1- مقدمه

رعایت اصول ایمنی در آزمایشگاه از الزامات اولیه کار در آزمایشگاه است؛ شرایط محیطی در هر آزمایشگاهی می‌تواند سلامت، ایمنی و محیط زیست را به خطر بیاندازد؛ لذا تمامی افراد مستقر در آزمایشگاه باید با مخاطرات و عوامل زیان‌آور محیط آزمایشگاه‌ها آشنا باشند و راه‌های مقابله با شرایط اضطراری را مورد توجه قرار دهند. در سال‌های اخیر، فناوری نانو به سرعت در حال پیشرفت بوده و به کارگیری این نانومواد در آزمایشگاه‎های مختلف تحقیقاتی و صنعتی در زمینه علوم مختلف همچون داروسازی، پزشکی، الکترونیک، دفاع و انرژی مطرح است (1و2). تعداد افراد در مواجهه شغلی با نانوذرات در جهان حدوداً 2 میلیون نفر تخمین زده شده است (3). لازم است کاربران آزمایشگاهی برای حفظ سلامت خود، با روش‌های صحیح و ایمن کار با این مواد آگاه شوند. در این بررسی، اقدامات مورد نیاز برای به کارگیری صحیح مواد نانو در آزمایشگاه مرور شده است.

2- تهیه دستورالعمل کار با نانومواد در آزمایشگاه

هدف از تدوین این دستورالعمل، ارائه راهنمایی‌هایی است که بتواند در محیط‌های آزمایشگاهی با ایجاد کنترل‌های مهندسی و مدیریتی، به حفظ سلامت کارکنان کمک کند. این دستورالعمل همچنین راهنمایی‌هایی برای مواد نامعلوم موجود در زمینه نانومواد که خطرات آن‌ها هنوز تعیین نشده است، ارائه می‌دهد و به کاهش ریسک آسیب‌دیدگی کاربران کمک می‌کند. در به کارگیری مواد نانو برای دستیابی به اهداف کنترلی و به حداقل رساندن مواجهه افراد با ذرات باید برنامه‌های عملکردی تهیه شود. این برنامه عملکردی باید توسط سرپرست آزمایشگاه تهیه شود. در این خط مشی، برای به حداقل رساندن مواجهه با ذرات نانو تا پائین‌ترین حد قابل اجرا ( ALARP: As Low As Reasonably Practicable) تأکید می‌شود. این خط مشی باید به اطلاع کلیه کارکنان سازمان رسانده شده و روش‌های اجرایی، دستورالعمل‌ها و موارد آموزشی منعکس شود.

طراحی برنامه عملیاتی مستنداتی که باید تهیه، نگهداری و به روزآوری شوند، باید حداقل شامل موارد زیر باشند:

1. شرح مسئولیت‌های افراد در جهت کاهش میزان مواجهه با ذرات نانو

2. تهیه خصوصیات مواد و اطلاعات مربوط به ایمنی آن‌ها (برگه‌های شناسنامه ایمنی مواد شیمیایی)

3. ارزیابی‌های کیفی و کمی مواجهه با ذرات نانو، ارزیابی خطر و تجزیه و تحلیل آن

4. تحلیل‌های مهندسی و انتخاب تجهیزات مناسب در آزمایشگاه

5. ارائه مقرراتی در زمینه فعالیت‌های آزمایشگاهی، روش‌های اجرای کار (SOP: Standard Operating Procedures) و خط مشی‌ها و روش‌های مقابله با وضعیت‌های اضطراری

6. ارائه مواد آموزشی به آزمایش‌کنندگان و بازآموزی دوره‌ای به آن‌ها

7. ارائه برنامه‌های زمان‌بندی برای تعمیر و نگهداری، صدور گواهی عملکرد و اثربخشی تجهیزات پایش و کنترل نانو مواد (5)

