Stav výzkumu v nanobezpečnosti v ČR a EU a další strategie

Stav výzkumu v nanobezpečnosti v ČR a EU a další strategie

Pavel Danihelka, Jan Topinka Kulatý stůl bezpečnosti nanotechnologií, Praha, 14.4.2014

Odlišnosti v chování Nanomateriály se vyrábějí proto, že mají jiné vlastnosti než „bulk“ forma nebo volné molekuly či ionty  Tyto jiné vlastnosti se projevují také v toxicitě, ekotoxicitě a osudu nanočástic v přírodě 

Co nového přinášejí nanotechnologie z pohledu biologické bezpečnosti? Nové vlastnosti a potrenciální hrozby :  

  

nové typy kontaminantů nové formy toxicity a ekotoxicity nové typy transportních dějů nové formy transformace včetně sebeuspořádání možná i nové typy akumulace

Zkušenosti s chemickými látkami: Systematický a odpovědný management je klíčový (… a proto vznikl REACH)

Je management „nanobezpečnosti“ opravdu důležitý? Historická zkušenost:  Každý nový objev přinesl nová rizika  Čím větší efekt objevu, tím větší rizika Příklady:      

Oheň Výbušniny a zbraně Automobily Pesticidy Jaderná energie Informační technologie

6

Systém řízení bezpečnosti nanomateriálů (biologická nebezpečnost)

State-of-the-art a potřeby v jednotlivých oblastech managementu rizik

Definice oblasti zájmu: co budeme chápat jako nanomateriál?

Problém definice Jak definovat nanomateriály? – zatím není shoda mezi ISO a EU  Jaké parametry budeme používat pro charakterizaci NMs ?– CEN TC 352/ WG 1 Measurands  Zatím se soustřeďujeme se na „engineered“. Co to implikuje pro „accidental“? Kde je hranice? 

Specifický problém: úmyslně a neúmyslně vyráběné nanočástice

? Představme si situaci, kdy „engineered“ NM (třeba nějaké kovové nanočástice) jsou v průběhu technologického procesu postupně oxidovány, přičemž oxidické nanočástice jsou nechtěný odpad. Kdy to ještě bude (sledovaný) „engineered „ MM a kdy už (nesledovaný) „accidental“?

Nanomateriály a jejich fyzikálně – chemické vlastnosti  

Pro účely toxikologie se zvažuje potřeba kontrolovat 8 až 18 fyzikálně-chemických vlastností Očekáváme velký počet nových materiálů a jejich modifikací

Co nám stále ještě schází (potřeba výzkumu): 

 

Jak seskupovat nanomateriály do skupin, které můžeme řešit podobným způsobem? Spolehlivé a laciné metody měření vlastností souvisejících s toxicitou Databáze a výměna informací

Identifikace a charakterizace nanočástic: OECD doporučuje sledovat (ENV/JM/MONO(2009)20/REV):  

      

   

 

Složení Tvar Morfologie Povrchový chemizmus Známé katalytické účinky Aglomerace/agregace Krystaličnost/amorfnost (+velikost krystalků) Rozložení velikosti částic Specifický povrch Náboj povrchu (zeta potenciál) Fotochemickou aktivitu Porozitu Rozdělovací koeficient oktanol-voda Redox potenciál Potenciál tvorby radikálů

Identifikace a charakterizace nanočástic: OECD doporučuje sledovat (ENV/JM/MONO(2009)20/REV):



Složení Tvar Morfologie Povrchový chemizmus Známé katalytické účinky Aglomerace/agregace Krystaličnost/amorfnost (+velikost krystalků) Rozložení velikosti částic Specifický povrch Náboj povrchu (zeta potenciál) Fotochemickou aktivitu Porozitu



Rozdělovací koeficient oktanol-voda



Redox potenciál Potenciál tvorby radikálů

 

      

 



Stanovení nebezpečnosti:

To, že provedené testy a klasifikace nekonstatují nebezpečnost ještě neznamená, že materiál nemůže způsobit katastrofu 

Požár v tunelu Mt. Blanc (1999, 37 mrtvých): Kamion nepřepravoval látky klasifikované jako nebezpečné, ale margarín a mouku



A co výbuchy cukru, uhlí, oleje… ?

