Methods of assessing nano-objects release from commercially available products

• Autorzy: Sobiech Piotr , Oberbek Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2020.6.1

Warianty tytułu

PL

Metody badania uwalniania się nanoobiektów do powietrza z komercyjnie dostępnych produktów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The rapidly growing popularity of nanomaterials stems from the fact that their use allows to obtain products with better properties like mechanical, electrical or optical. For example, nanosilver is widely used due to its antibacterial properties. Preparations, including titanium dioxide paints, which can be used to create self-cleaning surfaces and improve air quality in the rooms where they are applied, are becoming more and more popular. Nanomaterials are used, among others, as nanocomposite fillers, pigments, and in functional coatings. The use of nanomaterials results in a growing concern about the release of nano-objects from products during their entire life cycle, especially during consumer use. Such a release can also occur in the air, water, and the soil, potentially posing a risk to human health and the environment. It is therefore crucial to test the release of nanomaterials from various consumer products in a controlled environment. The results may contribute to further improvement of various products and to minimize the risk connected to nanomaterial release. An effect of the standardization efforts is a 2019 international standard ISO 21683:2019, concerning determination of nano-objects release from paints, varnishes, and pigmented plastics. Similarly, works are also carried out on a technical report ISO/ TR 22293, concerning the methods of assessing the release of nanomaterials from nanocomposites. The subject of nanomaterial release into the air is addressed in the Central Institute of Labour Protection - National Research Institute in the Laboratory of nano-aerosols.

PL

Szybko rosnąca popularność nanomateriałów wynika z faktu, że dzięki ich zastosowaniu można uzyskać produkty o lepszych właściwościach, w tym mechanicznych, elektrycznych czy też optycznych. Przykładowo, nanosrebro wykorzystywane jest na szeroką skalę ze względu na swoje właściwości antybakteryjne. Coraz większym zainteresowaniem cieszą się preparaty, w tym farby z ditlenkiem tytanu umożliwiające uzyskanie powierzchni samoczyszczących oraz poprawiających jakość powietrza w pomieszczeniach, gdzie zostały zastosowane. Nanomateriały wykorzystywane są także m.in. jako wypełnienie nanokompozytów, pigmenty lub w pokryciach funkcjonalnych. Stosowanie nanomateriałów skutkuje tym, że rośnie obawa o uwalnianie się nanoobiektów z produktów podczas ich całego cyklu życia, zwłaszcza podczas użytkowania przez konsumenta. Uwalnianie takie może zachodzić do powietrza, wody oraz gleby, potencjalnie powodując zagrożenie dla zdrowia człowieka oraz środowiska naturalnego. Istotna jest zatem możliwość zbadania w warunkach kontrolowanych i powtarzalnych zjawiska uwalniania się nanomateriałów z produktów konsumenckich. Uzyskane wyniki mogą przyczynić się do dalszego ulepszania produktów i minimalizowania ryzyka związanego z uwalnianiem się nanomateriałów. Efektem prac normalizacyjnych jest opublikowana w 2019 r. międzynarodowa norma ISO 21683:2019 dotycząca badania uwalniania się nanoobiektów z farb, lakierów oraz pigmentowanych tworzyw sztucznych. Prowadzone są również prace nad raportem technicznym ISO/TR 22293 dotyczącym metod badania uwalniania się nanomateriałów z nanokompozytów. Tematyka uwalania się nanomateriałów do powietrza podejmowana jest w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy – Państwowym Instytucie Badawczym w Laboratorium Badań Nanoaerozoli.

Słowa kluczowe

EN

nano-objects emission; exposure to nano-objects; dustiness; nanomaterials

PL

emisja nanoobiektów; ekspozycja na nanoobiekty; pylistość; nanomateriały

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 41, nr 6
• Strony: 7--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz.

