Altistuminen hengitysilman kautta

Tämä sivu on ensyklopedia-artikkeli. Sivutunniste: Op_fi3198
Moderaattori:Akousa (katso kaikki) Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi3198}} Huom! Käytät vanhoja parametreja (todennäköisesti stub). Käytä mieluummin parametria edistyminen = Raakile.

Kaivosympäristössä hengitysteiden kautta altistumista aiheuttavia prosesseja ovat:

• Pintamaan poisto
• Malmin louhinta
• Murskaus
• Malmin ja rikasteen kuljetus
• Louheen lastaus ja pudotus
• Rikastusprosessit (kuivaus ja rikastuskemikaalit)
• Varastointi

Metallikaivosprosessien ilmapäästöt:

• Mineraali(metalli)pöly
• Kemikaalihöyryt ja helposti haihtuvat aineet
• Vesihöyry (aerosolit)
• Kuitumaiset mineraalit (asbesti)

Hengitettyjen hiukkasten vaikutus terveyteen riippuu niiden fysikaalisista ominaisuuksista ja kemiallisesta koostumuksesta. Haitallisuuden kannalta on myös merkitystä mihin kohtaan hengityselimistöä hiukkaset jäävät (deposoituvat). Ylähengitysteiden ja keuhkoputkien pintaa peittävät värekarvat kuljettavat niihin tarttuneet hiukkaset liman mukana pois hengityselimistöstä muutamassa tunnissa. Sen sijaan keuhkorakkuloihin asti päätyneet liukenemattomat hiukkaset puolestaan poistuvat hitaasti, vasta kuukausien tai vuosien kuluessa makrofagien nielemänä tai kuljetettuina imusolmukkeisiin. Liukenevat tai ultrapienet hiukkaset taas voivat imeytyä keuhkorakkuloista verenkiertoon .

Metallit kulkeutuvat ilmassa pääasiallisesti kiinteiden ja nestemäisten aerosolien mukana . Hengityksen kautta välittyvään altistumiseen vaikuttavat siten olennaisesti aerosolien ominaisuudet, erityisesti hiukkaskoko, joka säätelee hiukkasten kulkeutumista hengitysteissä. Karkeasti jaoteltuna aerodynaamiselta halkaisijaltaan yli 10 μm hiukkaset pidättyvät ylähengitysteihin . Tätä pienemmät hiukkaset pääsevät periaatteessa kulkeutumaan alahengitysteiden kaasunvaihtoalueelle. Todellisuudessa myös pienempien hiukkasten kulkeutuminen ja pidättyminen vaihtelee kuitenkin huomattavasti. Yli 1 μm kokoisista hiukkasista huomattava osa voi jäädä ylempiin hengitysteihin . Suuri osa 0,2-1 μm fraktiosta ei puolestaan kerry hengitysteihin lainkaan, sillä pidättymismekanismit vaikuttavat siihen heikosti . Aikuisen ihmisen hengityselimistö käsittelee 10 – 25 kuutiometriä ilmaa vuorokaudessa. Levossa jokaisella sisään- ja uloshengityksellä vaihdetaan keskimäärin 0.5 litraa ilmaa 2.4 litran jäädessä varastoon keuhkoihin . Suun kautta hengitettäessä karkeiden hiukkasten on mahdollista kulkeutua hengitysteissä syvemmälle, kun nenäontelon ja nielun pidättymismekanismit tulevat osittain sivuutetuksi. Raskas fyysinen työ voi siten johtaa suhteellisesti merkittävämpään altistumiseen. Myös ikä vaikuttaa altistumiseen, sillä lapsilla hiukkasten pidättyminen on hengitysteiden rakenteesta ja fysiologisista tekijöistä johtuen tehokkaampaa .

Esimerkkejä tyypillisistä aerosolihiukkasista ja niiden halkaisijoista.

Metalleista elohopea voi esiintyä ympäristössä kaasumaisessa muodossa (Hg0). Kaasut kulkeutuvat hengitysteihin huomattavasti hiukkasiin kiinnittyneitä aineita vapaammin. Sääteleviä tekijöitä ovat lähinnä aineiden liukoisuus ja reaktiivisuus. Rasvaliukoiset ja inertit aineet kulkeutuvat hengitysteissä yleensä syvemmälle kuin vesiliukoiset ja reaktiiviset .

