Despite compelling reports on asbestos-like pathogenicity, regulatory bodies have been hesitant to implement fiber number-based exposure limits for biodurable nanoscale fibers. One reason has been the lack of a practicable strategy for assessing airborne fiber number concentrations. Here, a method is proposed, detailed and tested for compliance checking concentrations of airborne nano- and microscale fibers. It relies on Poisson statistical significance testing of the observed versus a predicted number of fibers on filters that have sampled a known volume of aerosol. The prediction is based on the exposure concentration to test. Analogous to the established counting rules for WHO-fibers, which use a phase contrast microscopy-related visibility criterion of 200 nm, the new method also introduces a cut-off diameter, now at 20 nm, which is motivated by toxicological findings on multi-walled carbon nanotubes. This cut-off already reduces the workload by a factor of 400 compared to that necessary for imaging, detecting and counting nanofibers down to 1 nm in diameter. Together with waiving any attempt to absolutely quantify fiber concentrations, a compliance check at the limit-of-detection results in an analytical workload that renders our new approach practicable. The proposed method was applied to compliance checking in 14 very different workplaces that handled or machined nanofiber-containing materials. It achieved detecting violations of the German benchmark exposure level of 10,000 nanofibers per cubic meter.
Es wird eine Methode vorgestellt, um Sicherheitsaspekte von Prozessen zu untersuchen, mit denen metallische faserverstärkte Verbundwerkstoffe hergestellt und bearbeitet werden. Ziel ist, zu anwendungssicheren Prozessen zu gelangen, indem Gefahren gesundheitsgefährdender Stäube möglichst frühzeitig identifiziert und geeignete Schutzmaßnahmen ausgewählt werden. In der hier untersuchten Anwendung wurden Komposite aus Kupfer (Cu) mit Kohlenstoffnanoröhren (carbon nanotubes, CNTs) oder Kohlenstoffnanofasern (carbon nanofibers, CNFs) hergestellt und bearbeitet. Sie profitieren als elektrische Leiter und thermisch leitfähige Kontaktmaterialien von den Eigenschaften der zugesetzten Kohlenstoffmaterialien. Es kamen zum einen verknäulte CNTs mit Durchmessern von ca. 20 nm zum Einsatz, zum anderen rigide CNFs mit Durchmessern von ca. 100 nm. Für beide Fasertypen wurde zunächst im Labor die Staubungsneigung des trockenen Pulvers bestimmt, indem der Staub, der in einem Vibro-Fluidisierungsprozess entsteht, morphologisch charakterisiert, klassifiziert und quantifiziert wurde. Zur Bestimmung der Faserexposition von Beschäftigten erfolgte im Anschluss die Messung der luftgetragenen Faseranzahlkonzentrationen an den Arbeitsplätzen. Dabei kam ein neues Messverfahren für Aerosole aus nanoskaligen Fasern zur Anwendung, das derzeit durch ein Projekt der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung e. V. (DGUV) validiert wird.
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