Výbuch v Koksovně Svoboda 9.4.2009

Jiné příklady:

Pesticidy: persistence a bioakumulace nebyly zpočátku uvažovány jako problém  Contergane (Thalidomid): Byl uvolněn do prodeje jako bezpečný; způsobil přes 12000 vrozených vad  Nemoc Minamata: přeměna anorganické rtuti na metylovanou v přírodě mění toxicitu 

Současná situace  

 

Řada projektů intenzivně pracuje na problému Existuje mnoho dat o interakci mezi NM a testovanými systémy, avšak převážně in vitro Nevíme však, jak tyto výsledky interpretovat pro humánní bezpečnost Není tudíž ani shoda v tom, jak odlišit a měřit ty nano-specifické nebezpečné vlastnosti (kvalitativně i kvantitativně), které by mohly sloužit k regulačním účelům.

Otázky metrologie Zásadní problém: jaká bude metrika toho, co budeme měřit?  Co je to „dávka“ ?  Jsou naše veličiny „škálovatelné“ s ohledem na modelování rizik?  Neexistence primárních standardů 

Umíme stanovit expozici relevantní rizikům? Není jasná metrika 

Rozhoduje hmotnost, povrch, počet částic, jiná veličina nebo kombinace veličin? Hmotnost

Povrch

Počet částic

krychle 100 nm

1

1

1

kvádr 2x2x50 nm

1

34

5 000

krychle 1 nm

1

1 000

1 000 000

Vyjádření stejného vzorku různou metrikou 35

dM/dlogDp (ug.m-3)

30

Hmotnostní koncentrace

25 20 15 10 5

45 .3 60 .4 80 .6 10 7.5 14 3.3 19 1.1 25 4.8 33 9.8 45 3.2

34

6. 04 8. 06 10 .8 14 .3 19 .1 25 .5

0

Dp (nm)

1000000

Početní koncentrace

900000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000

45 .3 60 .4 80 .6 10 7.5 14 3.3 19 1.1 25 4.8 33 9.8 45 3.2

34

0 6. 04 8. 06 10 .8 14 .3 19 .1 25 .5

dN/dlogDp (N.m-3)

800000

Dp (nm)

Jak budeme hodnotit? Co budeme srovnávat?

Nebezpečnost v toxicitě

Autor děkuje Ing. M.Pouzarovi, PhD za poskytnutí tohoto slidu

Testování Velkým problémem je, jak realizovat testy  „Klasická“ toxikologie neposkytuje dostatečné zázemí – ignoruje specificity částic  OECD má pracovní skupinu na testování nanočásticové toxicity 



Některé problémy? 25

www.vsb.cz

26

www.vsb.cz

Autor děkuje Ing. M.Pouzarovi, PhD za poskytnutí tohoto slidu 27

www.vsb.cz

Toxicita - závěry   

Předpokládáme, že paradigmata klasické toxikologie jsou aplikovatelná, ale ne pouze mechanicky Toxický efekt závisí na mnoha faktorech – počet částic, povrch, náboj, „korona“, historie Budeme moci chápat NM jako látky, nebo je budeme muset chápat jako systémy? – implikace pro RAECH

Co nám schází:     

Testy chronické toxicity (CEN/TC 352 WG 3) Epidemiologie Osud v ŽP nejasný, životní cyklus také (CEN/TC 352 WG 3 PG 1) Spolehlivá relace mezi in vitro testy a toxicitou pro člověka 28 www.vsb.cz „Nano-QSAR“? – quantitative structure-activity relationship

Expozice a dávka

Problémy expozice 







Složení

Jaká bude metrika toho, co budeme měřit?

…

Tvar

Co je to „dávka“ ?

Jsou naše veličiny „škálovatelné“ s ohledem na modelování rizik? Neexistence primárních standardů

Specifický povrch

Morfologie Parametry

Katalytické účinky Aglomerace / agregace

Povrchový chemizmus Rozložení velikosti částic

(ENV/JM/MONO(2009)20/REV) 30

www.vsb.cz

Otázky k expozici: 

Máme ji sledovat? Jen u prokazatelně nebezpečných NM ?  U potenciálně nebezpečných NM ?  Pro jistotu u všech určitého typu?  Není to vůbec třeba? 

Má být sledování povinné nebo dobrovolné?  Může zaměstnanec požadovat, aby byla sledována jeho expozice? 

Regulace a rozhodování „Ochrana probíhá pomocí legislativy“

Máme přece REACH, zákoník práce …  Je současná legislativa dostatečná? 

