SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Utredning av yrkesmässig exponering för
isocyanater
Policydokument från svensk Yrkes- och miljöhygienisk förening
(SYMF) om kunskapsläget beträffande mätmetoder för isocyanater.
Dokumentet är skrivet av
Jan-Olof Levin
Urban Wass
Hans Welinder
Håkan Westberg
Dokumentet kan beställas från
Linnéa Lillienberg, ordf SYMF
Yrkesmedicin
S:t Sigfridsgatan 85
412 66 Göteborg
tel 031 335 48 77
Fax 031 40 97 28
e-mail linnea.lillienberg@ymk.gu.se
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
UTREDNING AV YRKESMÄSSIG EXPONERING FÖR ISOCYANATER 1
BAKGRUND 3
Aktuell debatt 3
Allmänna kommentarer till dokumentet 4
Internationell verksamhet avseende provtagning och analys av isocyanater 4
Hälsoeffekter och regler vid användning 5
EXPONERING FÖR ISOCYANATER 6
Termisk nedbrytning 6
UTREDNING AV EXPONERING OCH RISK 7
ALLMÄNNA SYNPUNKTER PÅ PROVTAGNINGSMETODER 8
Uppsamling i absorptionslösning med reagens 8
Kemosorption på reagensimpregnerat medium 9
Analysutrustning 9
Direktvisande provtagning 10
UTVÄRDERING AV PROVTAGNINGS- OCH ANALYSMETODER 10
BIOLOGISK PROVTAGNING 11
KOMPETENS HOS UTREDARNA 12
SAMMANFATTANDE SYNPUNKTER PÅ ISOCYANATMETODER 12
APPENDIX 13
EXEMPEL PÅ LITTERATUR 13
SYMF-dokument juni 1998 2
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Utredning av yrkesmässig exponering för isocyanater
Synpunkter från Svensk yrkes- och miljöhygienisk förening (SYMF)
BAKGRUND
Svensk yrkes- och miljöhygienisk förening är en obunden sammanslutning av ca 150
yrkes- och miljöhygieniker i Sverige. Föreningen har till syfte att stödja och utveckla
yrkes- och miljöhygienen och att medverka till kompetensuppbyggnad inom området.
Med anledning av den aktuella debatten om metoder för att utreda exponering för
isocyanater beslöt föreningens styrelse att utarbeta ett dokument som en vägledning för
medlemmarna i deras yrkesutövning. Arbetet uppdrogs åt en arbetsgrupp bestående av
professor Jan-Olof Levin, docent Urban Wass, docent Hans Welinder och civ.ing.
Håkan Westberg. Arbetsgruppens förslag har sedan bearbetats efter att ha behandlats på
föreningens årsmöte och varit utsänt på remiss.
Aktuell debatt
Under de senaste åren har det i Sverige förts en intensifierad debatt om riskerna med
isocyanater på arbetsplatserna. Exponering för isocyanater utgör en allvarlig hälsorisk
och det är därför angeläget att det bedrivs ett målmedvetet arbete för att förhindra deras
skadeverkningar. Många exponeringssituationer kan vara mycket komplicerade och
svåra att kartlägga med befintliga metoder varför ny forskning inom området är
angelägen. Isocyanatproblematiken är komplex och svår att omfatta vilket har lett till
oklarheter i den pågående debatten. Mätkompetensen hos många aktörer har ifrågasatts.
Således skriver Svenska metallindustriarbetareförbundet i en informationsskrift från
970529 att man "helt underkänner alla gamla mätningar". Debatten har föranletts av att
en grupp forskare har lanserat några tidigare ej utnyttjade metoder för att bedöma
exponering och med dessa anser sig ha påvisat nya och allvarliga hälsorisker i
arbetslivet. Det har hävdats att riskerna för att bli exponerade för isocyanater och för att
drabbas av sjukdom kraftigt har undervärderats. En viktig orsak skall vara att
exponeringar kraftigt underskattats genom att de mätmetoder som använts ej har varit
rättvisande, att därigenom risker underskattats och att betydligt fler personer än vad som
tidigare observerats kan ha arbetsrelaterade besvär. Arbetarskyddsstyrelsen har
reagerat med att initiera omfattande undersökningar för att belysa problematiken och
har tillskrivit EU-kommissionen för att åstadkomma en gemensam hantering av
problematiken inom EU.
