprøjtekabinen var der små udsving i koncentrationen af små dråber i forbindelse med behandlingen. Instrumentet til måling af dråbestørrelsesfordeling var ikke til rådighed under målingerne i åben kabine og ved manuel spray.

Summary and conclusions

Dihydroxyacetone (DHA) is used for artificial tanning. The Danish Environmental Protection Agency initiated an investigation into the health risk associated with DHA tanning by spray application. The National Environmental Research Institute in Denmark performed a study of the inhalation exposure during three different spray scenarios measuring the concentration of DHA in aerosol droplets < 12µm in diameter. Further we studied the exposure with DHA in rooms adjacent to the tanning cabins. We developed methods for sampling and analysis of DHA in self-tan lotion aerosols. We used a series of impingers containing a derivatisation agent. The derivatisation product was analysed using LC-MS-MS.

The highest exposure occurred in a closed cabin with concentrations of 115 and 238 µg/L air as an average during 16 and 14 seconds of exposure inside the cabin. In an open cabin working with an electrospray system the concentration of DHA amounted to 3.3 and 17 µg/L air as an average of 35 seconds of exposure. During manual application using a turbine principle the average concentration was 0.8 µg/L air during 210 seconds of treatment.

The measurements are minimum concentrations as there may be some DHA that has passed the sampling equipment without reaction with the derivatisation agent.

During one spray in the closed cabin we measured size distribution of droplets between 0.5 and 20 µm in diameter. There was a big proportion of particles less than 10µm during the application. The apparatus for measuring size distribution was not available during the measurements in open cabin and with manual spray.

Indledning

Formålet med projektet er:

• at bestemme den mængde DHA i små dråber, som en person potentielt vil kunne indånde under en professionel behandling med selvbruner-lotion.
• at måle den mængde DHA i små dråber, der er i opholdslokaler nær kabiner hvor der behandles med selvbruner-lotion.

Dihydroxyacetone DHA CAS No: 96-26-4

Dihydroxyacetone eller 1,3-dihydroxy-2-propanon er et hvidt, hygroskopisk, krystallinsk pulver med smeltepunkt ved 75 ^oC. Formel: C₃H₆O₃ Molvægt 90,08. Damptryk er ikke kendt. Vandopløselighed: letopløselig (Merck 1983 p 463)

Materialer og metoder

Behandlingssteder og metoder

Miljøstyrelsen og Dansk Toksikologicenter havde allerede etableret kontakt til to udbydere af selvbrunerbehandlinger, som havde tilbudt at deltage i en undersøgelse til belysning af den sundhedsmæssige risiko ved spray behandling.

De forskellige behandlingsmetoder er gennemgået nedenfor.

1. Åben kabine til spray med aerosol efter elektrospray princip.
   Kunden står på to metalplader, som virker som jordforbindelse. Selvbruner lotion udsprøjtes fra to vertikale rækker dyser i fine dråber. Dråberne påføres en spænding på 40.000 Volt, hvorefter de suges ind på huden af kunden. Der sprayes i 2 omgange à 2, 2½ eller 3 sekunder. Aktuelt blev der sprayet 2 gange 3 sekunder. Der blev anvendt 15 ml lotion per behandling. Kunden bliver instrueret om at lukke øjnene og holde vejret under behandlingen. Huden virkede ikke våd efter behandlingen. Der blev opsamlet prøve i den periode, hvor forsøgspersonen stod i kabinen.
   
   I den åbne kabine til autospray behandles der efter electrospray princippet. Udstyr til opsamling af dråber < 12µm består af inlet, som holdes op til næse/mund, fire vaskeflasker med derivatiseringsreagens anbragt i kasse med knust is, pumpe til at suge luft gennem vaskeflaskerne.
    
2. Manuel turbinespray
   Den anvendte spray virkede efter et HVLP princip (High Volume Low Pressure) turbineprincip, som giver et mindre overskud af lotion end den såkaldte airbrush, som anvendes nogle steder. Selvbruner-lotion påføres hele kroppen, idet kunden drejer rundt under påføringen. Hele behandlingen varede under 3 minutter. Der blev anvendt 25 ml lotion til behandlingen. Kunden bliver instrueret om at lukke øjnene under behandlingen. Et lille filter, som sættes op i begge næsebor, filtrerer indåndingsluften. Der blev opsamlet prøve i den periode personen blev behandlet og stod i kabinen.
   
   Ved manuel spray i kabine med udsugning sker indånding gennem næsefilter. Øjnene holdes lukket under behandlingen.
    