3- اقدامات مورد نیاز برای به کارگیری مواد نانو در آزمایشگاه

کاهش مواجهه با نانومواد با پایش مستمر نانومواد موجود در آزمایشگاه فراهم می‌شود (6). مراکز علمی در سطح جهان عوارض ناشی از مواد شیمیایی را در غلظت‌های گوناگون بررسی کرده‌اند و در موارد متعدد حد مجاز تماس با آلاینده‌ها بیان شده است. در حال حاضر، هیچ حد مجاز مواجهه ویژه‌ای برای مواجهه با نانوذرات مهندسی شده (به جز نانوذرات TiO₂) وجود ندارد. این در حالی است که چنین حدود و راهنماهایی از طریق سازمان‌هایی مانند: اداره ایمنی و بهداشت حرفه‌ای آمریکا (OSHA [Occupational Safety and Health Administration])، انجمن ملی ایمنی و بهداشت حرفه‌ای آمریکا (NIOSH [National Institute of Occupational Safety and Health])، کمیته دولتی متخصصین بهداشت صنعتی آمریکا (ACGIH [American Conference of Govermental Industrial Hygienists]) و وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی کشور برای ذرات درشت‌تر با ترکیب شیمیایی مشابه وجود دارد.

شواهد علمی نشان می‌دهد نانوذرات ممکن است به لحاظ بیولوژیکی فعال‌تر از ذرات درشت‌تر با ترکیب شیمیایی مشابه باشند، به همین دلیل ممکن است در صورت استنشاق، ریسک بهداشتی بیشتری تحمیل کنند؛ بنابراین در یک رویکرد محافظه‌کارانه، برای تعیین خطر تماس با نانوذرات بعد از تعیین مواجهه با نانومواد، باید حدود مجاز فعلی و افزایش فعالیت بیولوژیکی نانوذرات توأماً در نظر گرفته شوند یا به عبارتی، مقادیر مواجهه با نانومواد در مقادیری کمتر از حدود مجاز فعلی در نظر گرفته شود (7).

راهبردهای مختلف کنترل مواجهه با نانومواد شامل حذف خطر [Elimination]، جایگزینی مواد و فرآیندهای پرخطر با مواد و فرآیندهای کم‌خطر [Substitution]، محصورکردن فرآیندها [Enclose]، کنترل‌های مهندسی [Engineering Controls]، کنترل‌های مدیریتی [Administrative Controls] و استفاده از تجهیزات حفاظت فردی [Personal Protective Equipments (PPE)] است. ترتیب اجرای این کنترل‌ها باید مطابق شکل 1 رعایت شود به طوری که بالاترین گزینه، قدم اول در فرآیندهای کنترلی است. در عمل معمولاً ترکیب مناسبی از این استراتژی‌ها، بهترین شیوه کنترل مواجهه با نانومواد را فراهم خواهد کرد (8).

شکل 1. اجرای روش‌های کنترل مواجهه با نانومواد (8)

1-3 – تهیه برگه اطلاعات ایمنی خاص نانومواد [Specific Safety Data Sheet] SDS

آگاهی از خطرات ناشی از مواد نانو و چگونگی پیشگیری از این خطرات اهمیت زیادی دارد. تهیه فهرست مواد نانو مورد استفاده در آزمایشگاه و اطلاعات لازم در خصوص سمیت آن‌ها، قدم اول جهت کاربری مواد نانو است. یکی از مهم‌ترین منابع برای تهیه روش‌های مناسب در به کارگیری مواد نانو، استخراج شناسنامه ایمنی مواد شیمیایی است. هر آزمایشگاه باید فهرستی از اطلاعات ایمنی خاص نانومواد (SDS) در اختیارداشته باشد که قبل از شروع به کار با مواد نانو بررسی و مطالعه شود. برگه اطلاعات ایمنی خاص نانومواد باید شامل شرح محصول، شناسایی خطرات، ترکیبات، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، اقدامات آتش‌نشانی، اقدامات انتشار اتفاقی، حمل و نقل و ذخیره‌سازی، کنترل مواجهه افراد، وسایل حفاظت فردی و دفع آن باشد (9و10).

2-3 – اقدامات کنترل مهندسی

انتخاب روش‌های مختلف کنترل مهندسی در آزمایشگاه باید بر اساس نتیجه حاصل از ارزیابی و تعیین سطح خطر انجام شود. مطابق اصول کنترل مواد خطرناک برای سلامتی، برای کنترل نانوذرات شیوه‌های زیر باید رعایت شود:

الف) ریسک بسیار زیاد - دریافت مشاوره از متخصصین مربوط

ب) ریسک زیاد - محصور کردن فرایند

ج) ریسک کم - اجرای کنترل‌های مهندسی مانند تهویه مکشی موضعی

در زمینه تهویه مهندسی، به کارگیری موارد زیر ضروری است:

در هر فعالیت آزمایشگاهی که ذرات معلق در هوا تولید می‌شود، از فضاهای محصور استفاده شود که هوای داخل آن تخلیه می‌شود. نمونه این فضاها، هودهای آزمایشگاهی، هودهای فیوم، کیسه‌های دستکش‌دار [Glove Bags]، جعبه‌های دستکش‌دار یا کابینت‌های ایمنی زیستی [Biological Safety Cabinet (BSC)] هستند. در صورت عدم امکان محصور کردن فعالیت یا فرآیند کار، از هودهای خارجی مثل هودهای دریافت‌کننده و هود اسنورکل [Snorkel Hood] استفاده شود. هودهای فیوم معمول‌ترین کنترل مهندسی هستند که توسط برخی از سازمان‌ها برای کنترل انواع متنوعی از نانومواد مانند نانوپودرها، نانولوله‌های کربنی، تعلیق‌های کلوئیدی، فولرین‌ها، نقاط کوانتومی، پلیمرها، نانوسیم‌ها، نانوبلورها و کربن سیاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شکل 2 : نمونه‌هایی از محفظه‌های محصور برای کار ایمن با نانومواد

· در جاهایی که فرآیند یا منبع آلودگی محصور شده است، فشار هوای داخل این فضا باید نسبت به هوای اطراف (به ویژه هوای منطقه تنفسی فرد) منفی باشد تا از انتشار آلودگی به بیرون جلوگیری شود. چنانچه فرد توسط اتاقک‌های جداکننده یا اتاقک‌های کنترل، از فرآیند یا عملیات خطرناک جدا شده باشد، این فضا باید دارای فشار مثبت باشد.

· اگر فرایند را نمی‌توان به شکل محصور انجام داد، از سیستم‌های مهندسی شده دیگری برای کنترل نانومواد منتشر شده استفاده شود. به عنوان مثال، از یک سیستم مکنده موضعی [Local Exhaust ventilation](LEV) استفاده شود. سیستم گیراندازی موضعی باید تا جایی که ممکن است به منبع تولید نانومواد نزدیک باشد؛ نصب و راه‌اندازی و کنترل منظم باید برای حفظ مکش تهویه مطابق حدود استاندارد در نظر گرفته شود. عملکرد سامانه‌های تهویه مکشی موضعی ارتباط زیادی با کیفیت و کارآیی طراحی و نگهداری آن‌ها دارد؛ لذا کنترل سامانه‌ها و نگهداری سوابق آن‌ها مهم است. چنانچه سرعت مکش هوا در دهانه هود خیلی بالا باشد، آشفتگی ایجاد شده در جریان هوا [Turbulence] ممکن است سبب فرار مواد از دهانه هود و در نتیجه اتلاف مواد و تنفس آن‌ها توسط آزمایش‌کنندگان شود. سیستم‌های تهویه موضعی مؤثرترین روش کنترل در عملیاتی همچون مخلوط کردن، بازیافت، بسته‌بندی و وزن کردن است. تهویه موضعی به طور متداول در فرآیندهای جوشکاری و برشکاری فلزات استفاده می‌شود.

· اگر نانومواد مورد استفاده بسیار سمی هستند یا شکل فیبری/لوله‌ای دارند، از اتاقک‌های محصور مجهز به فیلتر HEPA استفاده شود و در فواصل منظم کارآیی هود تست شود.

· اگر امکان استفاده از فیلتر HEPA در تهویه وجود ندارد:

از سیستم‌های تهویه عمومی که هوا را به چرخش در می‌آورد، استفاده شود.

روش ارزیابی خطر و کنترل مهندسی مناسب، پیاده‌سازی شود. نمونه‌هایی از این کنترل‌ها عبارتند از:

v    پایش متناوب هوا

v    پایش سیستم‌های هشدار دقیق که قادر به شروع عمل یا فرایند اصلاحی باشد.

v    عدم به کارگیری هودهای لامینار با جریان افقی که سبب هدایت جریان هوای فیلتر شده به سمت صورت کاربر می‌شوند.

v    حفظ و نگهداری و آزمایش منظم برای اثربخشی در سیستم‌های مکنده (11).