Vid provtagning av isocyanater i luft har i Sverige under många år uppsamling i
impingerflaska innehållande toluen och 9-(N-metylaminometyl)-antracen (MAMA)
använts som en standardiserad metod. Uppsamlad diisocyanat reagerar med MAMA
och analyseras med vätskekromatografi (HPLC; high performance liquid
chromatography) med UV detektion. Efterhand har flera begränsningar i denna metod
uppmärksammats. En grupp forskare vid Institutionen för laboratoriemedicin i Lund
SYMF-dokument juni 1998 3
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
rekommenderar att man i stället använder n-dibutylamin (DBA) som reagens. Den
föreslagna metoden innebär en uppsamling i impingerflaska med toluen (som tidigare)
innehållande DBA. Analys sker med vätskekromatografi med UV eller
masspektrometrisk (MS) detektion. För alifatiska isocyanater måste MS-detektion
utföras. Arbetslivsinstitutet refererar i ”Principer och metoder för provtagning och
analys av ämnen på lista över hygieniska gränsvärden” (Arbete och Hälsa 1997:6) till
DBA-metoden för mätning av isocyanater för att man på så sätt skall få mer erfarenhet
av denna metod i komplicerade mätsituationer. Detta har felaktigt tolkats som att andra
beprövade metoder inte bör användas.
Omfattande metodjämförelser planeras av Arbetarskyddsstyrelsen tillsammans med
Arbetslivsinstitutet. Samtidigt bedrivs studier och utvecklande av nya
provtagningsmetoder för isocyanater på flera institutioner i Sverige och utomlands. I
andra länder har man mer och mer börjat använda lösningsmedelsfria
provtagningsmetoder, vilket innebär att isocyanaterna fångas upp på filter eller fast
absorbent som har impregnerats med ett reagens, s.k. kemosorption.
I Sverige, såväl som i andra länder, pågår också undersökningar av användbarheten av
direktvisande instrument och biologiska markörer för exponeringsbedömning. Olika syn
på i vilken utsträckning dessa två metoder, i Sverige lanserade av Lundagruppen, är
mogna för rutinmässig användning har präglat den aktuella debatten.
Allmänna kommentarer till dokumentet
Uppgiften att försöka beskriva det aktuella kunskapsläget är komplicerad.
Isocyanat-problematiken är mycket skiftande och kunskapsläget förändras hela tiden.
Ett exempel är att det är svårt att överhuvudtaget identifiera de arbetssprocesser där
isocyanater kan förekomma. Ett annat problem är att mycket kunskap är färsk och ej
finns dokumenterad så att den är tillgänglig för granskning. Det är en avvägningsfråga i
vilken utsträckning man skall ta hänsyn till "vetenskapliga rykten". I dokumentet har vi
försökt att redovisa väldokumenterad information men också att påvisa områden som
utvecklas och där kunskapen ständigt utökas. Där dokumentationen är tveksam har vi
framhållit detta. I de fall vi försummat eller missbedömt viktig information, hoppas vi
att detta arbete kan påskynda deras publicering.
I dokumentet belyses kanske i alltför stor utsträckning äldre metoder i förhållande till
nya. Det orsakas av att en viktig ambition är att försöka belysa tillförlitligheten av äldre
mätdata i förhållande till nya metoder. Detta kan ha en stor praktisk betydelse. Vidare
kan äldre metoder behöva användas ytterligare en tid till dess att nyare metoder
etablerats för rutinmässig användning.
Internationell verksamhet avseende provtagning och analys av isocyanater
Metodmässigt är det en stor spridning internationellt och det finns ingen konsensus om
"bästa" metod. Vid det internationella arbetsmötet om isocyanater på Hawaii i
SYMF-dokument juni 1998 4
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
september 1997 konstaterades att det för närvarande inte går att rekommendera en viss
metod för isocyanatmätning. Det totalt sett mest använda derivatet är sannolikt
2-(1-metoxifenyl)-piperazin (MOP) som används i form av både reagensbelagda filter
och lösning. Även 1-(2-pyridyl)-piperazin (PP) och MAMA förekommer i viss
utsträckning. Vad avser provtagningen förekommer både impinger och impregnerat
filter. Analysen är HPLC-UV och i vissa fall även elektrokemisk detektion. Två olika
detektorer används för att genom kvoten av responserna på ett enkelt sätt "identifiera"
isocyanatgruppen. HPLC-UV kan ibland kombineras med HPLC-fluorescens för att öka
känsligheten.