Twórcy

autor

Sobiech Piotr

• Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy

autor

Oberbek Przemysław

• Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• [1] ISO/TS 80004-1:2015. Nanotechnologies. Vocabulary.
• [2] Inshakova E., Inshakov O.: World market for nanomaterials. Structure and trends. MATEC Web Conf. 129. Sevastopol, Russia, September 11th–15th 129 (2017) 02013.
• [3] Dallas P., Sharma V.K., Zboril R.: Silver polymeric nanocomposites as advanced antimicrobial agents. Classification, synthetic paths, applications, and perspectives. Adv. Colloid Interface Sci. 166 (1–2) (2011) 119–135.
• [4] Guo L ., Yuan W., Lu Z., Li C.M.: Polymer/nanosilver composite coatings for antibacterial applications. Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 439 (2013) 69–83.
• [5] Singh A., Singh N.B., Afzal S. et al.: Zinc oxide nanoparticles. A review of their biological synthesis, antimicrobial activity, uptake, translocation and biotransformation in plants. J. Mater. Sci. 53 (2018) 185–201.
• [6] Jinhuan J., Jiang P., Jiye C.: The advancing of zinc oxide nanoparticles for biomedical applications. Bioinorganic Chemistry and Applications 2018 (2018) article ID 1062562.
• [7] Mamaghani A.H., Haghighat F., Lee C.-S.: Role of titanium dioxide (TiO2) structural design/morphology in photocatalytic air purification. Appl. Catal. B Environ. 269 (2020).
• [8] Munafò P., Goffredo G.B., Quagliarini E.: TiO2-based nanocoatings for preserving architectural stone surfaces. An overview. Constr. Build. Mater. 84 (2015) 201–218.
• [9] Kumar K., Ghosh P.K., Kumar A.: Improving mechanical and thermal properties of TiO2-epoxy nanocomposite. Compos. Part B Eng. 97 (2016) 353–360.
• [10] Chrissafis K., Paraskevopoulos K.M., Tsiaoussis I., Bikiaris D.: Comparative study of the effect of different nanoparticles on the mechanical properties, permeability and thermal degradation mechanism of HDPE. J. Appl. Polym. Sci. 114 (2009) 1606–1618.
• [11] Fu S., Sun Z., Huang P., Li Y., Hu N.: Some basic aspects of polymer nanocomposites. A critical review. Nano Mater. Sci. 1 (1) (2019) 2–30.
• [12] Haider A.J., Jameel Z.N., Al-Hussaini I.H.M.: Review on. Titanium dioxide applications. Energy Procedia 157 (2019) 17–29.
• [13] Yang L., Ji W., Huang J., Xu G.: An updated review on the influential parameters on thermal conductivity of nano-fluids. J. Mol. Liq. 296 (2019) 1–81.
• [14] Mohammed B.S., Liew M.S., Alaloul W.S., Khed V.C., Hoong C.Y., Adamu M.: Properties of nano-silica modified pervious concrete. Case Stud. Constr. Mater. 8 (2018) 409–422.
• [15] Pośniak M.: Emerging chemical risks in the work environment. CRC Press, Boca Raton (2020).
• [16] Fadeel B., Pietroiusti A., Shvedova A.: Adverse effects of engineered nanomaterials. Exposure, toxicology and impact on human health. Academic Press, Cambridge (2017).
• [17] Wu D., Ma Y., Cao Y., Zhang T.: Mitochondrial toxicity of nanomaterials. Sci. Total Environ. 72 (2020).
• [18] Schulte P.A., Leso V., Niang M., Iavicoli I.: Current state of knowledge on the health effects of engineered nanomaterials in workers. A systematic review of human studies and epidemiological investigations. Scand. J. Work Environ. Health 45 (3) (2020) 217–238.
• [19] Calderón L., Yang L., Lee K.-B., Mainelis G.: Characterization of airborne particle release from nanotechnology-enabled clothing products. J. Nanoparticle Res. 20 (12) (2018) 330.
• [20] Vorbau M., Hillemann L., Stintz M.: Method for the characterization of the abrasion induced nanoparticle release into air from surface coatings. J. Aerosol Sci. 40 (3) (2009) 209–217.
• [21] Giese B., Klaessig F., Park B. et al.: Risks, release and concentrations of engineered nanomaterial in the environment. Sci. Rep. 8 (2018) 1565.
• [22] EN 15051:2006. Workplace atmospheres. Measurement of the dustiness of bulk materials. Requirements and reference test methods.
• [23] EN 481:1993. Workplace atmospheres. Size fraction definitions for measurement of airborne particle.
• [24] EN 17199-1:2019. Workplace exposure. Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA and other respirable particles. Part 1. Requirements and choice of test methods.
• [25] EN 17199-2:2019. Workplace exposure. Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles. Part 2. Rotating drum method.
• [26] EN 17199-3:2019. Workplace exposure. Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles. Part 3. Continuous drop method.
• [27] EN 17199-4:2019. Workplace exposure. Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles. Part 4. Small rotating drum method.
• [28] EN 17199-5:2019. Workplace exposure. Measurement of dustiness of bulk materials that contain or release respirable NOAA or other respirable particles. Part 5. Vortex shaker method.
• [29] Rozporządzenie Komisji (UE) 2018/1881 z dnia 3 grudnia 2018 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH) w odniesieniu do załączników I, III, VI, VII, VIII, IX, X, XI i XII w celu uwzględnienia nanopostaci substancji. Dz.Urz. UE L 308/1.
• [30] ECHA The European Union Observatory for Nanomaterials: Pigmenty. https://euon.echa.europa.eu/pl/nano-pigments-inventory, dostęp 13.11.2020 r.
• [31] ISO 21683:2019(E). Pigments and extenders. Determination of experimentally simulated nano-object release from paints, varnishes and pigmented plastics.
• [32] ISO/TS 80004-4:2011. Nanotechnologies. Vocabulary. Part 4. Nanostructured materials.
• [33] Saleh T.A., Parthasarathy P., Irfan M.: Advanced functional polymer nanocomposites and their use in water ultra-purification. Trends Environ. Anal. Chem. 24 (2019) e00067.
• [34] Methner M., Crawford C., Geraci C.: Evaluation of the potential airborne release of carbon nanofibers during the preparation, grinding, and cutting of epoxy-based nanocomposite material. J. Occup. Environ. Hyg. 9 (5) (2012) 308–318.
• [35] Gomez V.: Comparison of dust release from epoxy and paint nanocomposites and conventional products during sanding and sawing. Ann. Occup. Hyg. 58 (8) (2014) 1–12.
• [36] Kang J., Erdely A., Afshari A., Casuccio G., Bunker K., Lersch T., Dahm M.M., Farcas D., Cena L.: Generation and characterization of aerosols released from sanding composite nanomaterials containing carbon nanotubes. NanoImpact 5 (2017) 41–50.
• [37] Bello D., Wardle B.L., Yamamoto N., Guzman deVilloria R., Garcia E.J., Hart A.J., Ahn K., Ellenbecker M.J., Hallock M.: Exposure to nanoscale particles and fibers during machining of hybrid advanced composites containing carbon nanotubes. J. Nanoparticle Res. 11 (2009) 231–249.
• [38] Bello D., Wardle B.L., Zhang J., Yamamoto N., Santeufemio C., Hallock M., Virji M.A.: Characterization of exposures to nanoscale particles and fibers during solid core drilling of hybrid carbon nanotube advanced composites. Int. J. Occup. Environ. Health 16 (2010) 434–450.
• [39] Giraldo L.F., Brostow W., Devaux E., López B.L., Pérez L.D.: Scratch and wear resistance of polyamide 6 reinforced with multiwall carbon nanotubes. J. Nanosci. Nanotechnol. 8 (2008) 3176–3183.
• [40] Ogura I., Okayama C., Kotake M., Ata S., Matsui Y., Gotoh K.: Airborne particles released by crushing CNT composites. J. Phys. Conf. Ser. 838 (2017) 012015.
• [41] ISO 5470-1:2016. Rubber- or plastics-coated fabrics. Determination of abrasion resistance. Part 1. Taber abrader.
• [42] ISO/TC 229. Nanotechnologies. https://www.iso.org/committee/ 381983/x/catalogue, dostęp 13.11.2020 r.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).