Hengitysteitse voidaan altistua myös vedessä oleville metalleille veden aerosolisaation seurauksena . Aerosolisaatiota voi tapahtua esimerkiksi peseytymisen yhteydessä. Jotta metallit voisivat imeytyä hengitysteiltä elimistöön, on niitä kuljettavien aerosolien ensin kiinnityttävä hengitysteiden pinnalle. Pintakerrokselta aineiden tulee edelleen kulkeutua lima- ja surfaktanttikerrosten läpi epiteelille, jonka läpi ne voivat lopulta imeytyä verenkiertoon . Metallien imeytyminen tapahtuu siten aina jonkinlaisella aikaviiveellä. Imeytyvän osuuden suuruus riippuu hiukkasten ja metallien liukoisuusominaisuuksista sekä hiukkasten pidättymisajasta hengitysteissä. Valtaosa nenänieluun ja keuhkoputkistoon pidättyvistä liukenemattomista hiukkasista kulkeutuu limanerityksen ja värekarvojen välityksellä lopulta ruuansulatuskanavaan. Pidättymisaika on nenä-nielussa luokkaa 2-5 minuuttia ja keuhkoputkistossa 15-20 minuuttia , mikä rajoittaa imeytymistä ylähengitysteistä. Karkeissa hiukkasissa olevat metallit voivat kuitenkin edelleen kulkeutua verenkiertoon ruuansulatuskanavasta. Alahengitysteihin päätyvien hiukkasten katsotaan yleensä pidättyvän pysyvästi. Alveoleissa myös liukenemattomat hiukkaset hajoavat lopulta syöjäsolujen toimesta , joten alahengitysteihin kulkeutuvien metallien oletetaan yleensä imeytyvän elimistöön kokonaisuudessaan.

Hengitysteiden kautta altistumisen arviointi kuvataan metallien saannin (intake, potential dose) ja elimistöön imeytyvän annoksen (uptake/absorbed dose) suhteen.

Pöly

Pöly muodostuu erikokoisista hiukkasista, jotka terveysriskin arvioinnin kannalta fraktioidaan yleensä seuraaviin kokoluokkiin:

* Karkeat hiukkaset (koko yli 10 μm)
* PM10 (koko alle 10 μm)
* PM2.5 (koko alle 2.5 μm)
* Ultrapienet hiukkaset(koko alle 0.1 μm, oliko tämä oikea määrittelyraja ?/HK)

Lisäksi tiedetään, että aivan pienillä hiukkasilla (*nanopartikkelit, koko 1-10 nm) on omia vaikutuksia. (Kysymys/HK: Missä määrin kaivospölyssä mahtaa olla nanokoon hiukkasia? Onko nanopartikkeliasiaa syytä ottaa esille ollenkaan? Hämärtääkö vain käsitystä ja todennäköisyyttä että pölyn vaikutukset tullevat pääasiassa PM10:sta ja PM2.5:sta?).

Hiukkasen ominaisuudet ja erityisesti hiukkaskoko määrittävät, kuinka pitkälle hengitysteissä hiukkanen kulkeutuu.

Karkeat hiukkaset (yli 10 μm) jäävät nieluun ja hengitysteiden yläpäähän. Ne nousevat liman mukana nieluun ja niellään mahaan, missä imeytymistä säätelevät ruoansulatuskanavan olosuhteet. Kokonaisaltistumisen kannalta tämän niellyn fraktion osuus on yleensä vähäinen eikä sitä huomioida riskinarviossa.

PM₁₀ ja sitä pienemmät hiukkaset pääsevät hengitysteihin, alle 5 μm hiukkaset (PM_2.5 ja ultrapienet hiukkaset, mahdolliset nanokoon hiukkaset) hengitysteiden perille saakka (alveolitaso). Hiukkasen koosta ja ominaisuuksista riippuen osa ultrapienistä ja nanokoon hiukkasista voi imeytyä hengitystie-epiteelin läpi kudokseen ja myös verenkiertoon tuottamaan vaikutuksia hengitysteiden ulkopuolella.

Mineraalipölyn hiukkasten (kemiallinen) koostumus riippuu pölyn lähtöaineesta. Siinä voi olla (vesi)liukoisia ja veteen liukenemattomia komponentteja. Hiukkasista hengitysteissä liukenevat aineet vaikuttavat kemiallisina puhdasaineina. Veteen liukenemattomat aineet vaikuttavat hiukkasina (hiukkasefekti). Huonoliukoisilla hiukkasilla on molempia vaikutuksia.

Metallit

Metallit päätyvät hengitysteihin erilaisissa hiukkasissa. Vaikuttaakseen ja päästäkseen esimerkiksi imeytymään elimistöön/verenkiertoon, metalli-ionien on liuetteva hiukkasesta hengitysteiden limakalvolla vesiliukoiseen muotoon. Siten metalliliyhdisteen vesiliukoisuus/vapautuminen hiukkasesta on pelkän metallin vaikutuksen kannalta tärkeä.

Hiukkasiin jäävät metallit ovat osa hiukkasen rakennetta. Useiden metallien uskotaan olevan hiukkasissa aktiivisia komponentteja tuottamaan hiukkasiin liittyviä terveyshaittoja, osallistumalla mm. reaktiivisten happiradikaalien (ROS) tuotantoon ja hapetus-pelkistysreaktioihin.