Följande huvudlinjer kan ses i metodutvecklingsarbetet:
Vidareutveckling av befintliga derivatiseringsreaktioner
Utveckling och validering av nya derivatiseringsreagens för UV.
Utveckling av LC-MS baserade metoder
Utveckling av provtagningsmetodiken
Inom EU:s SMT program finns ett i det närmaste avslutat projekt för certifiering av
referensmaterial bör isocyanatbestämning med MOP-metoden. Det finns inte idag några
klara överenskommelser om fortsatt standardiseringsarbete. Mötet på Hawaii föreslog
två standardiseringsprojekt, ett på MOP-metoden och ett på DBA-metoden. Sveriges
förhållande till arbetet kommer att diskuteras i den svenska standardiseringskommitten
TK 34 "Arbetsplatsluft".
Behoven av provtagningsmetoder kan variera mellan olika länder men det är frågan om
inte masspektrometriska analyser relativt snart kommer att vara så tillgängliga att
utvecklingen av reagens kommer att fokuseras på MS-tillämpningar.
Förberedelser pågår för närvarande av ett av Arbetslivsinstitutet i Umeå arrangerat
arbetsmöte med titeln "Isocyanates - Measurement Methodology, Exposure and Effects"
i Bryssel den 26-28 april 1999.
Hälsoeffekter och regler vid användning
Exponering för isocyanater påverkar luftvägarna vilket kan leda till kroniskt nedsatt
lungfunktion och astma. Upp till 30% av exponerade har påvisats reagera om
exponeringen är hög. Hanteringen av dessa ämnen är därför reglerad genom särskilda
föreskrifter från Arbetarskyddsstyrelsen (AFS 1996:4) vilka bl.a. föreskriver särskild
utbildning och regelbunden medicinsk kontroll av de som hanterar ämnena. I en
föreskrift om hygieniska gränsvärden (AFS 1996:2) anges de högsta halter av
isocyanater som arbetstagare får utsättas för. Isocyanaterna förekommer vanligen
tillsammans med andra ämnen i luft. Bl.a. kan olika alifatiska aminer förekomma i
betydligt högre halter. Det har därför ifrågasatts om alla besvär man har observerat är
relaterade till exponeringen för isocyanater. Det finns också en oro för att isocyanaterna
kan vara cancerframkallande genom att toluendiisocyanat (TDI) orsakat cancer i
djurförsök. Ett samband mellan cancer och exponering för isocyanater har oss
SYMF-dokument juni 1998 5
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
veterligen dock ej kunnat påvisas hos människa.
EXPONERING FÖR ISOCYANATER
Isocyanat används som utgångsmaterial för olika polyuretanpolymerer (PUR) som
genom sina goda tekniska egenskaper har fått en mycket omfattande användning och ej
är lätta att ersätta. Isocyanater ingår t.ex. i många lacker och appliceras ofta genom
sprutförfarande. De kan vidare ingå i limmer, skumplast, isoleringsmaterial,
bygg-material och som kärnbindmedel i gjuterier. Isocyanater kan vara monomera
(enskilda isocyanatmolekyler) eller prepolymeriserade. Vanliga monomerer är TDI,
hexametylen-diisocyanat (HDI), difenylmetandiisocyanat (MDI) och
isoforondiisocyanat (IPDI). Prepolymeriserade isocyanater erhålles genom att
isocyanater får förreagera med en polyol. Isocyanater kan även förekomma som
addukter bestående av flera isocyanat-molekyler eller vara blockerade, så att de frigörs
först i samband med uppvärmning.
