Kortlægning og sundhedsmæssig vurdering af produkter til indvendig bilpleje
7 Nanoprodukter
Det er velkendt, at aerosoler under 2,5 µm udgør en særlig sundhedsmæssig risiko ved inhalering. Derudover er der i de senere år kommet særlig fokus på de sundhedsmæssige risici ved luftbårne nanopartikler (ultrafine partikler)[5], da disse partikler i højere grad end større partikler trænger ned i de alveolare og tranchio-bronchiolare luftvejsregioner.
Nanoaerosoler opstår ofte ved brug af sprayprodukter. Figur 7.1 illustrerer principperne for dannelsen af aerosoler ved brug af sprayprodukter. En pumpe eller drivgasbaseret spraymekanisme danner primære aerosoler på væskeform bestående af opløsningsmiddel og aktive stoffer til imprægering. Efter fordampning af solventet omdannes ikke-deponerede aerosoler til sekundære faststofaerosoler bestående af helt eller delvist polymeriserede imprægneringsstoffer.
Figur 7.1 Principskitse af dannelsen af fine og ultrafine (nano-) partikler/aerosoler efter fordampning af solvent fra den fraktion af de primære aerosoler, der ikke deponeres på tekstiloverfladen
En række produkter til indvendig bilpleje er ifølge producenterne baseret på nanoteknologi. Der er i projektet udført måling af partikelstørrelsesfordelingen af aerosoler i sprayprodukter, der er markedsført som værende baseret på nanoteknologi (produkt nr. 22, 23, 24 og 41). Forhandlerne af produkt nr. 22, 23 og 24 kan ikke oplyse, hvad der præcist menes med, at produkterne er baseret på nanoteknologi; men producenterne af alle fire produkter oplyser, at de indeholder nanopartikler. Den kemiske sammensætning af nanopartiklerne er ikke oplyst, ligesom det heller ikke fremgår, om der er tale om faststofpartikler. Produkt nr. 41 oplyses at være baseret på sol-gel-kemi og forventes derfor at indeholde silan-forbindelser, da kommercielle sol-gel-baserede overfladebehandlingsprodukter til brug ved stuetemperatur normalt er baseret på silan-kemi[6]. Sammensætningen af de indeholdte nanopartikler blev ikke oplyst.
Det vil sige, at der kan være tale om både primære, sekundære og muligvis også tilsatte nanopartikler. Det er også muligt, at der blot er tale om produkter, som resulterer i dannelsen af en film på tekstiloverfladen, hvis tykkelse er i nanostørrelse.
Der findes pt. ingen standardiserede metoder til måling af afgivelse af nano-aerosoler fra sprayprodukter. Derfor er der i dette projekt anvendt en analysemetode udviklet i Miljøstyrelsens kortlægningsprojekt om spraymidler til tekstilimprægnering, som er beskrevet i afsnit 7.1.
7.1 Forsøgsgang for partikelmålinger
De 4 produkter screenes for afgivelse af partikler op til 1 µm i aerodynamisk diameter under anvendelse på et stykke tekstil, her ufarvet bomuld. Eksponeringen sker i et specialfremstillet forsøgskammer. Ufarvet bomuldsstof med en porestørrelse på 200-300 µm blev spændt over et specialfremstillet, halvlukket forsøgskammer med et volumen på 7,5 liter (Figur 7.2), således at afstanden fra produktet til stoffet var 24 cm.
Figur 7.2 Skematisk tegning af forsøgsopstillingen
Aerosoler dannet af sprayprodukterne blev målt bag ved produktet, svarende til den almindelige brugssituation, hvor brugeren sprayer væk fra kroppen. Der blev således ikke sprayet direkte ind i måleapparatet, men målt på aerosoler frigivet til luften under brug af produkterne. Det vurderes, at brugere ikke uforvarende vil kunne komme til at sprøjte mod ansigtet, da brugerens hånd vil skærme for ansigtet, hvis spraydåsen vendes forkert. Brugeren forventes ikke at blive udsat for en større eksponering af aerosoler, hvis der sker et uheld. Et brud på en spraydåse vil sandsynligvis medføre en større eksponering i forhold til opløsningsmidler men ikke til dannelsen af flere aerosoler.
Partikelstørrelsesfordelingen af aerosolerne blev målt med en Scanning Mobility Particle Sizer (TSI SMPS 3934 udstyret med Differential Mobility Analyzer (DMA model 3081) og ultrafine Condensation Particle Counter (CPC model 3776)). Aerosoler blev suget ind i apparatet og passerede en radioaktiv kilde, hvorved aerosolerne opnåede en kendt ladningsfordeling. Aerosolerne blev derefter ført i en laminar luftstrøm igennem et elektrisk felt, der separerer partikler efter størrelse. Partiklerne blev talt med en kondensationspartikeltæller. Afhængig af konfiguration kan instrumentet måle partikler i intervallet 2-1000 nm. I dette projekt blev der målt i intervallet 6-650 nm. Instrumentet tæller alle aerosoler uanset kemisk sammensætning og form (fast eller flydende). Da indholdet af nanopartikler i produkterne før brug ikke er blevet ikke bestemt i dette projekt, kan det ikke afgøres, hvorvidt aerosolerne indeholder nanopartikler, som var tilstede i væskefasen.
Figur 7.3 viser en skematisk fremstilling af forsøgsgangen. Efter 10 sekunders imprægnering blev forsøgsopstillingen lukket med en prop. Efter 60 sekunder blev der målt aerosoler i størrelsesområdet 20-650 nm. Denne måling tog 60 sekunder. Derefter blev der ventet yderligere 5 min., og målingen blev gentaget. Formålet med den opfølgende analyse var at undersøge, om størrelsesfordelingen ændres i perioden umiddelbart efter anvendelse som følge af solvent fordampning. Derefter blev aerosolflowet øget fra 0,3 L/min til 1,5 L/min for at kunne måle partikler ned til 6 nm.
Figur 7.3 Skematisk fremstilling af forsøgsgangen
Før hver måling blev der udført en måling af baggrundsniveauet af partikler, som viste, at antallet af baggrundspartikler varierede fra 500-4000 partikler/cm³ pr. minut (en typisk baggrundsmåling er vist i Figur 7.4), hvilket er et normalt niveau for indendørsluft.
Figur 7.4 partikelstørrelsesfordeling (koncentration af partikler (antal pr. cm³) i hver af de 100 logaritmisk fordelte størrelsesintervaller) af normal indendørsluft målt med SMPS
7.2 Resultater for partikelmålinger
De målte aerosolkoncentrationer er samlet i Tabel 7.1. Partikelstørrelsesfordelingerne er samlet i Figur 7.5. Den største usikkerhed på måleresultaterne ligger i reproducerbarheden af mængden af og måden, hvorpå imprægneringsvæske kommer ud af produkterne ved 10 s kontinuert brug. Usikkerheden på den totale mængde af frigivne partikler er ±40 %. Usikkerheden på middelværdien af partikeldiameteren er ± 20 %.
Målingerne er baseret på 10 sekunders brug i et forsøgskammer på 7,5 liter. Hvis produkterne anvendes længere tid og over et større volumen, forventes partikelkoncentrationerne at ændres proportionalt; hvis der er tale om sekundære aerosoler forventes partikelstørrelsesfordelingen at være uændret.
Klik her for at se: Tabel 7.1 Aerosolkoncentrationer
Som det fremgår af Tabel 7.1, dannes der ved brug af produkt nr. 41 ikke aerosoler på et niveau over normal indendørsluft. For produkterne 23 og 24 dannes der nok aerosoler til, at det er målbart i forhold til et almindeligt baggrundsniveau. Middelpartikelstørrelsen af de målte partikler er for disse produkter >100 nm (jf. Tabel 7.1), og partikelkoncentrationerne er lave sammenlignet med de fleste drivgasbaserede sprayprodukter til tekstilimprægnering[7]. Produkt nr. 22 danner ultrafine (<100 nm) aerosoler i et niveau mere end 100 gange over normal indendørs niveau. Årsagen til det høje niveau kan være indholdet af nanopartikler i produktet; men der er observeret niveauer af samme størrelsesorden for sprayprodukter, der ikke er markedsført som ”nano”7. Årsagen til at der observeres et højt niveau af aerosoler for produkt nr. 22 kan således også være den specifikke konstruktion af produktets spraymekanisme (drivgastryk og udformning af ventil).
Den kemiske sammensætning af de målte aerosoler er ikke blevet bestemt. I lighed med aerosolanalyserne foretaget i projektet om sprayprodukter til tekstilimprægnering4 kan det ved sammenligning af partikelstørrelserne (Tabel 7.1) ved hhv. 1 og 7 minutter konstateres, at opløsningsmidlerne fordamper meget hurtigt (< 1 minut). De målte aerosoler formodes derfor at bestå af helt eller delvist polymeriseret imprægneringsmiddel og nanopartikler, der var tilstede i produkterne (faststof, sekundære aerosoloer, jf. Figur 7.1).
Således eksponeres en bruger af produkt nr. 22 (skumspray med drivmiddel) for ultrafine faststofaerosoler (< 100 nm) på et niveau to størrelsesordner over normal indendørs luft. Det er velkendt, at indånding af ultrafine aerosoler kan have negative sundhedsmæssige effekter[8], men i langt de fleste tilfælde skal der foretages særskilte forsøg med de enkelte kemiske stoffer på nanoform for at det er muligt at udtale sig om de sundhedsmæssige effekter af eksponering på nanoform. En sådan vurdering indgår ikke i dette projekt.
Det er dog klart, at der generelt skal udvises forsigtighed ved brug af sprayprodukter. Forsøget med dette produkt viser, at der i lighed med andre sprayprodukter til tekstilimprægnering7 forekommer luftbårne partikler på nanoform ved normal brug af produktet.
[5] Se fx ISO/TC 146/SC 2 N 399
[6] Sol-gel gruppen, Center for Materialeprøvning, Teknologisk Institut
[7] Jf. aerosolmålinger udført i Miljøstyrelsens kortlægningsprojekt om spraymidler til tekstilimprægnering.
[8] Se fx ISO/TC 146/SC 2 N 399
Version 1.0 December 2009, © Miljøstyrelsen.