Lähdekoodi sivulle Altistuminen hengitysilman kautta

{{Minera}}
[[Luokka:Koodausta tarvitaan]]
{{ensyklopedia|moderator=Akousa|stub=Yes}}

Nämä tekstit on siirretty sivuilta [http://intra.eracnet.fi/main/index.php/Minera:Altistuminen_hengitysilman_kautta] ja [http://intra.eracnet.fi/main/index.php/Minera:Altistuminen_hengitysilman_saasteille] ja yhdistetty.

{{todo|Tämän sivun koodi pitäisi muuttaa niin, että siinä käytetään ovariableja. --[[Käyttäjä:Jouni|Jouni Tuomisto]] 16. lokakuuta 2012 kello 14.04 (EEST)|project=Minera}}

= '''Altistuminen hengitysilman kautta''' =

[[Image:Minera_Altistuminen ilma.png|thumb|left|600px|Metallialtistuminen/hengitysilma]]

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 <ref name ="Hiukkastieto">Hiukkaskäsikirja [http://www.hiukkastieto.fi/]
</ref>. 

Metallit kulkeutuvat ilmassa pääasiallisesti kiinteiden ja nestemäisten aerosolien mukana <ref name="USEPA">  Framework for metals risk assessment. EPA 120/R-07/001, U.S. Environmental Protection Agency, Washington DC. (http://www.epa.gov/osa/metalsframework/)</ref>. 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 <ref name ="Ferro">Ferro, A.R. & Hildemann, L.M. 2006. Inhalation Exposure, Uptake, and Dose. Teoksessa: Ott, W.R., Steinemann, A.C. & Wallace, L.A. (Ed.): Exposure Analysis. s.81-98.</ref><ref>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</ref>. 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 <ref name="USEPA" />. Suuri osa 0,2-1 μm fraktiosta ei puolestaan kerry hengitysteihin lainkaan, sillä pidättymismekanismit vaikuttavat siihen heikosti <ref name ="Ferro" /> . 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 <ref name="Hiukkastieto" /> . 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 <ref>Newman, M.C., Diamond, G.L., Menzie, C., Moya, J. & Nriagu, J. 2004. Issue paper on metal exposure assessment, submitted to U.S. Environmental Protection Agency </ref>. 

[[Image:Hiukkaset koko.png|thumb|right|400px|Esimerkkejä tyypillisistä aerosolihiukkasista ja niiden halkaisijoista.
 <ref name="Hiukkastieto" /> ]]


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 <ref name="USEPA" />. 

Hengitysteitse voidaan altistua myös vedessä oleville metalleille veden aerosolisaation seurauksena <ref name="USEPA" />.  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 <ref name ="Ferro" /> . 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 <ref> HERAG 2007d. Assessment of occupational inhalation exposure and systemic inhalation
absorption. Health Risk Assessment Guidance for Metals, Fact sheet 02. (http://www.ebrc.de/ebrc/downloads/HERAG_FS_02_August_07.pdf)</ref>, 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 <ref name ="Ferro" />, joten alahengitysteihin kulkeutuvien metallien oletetaan yleensä imeytyvän elimistöön kokonaisuudessaan.

[[MInera:Hengitysilma|Hengitysteiden]] kautta altistumisen arviointi kuvataan  metallien saannin (intake, potential dose) ja elimistöön imeytyvän annoksen (uptake/absorbed dose) suhteen.

<rcode graphics="Yes" variables="personal|Personal exposure|1.6">
exposure.out       <- rnorm(1000,2.5,2) # ug/m^3
exposure.in        <- 1.5 # ug/m^3
breathing.rate     <- 20 # m^3/d
BW                 <- 70 # kg
exposure.duration  <- 8 # h
exposure.frequency <- 190 # d/a
exposure <- (exposure.out * exposure.duration + exposure.in * (24-exposure.duration))*exposure.frequency/365
hist(exposure)
</rcode>

==Viitteet==


<references/>

Hiukkaskäsikirja (available 5.4.2011) [http://www.hiukkastieto.fi/]

== Kirjallisuutta ==

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
[[Category:Hiukkaset]]

=Altistuminen hengitysilman saasteille=

{{Minera_Riskinarviointi}}
{{method|moderator=Akousa|stub=Yes}}

{{attack|#(number): |Ehdotan sivulle uutta nimeä: Minera:Altistuminen hengitysilman saasteille.|--[[User:Jtuomist|Jtuomist]] 13:03, 10 May 2011 (UTC)}}

{{comment|#(number): |Kannattaa noudattaa tavanomaista otsikkorakennetta: Kysymys; Vastaus; Perustelut. (Tai vaihtoehtoisesti: Rajaus; Tulos; Perustelut.)|--[[User:Jtuomist|Jtuomist]] 13:03, 10 May 2011 (UTC)}}

=Kysymys=

Mitkä prosessit kaivosympäristössä aiheuttavat altistumista hegitysilman kautta?

Miten lasketaan altistuminen (saanti/elimistöön kertyvä annos)  [[Minera:Altistuminen hengitysilma|hengitysteiden]] kautta tuleville altisteille?

=Vastaus=

Kaivosympäristössä hengitysteiden kautta altistumista aiheuttavia prosesseja ovat:

* Pintamaan poisto 

* Malmin louhinta 

*[[Minera:Metallimalmin murskausprosessin päästökertoimet|'''Murskaus''']]

* Malmin ja rikasteen [[MInera:Kuljetus päästöt|'''kuljetus''']]

*[[MInera:Louheen lastaus ja pudotus|'''Louheen lastaus ja pudotus''']]

* Rikastusprosessit (kuivaus ja rikastuskemikaalit)

* Varastointi 




<font size="4"><u>Metallit, muut kemialliset aineet ja pöly (hiukkaset)</u></font>



===Saanti (intake) hengitysteiden kautta:===


 '''Inhalation intake''' = ''Inh_int_out + Inh_int_in''
 
 jossa
 
 '''Inhalation intake''' = Keskimääräinen päivittäinen kokonaissaanti hengitysteiden kautta (μg/kg/d)
  
 '''Inh_int_out''' = Keskimääräinen päivittäinen saanti ulkoilmasta hengitysteiden kautta (μg/kg/d)
  
 '''Inh_int_in''' = Keskimääräinen päivittäinen saanti sisäilmasta hengitysteiden kautta  (μg/kg/d)

 
'''Altistuminen lasketaan ulko- ja sisäilmasta saatavalle altisteelle saman periaatteen mukaisesti. Alla kaava sisäilman osalta:'''

 '''Inh_int''' = ''(C_air * IR_air * ED_air * EF_air) / (BW * AT)''
 
 jossa
 
 '''C_air''' = Pitoisuus ilmassa (μg/m<sup>3</sup>)
 
 '''IR_air''' = Hengitystilavuus (m<sup>3</sup>/h)
 
 '''ED_air''' = Päivittäinen altistumisaika niinä päivinä, jolloin altistumista tapahtuu (h/d)
 
 '''EF_air''' = Päivien määrä, jolloin altistumista tapahtuu tarkastellun altistumisperiodin aikana  (d)
 
 '''BW''' = Keskimääräinen kehon paino arvioinnin kohteena olevassa väestöryhmässä (kg)
 
 '''AT''' = Tarkastellun altistumisperiodin pituus päivinä (d)

===Elimistöön imeytyvä annos (uptake):===

'''Jos tarvitaan tietää elimistöön imeytyvä annos, se lasketaan seuraavalla tavalla:'''


 '''Inhalation uptake''' = ''Inh_int * Abs_lung''
 
 jossa
 
 '''Inh_int''' = Keskimäärin päivittäin hengitysteihin tuleva ainemäärä (μg/kg/d)
 
 '''Abs_lung''' = Hengitysteihin tulevasta ainemäärästä hengitystie-epiteelin läpi elimistöön imeytyvä osuus

=Perustelut=

Metallikaivosprosessien ilmapäästöt 

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

==<u>Pöly</u>==

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

 '''* Karkeat hiukkaset''' (koko yli 10 μm)
 '''* PM'''<sub>10</sub>''' (koko alle 10 μm)
 '''* PM'''<sub>2.5</sub>''' (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.


'''PM<sub>10</sub>''' ja sitä pienemmät hiukkaset pääsevät hengitysteihin, alle 5 μm hiukkaset ('''PM<sub>2.5</sub>''' 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. 

==<u>Metallit</u>==
 


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 &nbsp;≤  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.]

==<u>Kemikaalihöyryt ja helposti haihtuvat aineet</u>==

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. 

==<u>Vesihöyry (aerosolit)</u>==

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.

==<u>Kuitumaiset mineraalit (asbesti)</u>==

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. <ref>http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/ClassificationsAlphaOrder.pdf
</ref>



=Viitteet=

<references/>

=Kirjallisuutta=

HERAG 2007d. Assessment of occupational inhalation exposure and systemic inhalation
absorption. Health Risk Assessment Guidance for Metals, Fact sheet 02.
([http://www.ebrc.de/ebrc/downloads/HERAG_FS_02_August_07.pdf])

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.