Hanteringen av isocyanater leder till olika exponeringssituationer. Isocyanater kan
hanteras vid rumstemperatur som fria monomerer och avgår då till omgivningen via
avdunstning i ångform. Sker hanteringen av monomer isocyanat vid förhöjd temperatur
kan den avgå som ånga som delvis kondenseras till partikulär form. Man får då i luft en
blandning av ånga och partiklar. Isocyanater kan även appliceras genom ett
sprutförfarande varvid en sammansatt blandning av ångformig isocyanat, partikulär
monomer isocyanat och partikulär prepolymer/addukt med fria isocyanatgrupper
erhålls. Sammansättningen i luft kan då bli ytterst komplicerad, vilket även det stora
antalet odeklarerade isocyanatföreningar som kan ingå i en teknisk produkt kan bidra
till.
Termisk nedbrytning
Det har länge varit känt att bildningen av PUR är en reversibel reaktion som gör att fria
isocyanatgrupper kan återbildas om materialet uppvärms till temperaturer över ca
200oC. Nedbrytningen är mycket komplex och ett stort antal olika föreningar som
diisocyanater, monoisocyanater, aminoisocyanter och aminer kan bildas. Vilka
substanser som bildas beror på den aktuella polymeren och på temperaturen, vilket
medför att exponeringen blir svårbedömbar. Det förefaller som om uppvärmning av
PUR baserat på TDI kan frigöra en stor andel monomer TDI medan andra PUR material
gynnar andra föreningar än den ursprungliga monomeren. Flamlaminering och
svetsning i PUR-isolerade fjärrvärmerör är några exempel på moment som frigör
isocyanater. Antalet applikationer med PUR ökar liksom kombinationen av PUR och
värme. Det har påtalats att vid många arbetsprocesser kan man få kortvariga höga
exponeringstoppar.
Exponering för termiska nedbrytningsprodukter av polyuretan är en betydande och
sedan länge välkänd risk på en del arbetsplatser. Det finns också ett begränsat antal
studier som belyser hälsoeffekter av exponering för termiska nedbrytningsprodukter av
SYMF-dokument juni 1998 6
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
PUR. Den kliniska betydelsen av många av de nya observationerna om termiskt frigjord
isocyanat är emellertid oklar. Det är därför viktigt att exponeringen utreds noggrant och
att det utförs kompletterande medicinska undersökningar för att riskerna skall kunna
bedömas. Trots stor uppmärksamhet på området har vi inte sett rapporter om att det
skett en ökad diagnostisering av sjukdomsfall. Man får tills vidare utgå från att det är
den totala halten av fria isocyanatgrupper som anger hälsorisken tills annan information
motsäger detta, vilket är i överensstämmelse med Arbetarskyddsstyrelsens
gränsvärdesföreskrift. Bristande kunskap medför ett stort behov av att utveckla nya
provtagnings- och analysmetoder för exponeringsbedömning som inkluderar "nya
isocyanater". Det är redan tidigare känt att exponering för termiska
nedbrytnings-produkter från olika icke-isocyanatbaserade polymerer kan ge
luftvägssymtom och astma. Man kan därför inte utgå från att det bara är
isocyanatkomponenterna som leder till besvär.
UTREDNING AV EXPONERING OCH RISK
Önskemålet är givetvis att man skall kunna utföra en så fullständig kartläggning som
möjligt av exponeringen för olika isocyanater, kvalitativt och kvantitativt, för att
därigenom kunna göra en realistisk riskbedömning. Den i Sverige etablerade
MAMA-UV metoden avser bestämning av monomerer av isocyanater i luft men kan
också tillämpas på bestämning av addukter av isocyanater. Metoden är fullt tillräcklig
för att utvärdera många av de exponeringar som förekommer i arbetslivet. Den medger
emellertid inte en tillräcklig (möjligen med undantag av TDI baserade produkter)
kvantifiering av de isocyanater som frigörs vid uppvärmning (>200 oC) av PUR. För att
göra detta krävs nya mätmetoder. Med den föreslagna DBA-metoden kopplad till
avancerad masspektrometrisk analys kan man i dessa situationer få en betydligt bättre
bild av exponeringen med information som inte är möjlig att uppnå med MAMA-UV-
och likvärdiga metoder. En begränsning i metodiken är avsaknaden av
referenssubstanser för kvantitativa bestämningar. Det är emellertid tveksamt om en
ambition att göra en kvantitativ bestämning av alla ingående isocyanatföreningar är
realistiskt vid rutinmässiga arbetsplatsutredningar. Också enklare, mer lätthanterliga
och billigare metoder, som endast halvkvantitativt kan karakterisera exponeringen för
alla bildade isocyanatföreningar kan vara värdefulla för praktiskt bruk. Många gånger
kan det vara tillräckligt att kvalitativt och halvkvantitativt påvisa exponering för att
preventiva insatser skall kunna motiveras.