32

www.vsb.cz

Potřebujeme regulaci – projekt NANOREG

Určitě neškodí

Určitě škodí

Bez regulace

Regulace

Kde vést hranici? Význam vnímání rizik společností 34

www.vsb.cz

Kde jsme? – většinou v oblasti neurčitosti JISTOTA = Nesplněný sen

Míra znalostí

Nutná regulace

Dobrovolné nástroje Princip předběžné opatrnosti

Bez potřeby regulace

Připravenost na nová rizika

Riziko (nebezpečnost a expozice) 35

www.vsb.cz

Modelování a charakterizace rizik 

Vysoké stupně nejistoty při stanovení nebezpečnosti a expozice



Důsledek – měli bychom aplikovat princip předběžné opatrnosti



Možná aplikace: Nanoresponsability (CEN/TC 352, WG 2 PG2)

Problém: nejistoty, neurčitost a nedostatek dat Chěli bychom „tvrdá“ data a jistotu, ale patrně jí nepůjde v plné míře dosáhnout Možnost řešení: předběžná opatrnost

Princip předběžné opatrnosti 

Pro situace, kdy existují racionální důvody pro obavu, že potenciální nebezpečnost může ovlivnit ŽP, zvířata, rostliny nebo zdraví lidí a současně dostupná data neumožňují provést detailní hodnocení rizik (informace jsou nedostatečné, neprůkazné, nejednoznačné nebo nejisté), je politicky uznávanou strategií řízení rizik tzv. princip předběžné opatrnosti (PPO)



Přístup založený na PPO spočívá v rozhodnutí přijmout opatření, bez toho aniž by se čekalo, až budou dostupná všechna potřebná vědecká data (COM (2000) 1) 38

www.vsb.cz

ALE POZOR: existuje vnitřní konflikt principu předběžné opatrnosti Rozhodnutí je více na bázi vnímání než na bázi „tvrdých“ dat“ Akceptovatelnost různá pro různé stakeholdery Princip předběžné opatrnosti často ignorován pro profit

 



39

www.vsb.cz

Co z toho vyplývá? 

Bezpečnost nanotechnologií je otevírající se problém, který nelze přehlížet



Současné techniky a znalosti jsou poznamenané velkým stupněm neurčitosti a zatím i nemožnosti měření



Pro ochranu veřejného zdraví potřebujeme vhodné, patrně nové, více kooperativní techniky a metody, např. governance rizik



Klíčový je význam komunikace

40

www.vsb.cz

Komunikace mezi zainteresovanými stranami   

 

Průmysl Regulátor (vláda) Kontrolní orgány Výzkumná sféra Společnost, konzumenti

Umíme se domluvit?  Ve vědě: není naše komunikace hovor hluchého s němým?  Výzkum se zaměřuje na užší a hlubší specializaci. Je vůbec možné touto cestou dojít k řešení? Neměli bychom to dělat jinak?  S praxí: jsme schopni vysílat a přijímat srovnatelné signály? 41

www.vsb.cz



Komunikace musí být jasná a srozumitelná



Komunikace musí být jasná a srozumitelná

Instrukce musí být realizovatelné

Dostupné a připravované nástroje 

Kodexy odpovědného chování



Best practices guidelines



Nano-registry - různé koncepty pro sběr dat v různých zemích; první povinné hlášení NM ve Fr



Control banding tools



Technické normy jako účinný nástroj, když není k dispozici legislativa (TNK 144, CEN TC 352 Nanotechnologie)

45

www.vsb.cz

K výzkumu… 

Ačkoliv existuje mnoho projektů a enormní počet výzkumných publikací, jen málo z nich se věnuje propojení mezi oblastmi s možnostem využití dosažených výsledků pro rozhodování a pro řízení rizik.



PEVNOST ŘETĚZU ZÁVISÍ NA NEJSLABŠÍM ČLÁNKU 46

www.vsb.cz

Závěrem 

O legislativu se neopřeme ještě nejméně 10 let



Nedělat nic je také rozhodnutí s důsledky



Nebude dost „tvrdých“ dat, takže rozhodnutí musí být učiněno „měkkými“ technikami – komunikace, konsensus



Nevystačíme jen s toxikologií, budeme muset pracovat se socioekonomickým kontextem a cost/benefit posouzením



Existují a vyvíjejí se dobrovolné nástroje – nebojme se je používat



Nanotoxikologie se dramaticky vyvíjí, objevují se nové nástroje a principy … asi budeme muset opustit některé staré



Nejsme v podobné situaci jako klasická fyzika před sto lety? Neblíží se změna v myšlení? 47

www.vsb.cz

Děkuji za pozornost

48

www.vsb.cz