3. Lukket kabine
   Kabinen består af to rum. I forrummet hænger kunden sin kimono og aktiverer spray-programmet. Kunden træder ind i det inderste rum, hvor selvbruner-lotion sprayes ud i gennem tre rækker dyser. Spray-programme varer 6 sekunder. Kunden træder derefter ud i forrummet og lukker døren bag sig. I det øjeblik behandlingen ophører, er der en tæt aerosoltåge i den inderste kabine. Jo hurtigere man lukker døren bag sig, jo hurtigere lukker man af for aerosolen. Der anvendes ca. 60 ml lotion pr behandling. Der blev opsamlet prøve fra start af behandling til udtræden i forrummet. Huden var våd efter behandlingen. Overskydende lotion blev gnedet ind i huden, til den var tør. Efter en behandling renses den inderste kabine med et automatisk brusesystem, som fjerner overskydende lotion fra luften og fra væggene i kabinen.

Lukket kabine til autospray. Forrummet til at hænge sin kimono i er adskilt fra sleve sprøjtekabinen med en dør.

DHA i tilstødende opholdslokaler.
På begge lokaliteter blev koncentrationen af DHA målt i området uden for sprøjtekabinen. Der blev opsamlet luft i 30 minutter.

Opsamlingsmetode

Vi ønskede at opsamle inhalerbare dråber mindre end ca. 10 µm. Til det formål blev der udviklet et inlet, som fjerner større dråber (figur 4). Adskillelsen af de to størrelsesklasser større end og mindre end 10 mikrometer bygger på en drejning/ændring af luftstrømmen i inlet, hvorved den mindste størrelsesklasse følger luftstrømmen, mens de større partikler afsættes og opsamles separat (analyseres ikke). Princippet i adskillelsen af de to størrelser er det samme som i en impaktor til opsamling af partikler/dråber i forskellige størrelser.

Adskillelsen af de to størrelsesklasser bestemmes bl.a. af flowet ved indgangen og afstanden til fladen på tværs af luftstrømmen. Den aerodynamiske diameter (d_ae), hvor partiklerne adskilles, beregnes udfra ligningen (Mercer og Stafford 1969):

Her er D diameter af indgangshullet, og v er flowet i indgangshullet.
Ved de aktuelle flows i forsøgene er adskillelsen beregnet til 12 µm. Målet var at adskille ved 10 µm, men det var ikke opnåeligt i den aktuelle undersøgelse.

Figure 4. Principskitse af inlet til opsamling af små dråber.

Vi anvendte en metode til opsamling af DHA, som er beskrevet af Spaulding et al 1999. Disse forfattere målte forskellige carbonyler i udeluft. De er de første, der har kunnet måle hydroxycarbonyler, f.eks. hydroxyacetone. De opsamlede luft  med lave koncentrationer af carbonyler i perioder på 3 timer. Under opsamlingen passerer luften gennem fire vaskeflasker anbragt i serie (Figur 1 og 5). Vaskeflaskerne indeholder 150 ml af et derivatiserings reagens, som reagerer med carbonyler, som derved bindes i væsken (se analysemetode). Vi modificerede metoden til korttids-opsamling af prøver med højt indhold af DHA, idet vi øgede koncentrationen af derivatiseringsreagens i vaskeflaskerne fra 25 mg/L til 250 mg/L. Luften suges ved hjælp af en pumpe gennem det ovenfor beskrevne inlet og videre gennem vaskeflaskerne. En kanyle anbragt i forbindelseslangen mellem vaskeflaskerne og pumpen regulerer flow hastigheden. Flow-hastigheden var tilstræbt til 500 ml/min. Den nøjagtige flowhastighed blev målt før hver prøvetagning som middelværdien af 5 målinger målt med et Gilibrator Bubble Flow meter.

Figure 5. Principskitse af opsamlingsopstilling. I den forreste vaskeflaske passerer luftstrømmen gennem et åbent rør, for at opfange dråber. I de tre øvrige flasker ender røret i en fritte, for at give bedst mulig kontakt mellem luft og derivatiseringsreagens.

For at minimere fordampning af DHA under opsamlingen af prøver, blev derivatiseringsvæsken holdt kold under transporten, og vaskeflaskerne var anbragt i en kasse med knust is under opsamlingen. Indsugningen til vaskeflaskerne er forsynet med et inlet af glas, som holdes ud for mund og næse under selvbrunerbehandlingen. Efter opsamlingen blev prøverne hældt tilbage i Duran flasker. Dette foregik hos producenten på et rullebord i lokalet ved siden af kabinerne. Hos den anden producent foregik omhældningen bag lukket dør i et lokale ved siden af opholdsrummet. Vaskeflaskerne blev skyllet først med ca. 25 ml derivatiseringsreagens, som blev hældt sammen med prøven, derefter med 2 gange 150 ml milliporevand, som blev kasseret. Før opsamlingen af luft fra nabolokaler, blev udstyret rengjort med mere vand.

Analysemetode

Der er ikke fundet nogen publiceret metode til analyse af DHA i luft. Den anvendte metode er modificeret efter Spaulding 1999. Denne metode blev udviklet til analyse af en række carbonyler i udeluft herunder hydroxyacetone, men ikke dihydroxyacetone. Carbonyl-gruppen i DHA reagerer med o-(2,3,4,5,6-pentafluorbenzyl)-hydroxylamin (PFBHA) jf. figur 6. Denne reaktion starter allerede ved opsamlingene af prøven og fortsættes ved stuetemperatur i 24 timer i mørke. I den oprindelige metode blev carbonylerne analyseret med GC-MS efter yderligere derivatisering med bis(trimethylsilyl)-trifluoroacetamide (BSTFA). Indledende forsøg i laboratoriet viste imidlertid dårlig genfinding, sandsynligvis fordi dihydroxyforbindelsen ikke bliver fuldt derivatiseret med BSTFA. I stedet blev der udviklet en metode til analyse af PFBHA-derivatet ved hjælp af LC-MS-MS:

Ved modtagelse i laboratoriet blev prøverne spiket med ¹³C-acetone, som også blev derivatiseret. Kalibreringsstandarder i koncentrationsområdet 0,100 til 500 µg/ml blev fremstillet ved at blande DHA standard med PFBHA opløsning og derivatisere i samme tidsrum som prøverne.

Efter 24 timer blev prøverne pH justeret med 1 ml 18N H2SO4 og ekstraheret 3 gange med 10 ml dichloromethan. Solventen blev inddampet til tørhed og prøverne genopløst i 1 ml vand.

Klik her for at se Figur 6.

Figur 6. Reaktionsskema for derivatisering af hydroxycarbonyler med PFBHA og for videre derivatisering af det dannede oxim med BSTFA. (Spaulding et al 1999). Det sidste trin fungerede ikke for dihydroxyacetone.

Den opkoncentrede prøve blev analyseret ved HPLC omvendt fase chromatografi på en Agilent 1100 HPLC med en Thermo Hypersil kolonne C18 250x2,1 mm. Eluent A var 1% methanol, 99% 5 mmol ammoniumacetat og 0,01 % myresyre. Eluent B var 90% methanol og 10% 5 mmol ammoniumacetat. Chromatograferingen foregik over 45 min. med lineær gradient. Figur 7 viser et chromatogram. Derefter blev komponenterne detekteret ved dobbelt masse spektrometri (MS-MS) på et Sciex API 2000 massespektrometer. Stofferne blev ioniseret ved electrospray ionization (ESI) som danner positive molekylære ioner [M+H]⁺. Det ioniserede molekyle isoleres i den første MS (kvadrupol) og fragmenteres under påføring af elektrisk energi og en kollisions gas (nitrogen). Et karakteristisk fragment isoleres i anden MS (kvadrupol), hvorved kun den komponent, der kan opfylde disse karv såvel som retentionstidskravet (samme retentionstid for standard og prøve) bliver positiv detekteret i prøven.

DHA derivatiseret med PFBHA danner en positiv ion ved m/z 286 og 2 specifikke produkt ioner ved m/z 268 og 181 efter fragmentering.

Indhold af DHA i prøverne er beregnet ved lineær regression overfor kalibreringsstandarder.

Ved hver prøvetagning blev koncentrationen målt i alle 4 vaskeflasker.

Dråbestørrelsesfordeling

I forbindelse med prøvetagningen blev størrelsesfordelingen af dråber målt med Aerodynamic Particle Sizer Spectrometer (fra TSI). Instrumentet er venligst udlånt af Arbejdsmiljøinstituttet (Keld Alstrup Jensen).

Aerodynamic Particle Sizer (APS) måler den aerodynamiske diameter af partikler i 51 størrelsesklasser fra 0,5 og op til 20 mikrometer. Tidsopløsningen i forsøgene var 1 sekund. Dråbestørrelsesfordelingen blev målt i 4 perioder à 250 sekunder. I opholdslokalet ved siden af kabinen blev der målt før første behandling, under begge behandlinger med personer i kabinen og efter alle tre sprøjtninger i kabinen. I selve kabinen blev dråbestørrelsesfordelingen målt under en sprøjtning uden en person i kabinen.

Klik her for at se Figur 7.

Figur 7. Ion kromatogram af en opkoncentreret prøve

Resultater og diskussion

Koncentrationsmålinger

Tabel 1 viser resultaterne af måling af DHA i dråber < 12µm i diameter i behandlingskabinerne. Koncentrationen er beregnet udfra den samlede mængde DHA i alle 4 vaskeflasker. Der var også DHA i den sidste flaske i rækken, hvilket tyder på, at DHA ikke har kunnet nå at reagere kvantitativt med derivatiseringsreagenset. Et prøveopsamlingssted blev vaskeflaskerne hældt om i lokalet ved siden af kabinenerne. En felt blind prøve, der havde haft låget skruet af under omhældning af flasker, viste, at der skete en passiv optagelse af DHA i derivatiseringsreagenset, når de var i kontakt med luft med DHA. Prøverne fra spray-opsamling på denne lokalitet blev derfor korrigeret for blindværdi.

Tabel 1. Koncentrationen af DHA i dråber < 12µm i luften ved mund/næse under behandling med selvbrunerspray

Forskellen mellem resultaterne af to sprøjtninger i henholdsvis åben og lukket kabine kan hænge sammen med at forsøgspersonerne havde forskellig højde og måske har holdt inlettet lidt forskelligt i forhold til dyserne.

Det lave indhold af DHA i luften under manuel behandling kan skyldes, at der er udsugning i kabinen, og at der kun i en lille del af den samlede behandlingstid blev sprayet i ansigtet. Efter behandlingen kunne det ses, at næsefilteret var farvet af bronzeren i lotionen. Dette er en farve, som gør, at man umiddelbart kan se, hvor der er behandlet, idet der er en vis reaktionstid for DHAs reaktion med huden.

Tabel 2 viser resultatet af måling af DHA i dråber < 12 µm i diameter i opholdslokaler ved siden af sprøjtekabinerne. På begge lokaliteter blev der målt  efter at der havde været foretaget tre behandlinger, hvilket er worst case i forhold til klinikkernes normale frekvens for behandlinger.

Tabel 2 Koncentrationen af DHA i lokaler ved siden af spray-kabiner efter tre behandlinger med selvbrunerspray.

Dråbestørrelsesfordeling

Figur 8 viser størrelsesfordelingen af dråber (målt som masse) som 5 sekunders gennemsnit efter sprøjtning i lukket kabine. Hver kurve repræsenterer 5 sekunders opsamling. Søjlen tilhøjre viser sammenhængen mellem kurvens farve og måletidspunktet. Der ses en stor top af dråber i det inhalerbare område for partikler(< 10µm). Efter ca. 1 minut er niveauet nede på baggrundsniveauet for partikler.

Klik her for at se Figur 8.

Figur 8. Størrelsesfordeling af partikler (målt som masse) som 5 sekunders gennemsnit under spray i lukket kabine. Dråberne differentieres inden for området 0,5 til 20 µm. Tabellen til højre viser tidspunkt for den enkelte gennemsnitsmåling.

Figur 9-13 viser Den samlede koncentration (mg/m³) af dråber < 20 µm målt i perioder à 250 sekunder på forskellige tidspunkter under og efter behandling. Væskens densitet er sat til 1.

Baggrundskoncentrationen er lavest før første spray behandling. Den vokser lidt under behandlingerne men er fortsat lav. Under selve behandlingen vokser massen betydeligt, medens den ligger på et konstant lavt niveau efter sidste behandling.

Figur 9. Den samlede masse af dråber < 20µm målt i opholdslokale før første behandling med selvbruner lotion i lukket kabine.

Figur 10 Den samlede masse af dråber < 20µm målt i opholdslokale under første behandling med selvbruner lotion i lukket kabine.

Figur 11. Den samlede masse af dråber < 20µm målt i opholdslokale under anden behandling med selvbruner lotion i lukket kabine.

Figur 12. Den samlede masse af dråber < 20µm målt i lukket kabine under behandling med selvbruner lotion.

Figur 13. Den samlede masse af dråber < 20µm målt i opholdslokale efter tre behandlinger med selvbruner lotion.

Konklusion

Der er blevet udviklet metoder til opsamling og analyse af dihydroxyacetone i selvbruner lotion. Der er målt under tre typer behandlinger. Den højeste eksponering findes ved behandling i lukket kabine. Målingerne må betragtes som minimumskoncentrationer, da der kan være ureageret DHA, der har passeret den sidste vaskeflaske. Under behandlingen i lukket kabine kunne der måles en stor andel af dråber i det inhalerbare område < 10µm i diameter. Instrumentet til måling af dråbestørrelsesfordeling var ikke til rådighed under målingerne i åben kabine og ved manuel spray.

Referencer

Mercer, T.T. and Stafford, R.G.: "Impaction from round jets", Ann. Occup. Hyg., vol. 12, 41-48 (1969)

Safety (MSDS) data for 1,3-dihydroxyacetone. Link: http://ptcl.chem.ox.ac.uk/MSDS/DI/1,3-dihydroxyacetone.html

Spaulding, R.S., Frazey, P., Rao, X. and Charles, M.J.: Measurement of hydroxy carbonyls and other carbonyls in ambient air using pentafluorobenzyl alchohol as a chemical ionization reagent. Analytical Chemistry 1999, 71, pp. 3420-3427.

Windholz et al 1983: The Merck Index, 10. udgave. USA

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Top |

Version 1.0 Juli 2006, © Miljøstyrelsen.