Erfarenhetsmässigt kan exponeringen för isocyanater till betydande del förorsakas av
oplanerad exponering i form av spill, läckage eller andra olyckshändelser. Variationen i
exponering mellan olika individer kan därmed vara stor på samma arbetsplats. Sådan
exponering är ej praktiskt möjligt att fånga upp med traditionella metoder. Här behövs
mätmetoder som möjliggör långtidsövervakning. Sådana metoder kan vara övervakning
med hjälp av direktvisande kontinuerligt registrerande instrument samt biologiska
markörer av exponering.
Ett stort problem vid riskbedömning i anslutning till exponeringsutredning är att
SYMF-dokument juni 1998 7
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
sambandet mellan exponering och effekter på hälsan är bristfälligt utrett, t.ex. vid
exponering för termiska nedbrytningsprodukter, varför tolkningen av den biologiska
betydelsen av mätvärden kan vara oklar.
Konklusion: Det är viktigt med fortsatt forskning om metoder för kartläggning av
exponering för isocyanater
ALLMÄNNA SYNPUNKTER PÅ PROVTAGNINGSMETODER
Isocyanaterna är reaktiva föreningar som kan reagera med en rad olika aktiva
substanser. Det är därför ej lämpligt att samla upp dem för analys av föreningarna som
sådana, utan de bör vid provtagningen genom reaktion med ett reagens omvandlas till
stabila föreningar med egenskaper som gör dem lämpliga för analys. Det ställs flera
krav på ett sådant reagens. (1) Det skall vara stabilt vid provtagningen och ej
kontaminera proven. (2) Det skall reagera fort med isocyanaterna så att dessa ej hinner
reagera med andra interfererande ämnen under provtagningen. (3) Analysen skall kunna
utföras med tillräcklig känslighet och noggrannhet.
Uppsamling i absorptionslösning med reagens
Uppsamling i reagenslösningen med impinger/bubblare är ett effektivt sätt att uppfånga
gasformig isocyanat och stora partiklar innehållande isocyanat. Impingermetoden har
emellertid reducerad uppfångningsförmåga för partiklar större än 0.05 m men mindre
än 2 m. MDI har lågt ångtryck och gasformig MDI förekommer knappast vid
rumstemperatur. Däremot kan MDI spridas som en aerosol, och i sådana situationer har
sålunda upp till 80% förlust av MDI rapporterats vid provtagning. Förlusterna kan vara
ännu större vid vissa partikelstorlekar.
Många olika reagens har prövats för provtagning av isocyanater:
N-4-nitrobensyl-N-n-propylamin.
9-(N-metylaminometyl)-antracen (MAMA).
1-(2-pyridyl)-piperazin (PP).
1-(2-metoxifenyl)-piperazin (MOP).
1-(9-antracenmetyl)-piperazin (MAP) .
Tryptamin (TRYP).
Di-n-butylamin (DBA)
Inte något av dessa reagens uppfyller alla krav man kan ställa. En nackdel med MAMA,
i likhet med flertalet av de andra reagensen, är att det reagerar relativt långsamt och
därmed ger möjlighet för isocyanater att reagera med andra ämnen. Det är dock inte
klarlagt att detta är ett praktiskt problem i normala provtagningssituationer. Genom att
öka koncentrationen av reagens kan interferens undvikas men samtidigt kontamineras
provet på grund av MAMA reagensets instabilitet. Flera av de nämnda reagensen är mer
SYMF-dokument juni 1998 8
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
reaktiva än MAMA, men tyvärr är även dessa instabila. DBA är mycket reaktivt och
stabilt vilket innebär en fördel. DBA metoden ger en bättre identifiering av en del "nya
isocyanater", vilket är en annan stor fördel. Metoden har dock även några nackdelar.