Käytännössä, arvioitaessa yksittäiseen metalliin liittyvää altistumista ja terveysriskiä kaivosympäristössä hengitysteitse, altistumistasona/annoksena käytetään hiukkasten kokonaismetallipitoisuutta. Pölyssä voi olla liukoisuudeltaan erilaisia yhdisteitä, ja liukoisen/liukenemattoman metallin osuutta ei tiedetä ja se voi vaihdella.

[Yleensä oletetaan, että  ≤ 10 μm hiukkasfraktioon sitoutuneet metallit imeytyvät kokonaisuudessaan hengitysteiden epiteelin läpi elimistöön (HERAG 2007d, Paustenbach 2000). (Kommentti/HK: Tämä lause tarkoittanee, että riskinarviossa oletetaan PM10 ja sitä pienemmissä hiukkasissa olevien metallien imeytyvän elimistöön kokonaan hengitysteistä, 100 %? Tämä asia on parempi ottaa esille riskniarvio-osuudessa, tai kaavassa jossa asiaa lasketaan. eli pois tästä.]

Kemikaalihöyryt ja helposti haihtuvat aineet

Jos kaivosalueella käytetään helposti haihtuvia kemikaaleja tai prosesseissa syntyy sellaisia, niille altistuminen ja terveysvaikutukset on syytä arvioida ainekohtaisesti erikseen. Aineet haihtuvat ilmaan ja ominaisuuksiensa puitteissa saattavat ilman mukana levitä ympäristöön, erityisesti prosessien häiriötilanteessa. Keskeinen osa (alku)arviota on aineen pysyvyys/säilyvyys ilmassa; sen hajoamismekanismit ilmassa ja eri komponenttien puoliintumisajat, koska ne vaikuttavat ympäristössä esiintyviin pitoisuuksiin.

Vesihöyry (aerosolit)

Prosesseissa saattaa syntyä vesihöyryaerosoleja, jotka sisältävät veteen liuenneita kemikaaleja. Vaikka niille altistutaan todennäköisimmin aerosolin syntypaikalla (työperäinen altistuminen, joka ei sisälly MINERA-hankkeeseen), runsas aerosolimuodostus, ulos päästyään, saattaa lisätä altisteen pitoisuutta ainakin aivan kaivosalueeen lähiympäristössä (ekotoksikologinen riskinarvio) ja on syytä arvioida.

Mikäli kaivosympäristössä on vesistöjä, joiden veden laatu saattaa muuttua kaivostoiminnan seurauksena (normaalitoiminnan tai erityisesti toimintahäiriöiden seurauksena), altistumista löylyvedessä saunottaessa (veden köyttökelpoisuus löylyvetenä, myös kesämökeillä) on tarvittaessa arvioitava.

Kuitumaiset mineraalit (asbesti)

Hengitysilmassa esiintyvät terveydelle haitalliset asbestikuidut ovat vähintään viisi tuhannesosamillimetriä (= 5 µmm) pitkiä ja läpimitaltaan enintään kolme tuhannesosamillimetriä (= 3 µmm) pitkiä. Ulkoilman asbestipitoisuudelle ei ole normia tai ohjearvoa.

Asbestin kaikki muodot (mukaan lukien aktinoliittiasbesti, amosiitti, antofylliittiasbesti, krysotiili, krokidoliitti, tremoliittiasbesti) ovat karsinogeenisia ja kuuluvat IARC-luokituksen mukaan luokkaan 1 eli ihmiselle syöpää aiheuttavaan luokkaan. Myös talkki ja vermikuliitti sisältäessään asbestia kuuluvat luokkaan 1. Talkki ja wollastoniitti kuuluvat IARC-luokkaan 3 eli syöpävaarallisuus ei ole luokiteltavissa.

Katso myös

HERAG 2007d. Assessment of occupational inhalation exposure and systemic inhalation absorption. Health Risk Assessment Guidance for Metals, Fact sheet 02.([2])

Paustenbach, D.J. 2000. The practice of exposure assessment: a state-of-the-art review. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 3, 179-291.

Nikkarinen et al. 2008. Metallien yhdennetty kohdekohtainen riskinarviointi. Kuopion yliopiston ympäristötieteiden laitosten monistesarja 3. http://intra.eracnet.fi/main/extensions/mfiles/mf_getfile.php?docid=3747&docver=1&fileid=3771&filever=1&filename=Finmerac-raportti.pdf

Hiukkastieto

Muita Minera-projektin tuotoksia

Minera-mallin sovelluksia	· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti
Muut	· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus
Muita kaivostoimintaan liittyvää	· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi