برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۵/۲۷ تا ۱۳۹۷/۰۶/۰۲

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۱,۹۳۱
  • بازدید این ماه ۴۸
  • بازدید امروز ۱
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 1

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

نمونه‌برداری و سنجش نانوذرات

مواجهه با انواع مختلف نانومواد از جمله نانو‏ذرات می تواند صدمات جدی به سلامت افراد وارد نماید. به منظور آگاهی ازمیزان مواجهه و تعیین سطح مخاطره در شرایط عملیاتی کار، نمونه‌برداری و اندازه‌گیری تراکم نانوذرات انجام می‌شود. اندازه گیری ‏ها می‏ توانند برای انجام فعالیت‏ های مختلف مانند شناسایی منابع انتشار نانومواد، ارزیابی اثربخشی و کارایی هر یک از اقدامات کنترلی انجام شده، اطمینان از رعایت تراکم هر یک از مواد مورد بررسی بر اساس حدود مجاز‌ مواجهه و شناسایی نواقص احتمالی هر یک از روش ‏های کنترلی بکار روند. از تجهیزات و روش ‏های موجود برای اندازه گیری تعداد، جرم و مساحت رویه نانوذرات می توان به شمارشگر ذرات متراکم شده، وسیله سنجش اندازه ذرات بر اساس اختلاف تحرک آن‌ها، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، نمونه بردار استاتیک بر حسب اندازه ذره، ترازوی نوسان عنصر مخروطی، شارژر پخشی و ایمپکتور الکترواستاتیک با فشار پایین اشاره کرد.
1. مقدمه
مواجهه با انواع مختلف نانومواد از جمله نانو‏ذرات می تواند صدمات جدی به سلامت افراد وارد نماید. اطلاعات موجود در این زمینه حاصل مطالعات انجام گرفته روی انسان، حیوان و جمعیت‏ هایی است که در معرض مواجهه با هوای حاوی نانوذرات بوده اند. میزان اثرات سوء نانوذرات بستگی به میزان مواجهه، ویژگی های فیزیکوشیمیایی آنها و همچنین حساسیت افراد دارد. مطالعات حیوانی نشان داده است که نانوذرات می‏‎توانند نسبت به ذرات بزرگتر اثرات مخاطره آمیز بیشتری داشته باشند که علت آن مساحت رویه (Surface Area) همان طور که گفته شد احتمال بروز بیماری (یا مخاطره نانومواد) به ویژگی ‏های فیزیکوشیمیایی نانو‏مواد و دُز آنها در اندام هدف بستگی دارد. دُز (یا مقدار ماده سمی) در بدن انسان‏ مستقیماً قابل ارزیابی نیست، ولیکن بر اساس میزان مواجهه با ذرات معلق در هوا (Airborne) قابل تخمین است. این میزان ترکیبی است از تراکم ذرات در هوا، نرخ استنشاق، میزان نشست ذرات در مجاری تنفسی بر حسب اندازه آن‌ها و طول مدت زمان مواجهه با ماده.
به منظور آگاهی ازمیزان مواجهه و تعیین سطح مخاطره در شرایط عملیاتی کار، نمونه‌برداری و اندازه گیری تراکم نانوذرات انجام می‌شود. اندازه گیری‏ ها می‏ توانند برای انجام فعالیت‏ های مختلف مانند موارد ذیل بکار روند:
الف- شناسایی منابع انتشار نانومواد.
ب- ارزیابی اثربخشی و کارایی هر یک از اقدامات کنترلی انجام شده.
پ- اطمینان از رعایت تراکم هر یک از مواد مورد بررسی بر اساس حدود مجاز‌ مواجهه.
ت- شناسایی نواقص احتمالی هر یک از روش ‏های کنترلی که می ‏تواند باعث تاثیر جدی بر سلامتی افراد شود.
هریک از این فعالیت‌ها، نیازمند بهره‌گیری ازروش‌ها و تجهیزات خاص است. برای این منظور گستره‌ای از تجهیزات وجود دارند. در محیط کار، نانوذرات معلق درهوا ترکیبی از ذرات اولیه، کلوخه (Agglomerate) (عمدتاً) و انبوهه (Aggregate) هستند. نیاز به شناسایی این اشکال، عامل مهمی در تعیین راهبرد مناسب نمونه ‏برداری محسوب می‌شود (1, 2).

2. تجهیزات نمونه برداری و سنجش نانوذرات
تجهیزات بسیاری می‏ توانند برای اندازه گیری نانوذرات معلق درهوا استفاده شوند. این تجهیزات همچنان در حال توسعه هستند. خلاصه‏ ای از تجهیزات و روش ‏های موجود برای اندازه گیری مستقیم تعداد، جرم و مساحت رویه در جدول 1 ارائه شده است.

جدول 1- وسایل سنجش مستقیم تعداد، جرم و مساحت رویه نانوذرات
برگرفته از (ISO/TS 12901-1:2012)
سنجهتجهیزاتملاحظات
تراکم عددی شمارشگر ذرات متراکم شده
(CPC: Condensation Particle Counter)
دستگاه CPC تراکم عددی ذرات را بر حسب اندازه آن‌ها به‌صورت مستقیم (قرائت مستقیم) ارائه می‌دهد. در این وسیله بخارات متراکم شده و به‌صورت ذره نمونه‌برداری شده و سپس این ذرات تشخیص و شمارش می‌شوند. این دستگاه معمولاً ذرات را در ردیف 1000-10 نانومتر شمارش می‌کند.
تراکم عددی وسیله سنجش اندازه ذرات بر اساس اختلاف تحرک آن‌ها
(DMPS: Differential Mobility Particle Sizer)
DMPS وسیله‌ای است که یک ذره را با توجه به تحرک الکتریکی آن طبقه بندی می‌نماید. تحرک الکتریکی یک ذره، توانایی حرکت ذرات باردار (مانند الکترون و پروتون) است در یک محیط در پاسخ به یک میدان الکتریکی که آنها را می‌کشد. در این وسیله تراکم عددی ذرات در اندازه‏ های مختلف سنجش و ارائه می‌شود.
تراکم عددی میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری
(SEM: Scanning Electron Microscopy and TEM: Transmission Electron Microscopy)
دردستگاه SEM، الکترون پر انرژی از یک منبع الکترون خارج شده و تحت شتاب قرار می‌گیرد و سپس شیء مورد نظر در معرض این پرتو الکترونی قرار گرفته و متناسب با رفتار الکترون‌ها تصاویری تشکیل و مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. دستگاه TEM مجهز به عدسی‌های الکترومغناطیسی برای جمع‌آوری و متمرکز ساختن الکترون‌ها و گسیل نمودن آن‌ها به صورت یک پرتوی باریک است. این پرتوی الکترونی پس از عبور از نمونه بسته به چگالی آن، از بخش‌هایی از نمونه گذشته و به یک صفحه فلورسانس برخورد نموده و تصویر سایه مانندی از آن ایجاد می‌نماید. تجزیه و تحلیل نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی، اطلاعاتی را در مورد تراکم عددی ذرات در اندازه‏ های مختلف آن ارائه می‌دهد.
تراکم جرمی نمونه بردار استاتیک بر حسب اندازه ذره
(اندازه انتخابی)
Size Selective Static Sampler
در این دستگاه، سنجش جرمی با استفاده از یک نمونه بردار فردی انجام می ‏شود که بر حسب اندازه (اندازه انتخابی) با نقطه برش تقریبی 100 نانومتر عمل می‌کند و سپس نمونه‏ ها به روش وزنی (گراویمتری) یا شیمیایی تجزیه می شوند.هرچند در حال حاضر نوع تجاری این وسایل وجود ندارد، برخی از انواع کاسکید ایمپکتورها (نوع بنر Bener-Type با فشار پایین یا ایمپکتورهای میکرواوریفیس) که ذرات حدود 100 نانومتر را جمع ‏آوری می‌کند، برای این منظور مناسب است.
تراکم جرمی ترازوی نوسان عنصر مخروطی
TEOM:
Tapered Element Oscillating Microbalance
ورودی این دستگاه به گونه‌ای طراحی شده است که تنها امکان عبور سایز مورد نیاز ذرات را فراهم می‌کند. بخشی از جریان هوا به سمت عنصر مخروطی هدایت می شود که شامل یک کارتریج فیلتر نصب شده بر روی نوک یک لوله شیشه‌ای توخالی است. این نوک آزاد است و مانند یک دیاپازون در فرکانس طبیعی خودش مرتعش می‌گردد. وزن ذراتی که بر روی فیلتر جمع می‌شود، باعث تغییر در فرکانسی نوسان لوله می‌گردد و مدارات الکترونیکی این تغییر را حس و نرخ جرمی ذره را از روی میزان تغییر فرکانس محاسبه می‌نمایند. پایشگرهای قرائت مستقیم حساس نظیر TEOM را می توان برای تعیین تراکم جرمی نانوآئروسل بصورت برخط (آنلاین) استفاده نمود. در این پایشگر ورودی بر اساس اندازه مورد نظر انتخاب می‏ شود.
مساحت رویهشارژر دیفیوژن(پخشی)
(Diffusion Charger)
این دستگاه، یک شارژر جت-کرونا می باشد. بخشی از جریان هوای عبوری این وسیله از دو فیلتر هپا و کربنی و یک دستگاه یون ساز عبور کرده و بخش دیگر جریان هوا به عنوان نمونه مورد آزمون باقی می‌ماند. این دو جریان هوا در یک محفظه اختلاط باهم مخلوط می‌شوند و بعد از شارژ شدن ذرات، جریان هوا به یک آنالیزگر افتراقی مبتنی بر تحرک پذیری الکتریکی ذره DMA: Differential Mobility Analyzer برای سایزبندی ذرات هدایت می‌گردد. این دستگاه مساحت سطح فعال نانوآئروسل را مستقیماً اندازه‌گیری می‌کند. باید توجه داشت که مساحت سطح فعال ذرات بزرگتر از 100 نانومتر با مساحت سطح هندسی سنجش نمی‌شود. البته تمامی شارژرهای دیفیوژن تجاری نمی توانند مساحت سطح ذرات کوچکتر از 100 نانومتر را سنجش کنند. شارژرهای دیفیوژن تنها مخصوص نوع ویژه ‏ای از نانواشیاء است، البته درصورتی که دارای ورودی مناسب مجهز به پیش جداکننده باشد.
مساحت رویهایمپکتور الکترواستاتیک با فشار پایین
(ELPI: Electrostatic Low Pressure Impactor)
اصول عملیاتی ELPI شامل سه بخش اصلی است: باردارسازی ذره با یک شارژر کرونا تک قطبی، طبقه بندی سایزی ذرات با یک کاسکید ایمپکتور فشار پایین و آشکارسازی الکتریکی با الکترومترهای حساس. این وسیله قرائت مستقیم برای تعیین تراکم برحسب مساحت رویه ذرات است که بر اساس اندازه ذرات عمل می کند (قطر آئرودینامیکی)، باید توجه داشت که در مورد ذرات بزرگتر از 100 نانومترمساحت رویه فعال را نمی توان مستقیماً با مساحت رویه هندسی سنجش نمود.
مساحت رویهمیکروسکوپ SEM,TEMتجزیه برون خط (آفلاین) نمونه ‏ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نمی‌تواند اطلاعاتی را در مورد مساحت سطح بر حسب اندازه ذرات ارائه کند. تجزیه با استفاده از TEM اطلاعات مستقیمی را در مورد تصویر مساحت ذرات جمع ‏آوری شده که در رابطه با مساحت هندسی برخی از اشکال ذرات است،ارائه می ‏دهد.

جدول 2 روش‏ های تخمین غیرمستقیم تراکم عددی، جرمی و مساحت رویه را ارائه می دهد. تجهیزات و روش‌های جدید نیز در این حوزه دائماً در حال توسعه هستند اما اغلب تجربه استفاده از آن‌ها کم می‌باشد (1, 2).

جدول 2- وسایل سنجش غیر مستقیم تراکم عددی، جرم و مساحت رویه نانوذرات
برگرفته از (ISO/TS 12901-1:2012)
سنجهتجهیزاتملاحظات
تراکم عددی محاسبه شده ذراتELPIاین دستگاه سنجش قرائت مستقیم، تراکم ذرات را بر حسب توزیع اندازه آن‌ها از طریق سنجش مساحت سطح فعال بر حسب اندازه ذره (قطر آئرودینامیکی)، ارائه می‌کند. داده‌ها ممکن است پردازش شده و بصورت تراکم عددی نمایش داده شوند. نمونه‏ های فوق ممکن است به روش‏ های دیگری نیز به طور غیر مستقیم مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند.
تراکم جرمی محاسبه شده ذراتELPIاین دستگاه سنجش قرائت مستقیم، تراکم عددی ذرات را بر حسب توزیع اندازه آن‌ها از طریق سنجش مساحت سطح فعال بر حسب اندازه ذره (قطر آئرودینامیکی)، ارائه می‌کند. تراکم جرمی آئروسل‏ ها صرفاً در صورتی‌که شارژ و چگالی ذرات مشخص بوده یا فرض می ‏شود، قابل محاسبه است. نمونه ‏های فوق ممکن است به روش ‏های دیگری نیز به طور غیر مستقیم مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند.
تراکم جرمی محاسبه شده ذراتDMPSاین وسیله، تشخیص تراکم عددی ذرات را به‌صورت قرائت مستقیم و برحسب اندازه (قطر تحرک پذیری) و توزیع اندازه ذرات ارائه می‌کند. تراکم جرمی ذرات در صورتی که شکل و چگالی ذرات مشخص بوده یا فرض شود، قابل محاسبه می‌باشد.
مساحت سطح محاسبه شده ذراتDMPSاین وسیله، تشخیص تراکم عددی ذرات بصورت قرائت مستقیم و برحسب اندازه (قطر تحرک پذیری) و توزیع اندازه ذرات را ارائه می‌کند. تراکم جرمی ذرات در صورتی که شکل و چگالی ذرات مشخص بوده یا فرض شود، قابل محاسبه می‌باشد.
مساحت سطح محاسبه شده ذراتستفاده همزمان ELPI و DMPSهنگام استفاده همزمان ELPI و DMPS، می توان از اختلاف در مقادیر اندازه‌گیری شده قطر آئرودینامیکی و تحرک‌پذیری، برای پی‌بردن به ابعاد جزئی تر استفاده نمود. سپس از این ابعاد برای تخمین مساحت سطح استفاده کرد.

3. روش نمونه برداری
در حال حاضر، روش نمونه برداری یکسانی برای تعیین میزان مواجهه با تمام اشکال نانو‏مواد وجود ندارد. بنابراین، معمولاً برای تعیین مواجهه با نانوذرات در محیط کار، روش چند‏وجهی (یعنی به‌کارگیری بیش از یک روش نمونه برداری اشاره شده در بالا) مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش ‏های جدید نمونه‌برداری برای ارزیابی میزان انتشار نانوذرات در محیط‏ های کاری در حال توسعه هستند. روند سنجش معمولاً فرآیند تدریجی است که شامل یک ارزیابی اولیه تراکم عددی ذرات با استفاده از ابزار ساده‏ای مانند CPC (همراه با یک شمارشگر نوری ذرات Optical Particle Counter:OPC برای وقتی که اشکال بزرگتر ذرات وجود دارد) می باشد.
در صورتی که میزان انتشارمشخص گردد، به‌دنبال آن لازم است مشخصه ‏های جامع‌تری از انتشار ذرات تعیین شود. این کار می تواند به اشکال مختلفی انجام شود. تکنیک NEAT‌ (Nanoparticle Emission Assessment Technique) پیشنهاد می‏ کند که نمونه جمع‏ آوری شده بر روی فیلتر توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و اسپکتروفتومتری پراش اشعه ایکس Energy Dispersive X-Ray Analysis (TEM-EDX) برای بررسی توزیع اندازه و ترکیب شیمیایی مواد تجزیه و تحلیل گردد. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) با پراش اشعه ایکس (EDX) و سایر روش ‏های تجزیه شیمیایی مانند اسپکترومتری جرمی توسط پلاسمای جفت شده القایی Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICPMS) نیز می توانند مورد استفاده قرار گیرند.
به عنوان روش جایگزین (یا همزمان) مخصوصاً در صورتی که هیچ‌گونه دسترسی به TEM وجود نداشته باشد، عمده اطلاعات در زمینه تراکم ذرات بر اساس توزیع اندازه، تعداد، جرم و مساحت سطحی با استفاده از ابزارهای شرح داده شده در بالا گردآوری می‌شود.
روش ‏های فوق صرفاً اطلاعاتی را در مورد انتشار نانومواد ارائه می‏ دهند. در صورتی که سنجش مواجهه با نانوذرات خاص مدنظر باشد، باید نمونه برداری ‏های فردی با استفاده از فیلترها یا شبکه‌های (Grids) ‏مناسب برای تجزیه توسط میکروسکوپ الکترونی یا روش‏ های شناسایی شیمیایی صورت گیرد. میکروسکوپ الکترونی با EDX می‌تواند برای شناسایی ذرات استفاده شده و تخمینی از توزیع اندازه ذره مورد نظر را ارائه دهد. استفاده از کاسکید ایمپکتورهای فردی یا نمونه بردار سیکلونی قابل استنشاق مجهز به فیلتر، علی‌رغم محدودیت‌های خاص خود، به حذف ذرات درشت تر از هوا کمک می ‏کند و امکان تعیین قطعی تر اندازه ذره را فراهم می‏ سازند. تجزیه این فیلترها برای آلاینده‏ های مورد نظر هوا می تواند به شناسایی منبع ذرات قابل‌استنشاق کمک کند. روش‏ های استاندارد تجزیه شیمیایی، شامل تجزیه وزنی، باید مورد استفاده قرار گیرند. با استفاده توام این روش ‏ها می‌توان میزان مواجهه کارگران با نانوذرات را ارزیابی کرد. این رویکرد اجازه شناسایی نانوذرات و همچنین تعیین خصوصیات مهم آئروسل‏ ها را فراهم می‌نماید (1, 2).

4. محدودیت در اندازه‌گیری
اندازه گیری تراکم عددی ذره به‌تنهایی نمی ‏تواند مفید باشد. در تمام اندازه گیری‏ های مربوط به تراکم عددی ذره، محدودیت‏ های تجهیزات مورد استفاده در تفسیر نتایج حائز اهمیت است. تجهیزات CPC برای سنجش ذرات کوچکتر از 20 نانومتر حساسیت لازم را ندارند. میزان تراکم‌های گزارش شده با ابزارهایی که دارای حساسیت‏ های یکسانی نیستند، می‏ توانند اساساً متفاوت باشند، به ویژه اگر قطر میانه شمارش ذره (Particle Count Median Diameter) نزدیک و یا در این دامنه قرار داشته باشد. در این مورد، ابزارها به طورقابل توجهی تراکم عددی آئروسل نانو‏مواد را پایین‌تر از مقدار واقعی تخمین می ‏زنند.
پیچیدگی بیشتر مربوط به ذرات معلق در هوا محیطی یا زمینه می‌شود و در واقع ابزارهای قرائت مستقیم باید بین انتشار ذرات از آن نوع فرآیند کاری خاص و زمینه را تشخیص دهند. مگر اینکه محیط کار تحت شرایط اتاق تمیز (پاک Clean Room) عمل کند. ذرات معلق در هوا از منابع خارجی وارد محیط کار شده و به میزان نانوذرات حاصل از فرآیند کار می‌افزاید. این مورد باید در نظر گرفته شود، درغیراین صورت می‏ تواند منجر به تخمین بیش از مقدار واقعی گردد. سایر نانو‌ذرات که ممکن است در مجاورت آن فرآیند کاری تولید شوند، به عنوان مثال از هیترها یا از موتورهای الکتریکی، نیز می توانند سبب تخمین بیش از مقدار واقعی شوند. یک راه فائق آمدن به این مشکل، تعیین تراکم ذرات زمینه یا محیط پیش از شروع تولید یا پردازش نانوذرات است. روش دیگر، اندازه گیری همزمان در میدان نزدیک Near Field (در مجاورت وظیفه/ فرآیند) و میدان دور Far Field (دور از وظیفه شغلی یا فرآیند کاری) است. میدان دور باید بیانگر زمینه مجاور به میدان نزدیک باشد. در برخی موارد، میدان دور، خارج از کارگاه قرار می‌گیرد. مقادیر میدان دور از مقادیر میدان نزدیک کم می شود تا امکان تخمین سهم آلودگی آن فرآیند کاری فراهم گردد. در این روش فرض می‏شود که ذرات میدان دور دارای اندازه‏ های مشابه با ذرات میدان نزدیک هستند، که البته ممکن است همیشه این موضوع صادق نباشد. روش دیگر، تعیین اختلاف ترکیب بین نانوذرات تولید شده در محیط کار و آئروسل زمینه است.
نمونه‌برداری نانو‏ذرات هوابرد به روش فیلتراسیون، جرم بسیار کمی از ذرات را جمع‏آوری می کند (کمتر از 0/1 میلی گرم) و خطاهای متعدی در رابطه با تجزیه وزنی چنین نمونه‏ هایی با جرم کم را به‌همراه دارد. خطاهای حاصل از الکتریسیته ساکن، ارتعاش و آلودگی ذرات باید حذف شوند و فیلترها باید تحت پروتکل‏ های سختگیرانه کنترل اثرات دما و رطوبت آماده‌سازی و وزن شوند. برای فیلترهایی که بارگیری (Loading) بسیار کمی داشته ‏اند (به عنوان مثال کمتر از 0/05 میلی گرم)، اصلاحات مربوط به تغییر چگالی هوا (اصلاحات شناوری) توصیه می ‏شود.
در مورد فیلترهای با میزان بارگیری کم، لازم است ICPMS با حساسیت بالا (در مقایسه با طیف سنج نشرنوری Optical Emission Spectroscopy) برای اطمینان از رعایت حد تشخیص کمی استفاده شود. شایان ذکر است که لازم است برای جلوگیری از آلوده شدن نمونه‏ های فیلتر با ذرات یا فلزات به هنگام گذاشتن و خارج کردن قاب فیلتر در سراسر مراحل آنالیز، احتیاط ‏های لازم به‌عمل آید. در مورد فیلترهای بارگذاری شده سبک، سهم فلزات از آلودگی‌های غیر عمدی ممکن است بیش از سهم ذراتی باشد که نمونه برداری شده‌اند. از این اقدامات احتیاطی می‌توان به استفاده از دستکش‏ های نیتریل هنگام جابه‌جایی فیلترها و گذاشتن و خارج کردن آنها از قاب‏ ها در زیر هود با جریان پاک وتک‌سویه (لامینار Laminar) اشاره کرد (1, 2).

5. حدود مجاز مواجهه شغلی برای نانوذرات
حفاظت کارکنان در برابر مواد سمی در محیط‏ های کاری، از طریق کاهش میزان مواجهه به حدودی کمتر از مقادیر توصیه شده حاصل می شود. هر‏چند محدودیت‏ های تجهیزاتی (شامل تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل مواجهه) ممکن است در بعضی از موارد سبب شود که حتی رعایت حدود مجاز مخاطراتی برای سلامتی کارگران به‌همراه داشته باشند. در چنین مواردی، ممکن است برای محافظت بیشتر از کارگران انجام اقدامات تکمیلی لازم باشد (به‌طور‌مثال استفاده از تجهیزات حفاظت فردی، غربال‌گری پزشکی، همین طور تحقیق به منظور بهبود روش‏ های نمونه‌برداری و تجزیه). اثرات سم ‏شناسی نانوذرات می‏ تواند به شکل حد‌مجاز و غیرمجاز تعریف شود. حدمجاز، بیانگر مقدار مواجهه‏ ای است که تماس شغلی با کمتر از آن مقدار هیچ نوع اثر زیان آوری بر سلامتی فرد نمی گذارد. حد غیرمجاز بیانگر مقدار مواجهه ‏ای است که تماس شغلی با آن مقدار باعث صفر شدن احتمال وقوع اثرات زیان‌آور بر سلامتی افراد نمی ‏شود، هرچند فرض این مقدار مجاز، منطقی نیست. به‌عنوان مثال زمانی‌که یک ماده سمی سبب تشدید پاسخ بدن نسبت به مواجهه محیطی دیگری ‏شود. علاوه براین، مقدار متوسط حد مجاز، توزیع پاسخ‏ ها را در جمعیت انسانی مدنظر قرار نمی ‏دهد.
در مورد اثرات سم ‏شناسی مقدار حد مجاز برای تعیین کمی سطوح "ایمن" توصیه می‏ شود مراحل زیر انجام گیرد:
الف- تعیین سطح اثرات زیان‏آور غیر‌قابل‌مشاهده (No-observed-adverse-effect-level:NOAEL) یا پایین‌ترین سطح مشاهده‌شده اثرات زیان‌آور(Lowest-observed-adverse-effect-level: LOAEL).
ب- تعمیم (Extrapolation) سطوح حیوانی به سطوح انسانی از طریق تعدیل تفاوت‏ های خاص گونه در جذب، توزیع، متابولسیم و حذف (Adsorption, Distribution, Metabolism and Elimination: ADME).
بهتر است برای ذرات ‌استنشاق ‌شده، در تعمیم سطح اثر حیوانی به انسانی تفاوت‏ های هوای ورودی به ریه، میزان ته‌نشست، الگوی مواجهه و مدت آن، اندازه بافت هدف (مساحت سطحی، جرم، یا حجم) و همچنین پاک‌سازی، قابلیت انحلال و متابولیسم ، مد نظر قرار گیرد.
پ- جمع‌بندی حدود مواجهه شغلی با مد نظر قرار دادن امکانات فنی و سایر عوامل.
این رویکرد، نمونه ای از روش ‏های استفاده شده برای تخمین حدود مجاز مواجهه برای مواد غیر سرطان زا است. در این رویکرد، از عوامل عدم قطعیت برای اقتباس حدود مجاز مواجهه برای انسان‏ ها استفاده می ‏شود (اغلب عوامل 10تایی برای تعمیم حیوان به انسان، متغیر‏های بین فردی، مطالعه تحت مزمن و LOAEL (پایین‌ترین سطح مشاهده شده اثرات زیان‌آور) در صورتی که NOAEL موجود نباشد، درنظر گرفته می ‏شود). علاوه بر این، راهنمای اخیر ارزیابی ریسک شورای ملی تحقیقات (NRC: National Research Council)، از توسعه و تکمیل حدود مجاز مواجهه با ریسک خاص برای مواد سرطان زا و غیر سرطان زا حمایت می ‏کند، به عنوان مثال از طریق تخمین درصد جمیعت بالای یا زیر مخاطره قابل‌قبول تعریف شده و سطح اطمینان آن (با فرض اینکه برای افراد به هنگام مواجهه با مقادیر کمتر از حدود مجاز هیچ مخاطره ای وجود ندارد).
به جای استفاده از LOAEL یا NOAEL، روش ‏های مبتنی بر مخاطره معمولاً مدل ‏های آماری را با استفاده از داده‏ های دُز- پاسخ اصلاح می‏ کنند، به نحوی که بتوان دُز معیار(BMD) (تخمین احتمال حداکثر دُز مربوط به میزان معین ریسک برای دامنه پایین تری از داده‏ ها به طور مثال 10%) وBMDL (Benchmark Dose Lower Confidence Limit، حد پائین اطمینان 95 درصدی از دُز معیار) را تخمین زد. حد پائین اطمینان دُز معیار معمولاً به‌عنوان نقطه حرکت به سوی تعمیم سطوح مخاطره پایین‌تر استفاده می ‏شود. حد پائین اطمینان 95 درصدی از دُز معیار گاهی به جای NOAEL برای استفاده از عوامل عدم قطعیت در اقتباس حدود مواجهه به کار می‏ رود.
ویژگی‏ های سم ‏شناسی نانوذرات می ‏تواند از ترکیب شیمیایی ذاتی یک ماده همان‌طور که برای آن ذره در مقیاس غیرنانو وجود دارد، اقتباس گردد. جدا از آن، جامعه علمی این موضوع را در نظر می گیرد که آیا سمیت اضافی نانوذرات به واسطه ماهیت ذره‌ای و ویژگی‏ های منحصربه‌فرد مربوط به مقیاس نانو وجود دارد یا خیر. همچنین مطالعات سم ‏شناسی نیز در نانوذرات جدید مانند نانولوله‏ های کربنی که آنالوگ ‏های بالک (Bulk Analogues) را ندارند، در حال انجام است.
یافته ‏های سم ‏شناسی مختلفی برای نانوذرات گزارش شده است. هر چند در مطالعات سم‏ شناسی موجود گاهی اوقات از مواد آزمونی استفاده می‏ شود که اکثراً بواسطه محدودیت‏ های فنی بخوبی توصیف نشده اند. بنابراین در حال حاضر، تنها تعداد محدودی از داده‏ های معتبر مرتبط با مخاطرات سم ‏شناسی آنها وجود دارد، که می ‏تواند برای تدوین حدود مجاز مواجهه شغلی استفاده شود. این باور وجود دارد که این حدود مواجهه در آینده نزدیک صرفاً برای تعداد کمی از مواد نانویی مهندسی‌شده قابل‌دسترس خواهد بود.
نتایج مدلسازی حاصل از داده‏ های دُز -پاسخ، مبنای کمی را برای تدوین حدود مجاز مواجهه شغلی با نانوذرات فراهم می‏ کند. حدود مجاز مواجهه شغلی برحسب تراکم جرمی، برای تعداد محدودی از مواد نانو‏ساختار به شکل نانوذرات انبوهه و کلوخه مانند کربن‌سیاه، فیوم اکسید روی، فیوم سیلیس و نانولوله یا نانوالیاف کربنی وجود دارد.
در این خصوص، داده های اندکی وجود دارد، مخاطرات مبتنی بر ویژگی ‏های سم ‏شناسی نانوذرات هنوز هم به‌طور‌کامل ارزیابی نشده اند. هرچند معمولاً بدین شکل در‌نظر گرفته می ‏شود که:
- ویژگی ‏های سم ‏شناسی نانوذرات را همواره نمی توان صرفاً از سمیت شناخته ‏شده همان ماده در مقیاس ماکروسکوپی پیش بینی کرد.
- برای برخی از نانوذرات، جرم، مقیاس مناسبی برای تعیین مواجهه نیست و مساحت سطحی و تعداد ذرات نانو‏مواد جایگزین‏ های بهتری می‌باشند.
بنابراین حدود مواجهه شغلی جرمی برای موادی با اندازه ‏ای غیر از نانو، ممکن است معیار مناسبی برای توصیف میزان مواجهه در دامنه ‏ای از اندازه ذرات نباشد. به عنوان مثال در‌صورتی‌که سمیت به مساحت سطحی ذره مربوط باشد یا در صورتی که میزان مواجهه با این مواد زیر حدود تشخیص جرمی باشد.
تدوین حدود مواجهه در غیاب داده ‏های کامل ارزیابی مخاطره، موضوع جدیدی نیست. این امر مستلزم تلاش ‏های مشترک متخصصین صنعتی در زمینه ارزیابی ریسک، متخصصین مخاطرات ویژه و افراد آشنا با فرآیند و شرایط آن محیط کاری خاص می‌باشد.
تدوین روشی با رویکرد استفاده از اطلاعات موجود نانوذرات خاص برای استنتاج حد مواجهه شغلی (Occupational Exposure Limit: OELs) با استفاده از حدود مجاز حالت بالک همان ترکیب شیمیایی ارزشمند خواهد بود. یک راه حل جایگزین می‏ تواند گروه بندی نانوذرات بر اساس پتانسیل مخاطرات آن‌ها و توسعه دامنه‏ ها یا دسته‌بندی حدود مواجهه باشد. یک روش پیشنهادی دیگر، طبقه بندی نانوذرات بر اساس مواردی چون شیمی سطح، شکل ذره، قطر ذره، قابلیت انحلال، سرطان زا بودن، سمیت برای دستگاه تناسلی، جهش زایی، سمیت پوستی و سمیت مواد اولیه می ‏باشد.
به طور کلی، درتدوین حدود مجاز مواجهه و تعریف طبقه مواجهه، در‌نظر گرفتن محدودیت‏ های روش ‏های موجود اندازه‌گیری حائز اهمیت است (1, 2).

منابـــع و مراجــــع

1. ISO. ISO/TS 12901-1:. Nanotechnologies — Occupational risk management applied to engineered nanomaterials — Part 1: Principles and approaches. Switzerland: International Organization for Standardization; 2012.

2. سازمان ملی استاندارد ایران. 19816-1: فناوری‏نانو- مدیریت ریسک شغلی نانومواد مهندسی‏شده قسمت1: اصول ورهیافتها. ایران: سازمان ملی استاندارد ایران; 1394.