3-3 - اقدامات کنترل مدیریتی

· طراحی دقیق و مؤثر فرآیندها نقش مؤثری در پیشگیری از وقوع مواجهه با نانوذرات دارد. در برخی شرایط، نصب برخی تجهیزات یا فرآیندها، با هدف اصلاح نواقص موجود در طرح اولیه، می‌تواند بسیار مشکل باشد. به همین دلیل در مرحله طراحی باید به جانمایی تجهیزات و تأسیسات، نصب، فرآیندها، نحوه کار تجهیزات و ایستگاه‌های کار توجه ویژه‌ای شود.

· در صورت امکان، از مواد و فرآیندهای کم خطرتر استفاده شود. نمونه‌هایی از جایگزینی عبارتند از:

- استفاده از نانوساختارهایی که درون مواد جامد جاسازی شده‌اند مانند مواد کپسول شده در یک کیسه پلاستیکی یا کپسول ژلاتینی غیر قابل حل

- استفاده از نانوساختارهایی که روی مواد جامد محکم شده‌اند.

- تغییرشکل فیزیکی مواد یا محصول مانند استفاده از نانوذرات به شکل معلق در مایعات [Dispersions]، خمیر [Paste]، گرانول یا کامپوزیت به جای استفاده از پودرها یا آئروسل‌ها

- تغییر فرآیندها مانند تغییر فرآیندهای خشک به فرآیندهای تر و استفاده از آب در نقاط انتقال یا خروج مواد خشک یا اصلاح مراحلی از فرآیند در جهت مکانیزه شدن آن

· خوردن و آشامیدن تنها در مناطق تعیین‌شده‌ای مجاز است که در آن از مواد شیمیایی و نانوذرات استفاده نمی‌شود. بهتر است از برچسب‌هایی استفاده شود که این قضیه را نشان دهد (شکل3).

شکل 3: استفاده از برچسب برای مدیریت به کارگیری مواد نانو

· جهت حفاظت از سلامت آزمایش‌کنندگان مواد نانو، برنامه پایش سلامت [Health Surveillance] باید طرح‌ریزی و اجرا شود. افراد باید به طور دوره‌ای مورد آزمایش‌های مختلف مانند تست ریه، کبد، کلیه و تست خون [hematopoietic Function] قرار گرفته و نتایج دوره‌های مختلف مقایسه شود. این برنامه صرفاً باید به وسیله متخصصین بهداشت حرفه‌ای و طب کار و آگاه به خصوصیات و خطرات بالقوه نانومواد انجام پذیرد.

· کلیه آزمایشگاه‌های نانو باید برای مقابله با وضعیت‌های اضطراری از قبیل ریخته شدن مواد شیمیایی حاوی نانوذرات، حریق و انفجار پیش‌بینی‌های لازم را داشته باشند.

· باید استفاده از وسایل حفاظت فردی مناسب مدیریت شود و انطباق آن‌ها با برنامه حفاظت تنفسی آزمایشگاه مدنظر قرار گیرد.

در هنگام کار یا جابه‌جایی مواد نانو باید از محافظ چشم/صورت، دو جفت دستکش (ترجیحاً دستکش نیتریل)، عینک ایمنی (گاگل)، لباس‌های محافظ یا لباس آزمایشگاه و محافظ تنفسی مانند ماسک گرد و غبار (N95) استفاده شود؛ اما بهتر است برای تأمین حفاظت کامل افراد، از ماسک‌هایی با فیلتر HEPA استفاده شود (شکل4).

اگر احتمال تماس گسترده نانومواد با پوست وجود دارد، از دو دستکش با آستین بلند استفاده شود. روپوش یا لباس‌های مورد استفاده در آزمایشگاه بهتر است از جنس پارچه‌های با بافت مقاوم در برابر ورود هوا باشد (11).

شکل 4: نمونه‌ای از تجهیزات حفاظت فردی مورد استفاده در آزمایشگاه

در صورت وجود غلظت بیش از اندازه نانوذرات، از وسایل حفاظت تنفسی فشار مثبت [Powered Air-Purifying Respirator (PAPR)] استفاده شود (شکل 5).

شکل 5: نمونه‌ای از وسیله تصفیه هوا PAPR

· با زباله‌های حاوی نانومواد باید به عنوان زباله‌های خطرناک رفتار شود. آزمایشگاه‌هایی که زباله‌های نانوماده تولید می‌کنند نباید از سطل زباله‌های معمولی استفاده کنند. روپوش‌های آلوده به نانومواد، دستکش‌ها و نوک سوزن‌ها باید به عنوان زباله خطرناک زیست‌محیطی دور انداخته شوند.