Det är framförallt ett reagens avsett för masspektrometrisk detektion. Den ger en låg
UV-absorption, vilket minskar känsligheten vid analys med HPLC-UV metodik. Den
praktiska detektionsgränsen med DBA-metoden (LC-UV) för aromatiska isocyanater är
2-4 g/m3 luft vilket är ca 100 ggr högre än för MAMA-metoden med jämförbar
utrustning. Med mikroLC kan dock detektionsgränsen sänkas minst 10 ggr för DBA
metoden. Ytterligare betydande reduktion erhålles om man har tillgång till LC-MS. För
att analysera DBA derivat av alifatiska isocyanater krävs masspektrometrisk detektion,
vilket för närvarande gör analyserna dyrare, mer tidskrävande och därmed mer
svårtillgängliga.
Konklusion: Validering pågår av flera olika reagens. Impingermetoden har
praktiska nackdelar och kan underskatta exponeringen för aerosoler.
Kemosorption på reagensimpregnerat medium
Provtagning på filter eller annan fast adsorbent som impregnerats med reagens är en
praktisk och lättanvändbar metod med stor och ökande användning. Höga utbyten har
t.ex. erhållits vid provtagning av HDI, TDI och MDI i ångform på amberlite XAD-2. I
princip kan alla icke-flyktiga reagens som angivits ovan användas, inklusive MAMA.
DBA är emellertid för flyktigt för att användas på filter. Jämförande undersökningar
mellan provtagning med fasta adsorbenter och absorptionslösningar har visat varierande
resultat. I laboratorieundersökningar av väl definierade substanser har i allmänhet
impregnerade filter och andra adsorbenter gett högre utbyten än absorptionslösningar
med reagens. I industriell miljö har emellertid ofta impingermetoden gett bättre utbyten.
En orsak kan vara att stora partiklar som fångas upp på filter ej får tillräcklig kontakt
med reagenset, varför isocyanatkomponenten i partikeln reagerar med interfererande
substanser och ej detekteras vid den efterföljande analysen.
Konklusion: Vi bör i Sverige i större utsträckning skaffa oss erfarenhet av
provtagning genom kemosorption på reagensimpregnerat medium.
Analysutrustning
Som tidigare påpekats är inte bara provtagningsförfarandet utan även analysen viktig.
För en rutinmetod för bestämning av isocyanater i luft får man förutsätta att analysen
skall kunna ske fort och till en rimlig kostnad. Analysmetoder, t.ex. LC-MS, som
förutsätter ett komplicerat upparbetningsförfarande och dyrbara och svårskötta
instrument har idag en begränsad användning för det vardagliga praktiska miljöarbetet.
Masspektrometrisk detektion kan emellertid förväntas få en ökande användning och
därigenom förändra förutsättningarna för exponeringsutredningar.
Konklusion: Tillgången till avancerad analysutrustning behöver förbättras.
SYMF-dokument juni 1998 9
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Direktvisande provtagning
Uppsamling med impinger eller filter med efterföljande analys kan vara en komplicerad
och dyrbar utredningsmetod. Genom tillgång till direktvisande instrument som reagerar
på alla fria isocyanatgrupper skulle stora fördelar erhållas. Det finns idag kontinuerligt
registrerande instrument som bygger på adsorption på papperstejper impregnerade med
ett reagens och efterföljande mätning av reaktionsprodukten med ljusabsorbens. Dessa
instrument kan vara användbara för att spåra isocyanater i luft men har också i flera
studier uppvisat stora brister. Man måste vara medveten om att de är kalibrerade för
monomera isocyanater, oftast TDI, och att kvantitativa bestämningar av andra
iso-cyanater ej är möjliga. Även kalibrerade instrument har uppvisat stora inbördes
skillnader. Man kan också få falska positiva utslag för andra ämnen, såsom
kväve-dioxid, som ger färgreaktion i samma våglängdsområde. Partikulära
luftföroreningar (t.ex. rök och färgpigment) kan också ge betydande falska positiva
utslag. Det har också sagts att de gett negativa utslag trots förekomst av isocyanater. Att
använda instrumenten erfordrar således kompetens och omdöme.
Kortvariga, höga halter av isocyanater kan tänkas erhållas vid kortvariga upphettningar
av PUR till temperaturer >200oC. Lödning, svetsning, bearbetande skärning eller
upphettning med varmluftpistol är tänkbara exempel på sådana arbetsmoment. Det kan
röra sig om moment som återkommer många gånger under dagen. Direktvisande
instrument kan vara en tillgång för att påvisa dessa exponeringar. Man kan emellertid
inte utan vidare godtaga positiva utslag. Man måste verifiera exponeringen med hjälp av
andra, validerade metoder.
Konklusion: Direktvisande instrument kan vara intressanta för påvisande av
gasformiga isocyanater. Resultaten måste behandlas med stor försiktighet och
vidimeras med annan metod.
UTVÄRDERING AV PROVTAGNINGS- OCH ANALYSMETODER
För att man rätt skall kunna tolka resultaten av de provtagnings- och analysmetoder som
används måste metoderna vara validerade. Detta innebär bl.a. att man måste kunna
dokumentera att provtagningsmetoden samlar upp de ämnen man vill mäta, att
analysmetoden är tillräckligt känslig och att den är specifik d.v.s. mäter enbart avsedda
isocyanater och inget annat. Vidare skall man få ett kvantitativt mått på de ämnen man
vill bestämma. Det åligger dem som använder metoderna att vara medveten om deras
prestanda. Särskilt försiktig måste man vara vid användning av direktvisande instrument
som registrerar ett ämne utan föregående separation. Resultat erhållna med sådana
metoder måste behandlas med stor försiktighet. Då det inte finns någon enskild
"universalmetod" för att detektera isocyanater kan det behövas parallella mätningar med
flera olika metoder för att bedömningar skall kunna göras med rimlig säkerhet.
SYMF-dokument juni 1998 10
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Alla metoder som används för av myndighet föreskrivna mätningar i arbetsmiljön skall
uppfylla kraven i SS-EN 482 (Allmänna krav på metoder för mätning av kemiska
ämnen i arbetsplatsluft).
BIOLOGISK PROVTAGNING
Analys av ett ämne eller dess metaboliter i biologiska prover (biomarkörer) kan
avspegla upptag via andningsvägar och hud bättre än vad luftprover gör. Man kan få ett
mått på den interna dosen, d.v.s. den mängd av ett ämne som tagits upp i kroppen. En
ideal biomarkör skall vara kemiskt specifik, detekterbar i låga mängder, lättillgänglig,
billig att analysera och kvantitativt relaterbar till tidigare exponering (Henderson et al.
1989). Det är således viktigt att man visat att biomarkören är specifik och sensitiv
(känslig) för det ämne man vill kartlägga. Ett utslag skall erhållas för personer som är
exponerade men ej för oexponerade. Nivåer av markören i olika oexponerade
referenspopulationer måste därför kunna redovisas. För att kunna göra riskbedömningar
med hjälp av biomarkör måste man känna till sambandet mellan halten av biomarkör i
blod/urin och halten av ämnet i luft eller kunna relatera biomarkören direkt till
biologiska effekter.
Upptagen isocyanat binds i kroppen till kroppsegna substanser och kan efter hydrolys av
urin- eller blodprov analyseras som motsvarande amin. Man finner inte fri amin i blod
respektive urin före hydrolys. Det har visat sig att mängden av amin som frigörs är
mycket beroende av hydrolysbetingelserna. Då dessa har varierat mycket i olika
undersökningar kan resultaten inte alltid direkt jämföras med varandra.
Urin: Man har i olika undersökningar funnit metaboliter av TDI, MDI och HDI i
hydrolyserad urin från arbetare exponerade för respektive ämne. Förhållandet mellan
beräknad upptagen mängd och hydrolyserbar mängd kan visa stora variationer mellan
olika prov vilket inte har kunnat förklaras. Den biologiska halveringstiden för TDI i urin
är i storleksordningen 2-3 timmar i en första snabb eliminationsfas, vilket innebär att
halten i urin taget i direkt anslutning till ett arbetskift avspeglar exponeringen under det
skiftet, och ca 20 dygn i en långsammare fas. Det har föreslagits att metabolithalter i
urin samlad efter tre exponeringsfria dagar kan användas som ett mått på
långtidsexponering. Det finns också resultat som indikerar ett samband mellan
exponering för TDI och halten av biomarkör i urinen. Det är således möjligt att man kan
fastställa ett biologiskt värde för TDI som korrelerar till gränsvärdet i luft. I Tyskland
har man accepterat ett biologiskt gränsvärde för MDI i urin. Det finns dock inte idag
några data som gör att man generellt kan uppskatta lufthalterna utifrån nivåer av
metaboliter i urin. Beroende på varierande utbyte vid hydrolys och tänkbar interferens
med exponering för motsvarande aminer, samt möjligen även för andra föreningar, är
ett samband tydligt endast vid högre exponeringsnivåer.
Det är en intressant möjlighet att dessa markörer avspeglar exponering också för andra
isocyanater än de ursprungliga monomererna. Således har biomarkörer kunnat påvisas i
SYMF-dokument juni 1998 11
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
urin från såväl försöksdjur som arbetare exponerade för termiska nedbrytningsprodukter
av PUR. Någon riskvärdering kan dock ännu ej göras baserade på dessa data.
Blod: Metaboliter av isocyanater har kunnat påvisas i plasma (bundet till albumin) och
röda blodkroppar (bundet till hemoglobin) från exponerade personer. Detta är intressant
genom att den långa livslängden för albumin (20 dagar) respektive hemoglobin (120
dagar) gör att dessa addukter avspeglar exponering under upp till flera månader.
Därigenom skulle man kunna få ett integrerat mått på exponeringen som också
innefattar oplanerad exponering i samband med missöden eller andra tillfälliga
exponeringstoppar. Fortsatt forskning om dessa addukters användbarhet som
biomarkörer är väsentlig.
Idag utförs analyserna enbart vid ett laboratorium i Sverige och är kostsamma. Det finns
inte någon tillgänglig dokumentation av specificiteten och sensitiviteten i
bestämningarna och ej heller av sambandet mellan nivå av biomarkör och exponering
eller risk. Resultaten är därför svåra att tolka. Metoden är därmed fortfarande på
forskningsstadiet och analys av metaboliter till alifatiska isocyanater tycks utgöra ett
särskilt problem. Ett positivt prov kan dock vara en indikation på att exponering för
isocyanat kan förekomma och kan motivera fortsatt exponeringsutredning. Genom mer
systematiska studier av biomarkörernas samband med exponering och risk tror vi att
dessa kan få stor framtida betydelse.
Konklusion: Användning av biomarkörer för kontroll av exponering för isocyanater är
fortfarande huvudsakligen på forskningsstadiet och en rutinmässig användning är
tveksam innan ytterligare dokumentation erhållits. Som komplement till andra
utredningar kan de emellertid redan idag i vissa fall ha ett värde. Fortsatt forskning och
utvärdering är viktigt.
KOMPETENS HOS UTREDARNA
Tekniska isocyanater kan ha en komplex sammansättning och exponeringssituationerna
kan bli än mer komplexa genom tillförsel av värme eller genom samtidig förekomst av
interfererande ämnen. För att kunna bedöma utredningsstrategi, provtagnings- och
analysförfarande samt för att göra en toxikologisk riskbedömning med ledning av
exponeringsutredningen krävs en kombination av yrkeshygienisk, analytisk,
toxikologisk och medicinsk kompetens.
SAMMANFATTANDE SYNPUNKTER PÅ
ISOCYANATMETODER
Det har under senare år tillkommit nya mätmetoder för att kartlägga exponering för
isocyanater i form av nya reagens för provtagning och analys, nytt
provtagnings-materiel, mer avancerad analysutrustning och biologiska markörer. De
nya metoderna kan ge oss ny kunskap, speciellt i samband med termisk nedbrytning av
SYMF-dokument juni 1998 12
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
PUR. Flera av de nya metoder som kommit till användning i Sverige är emellertid
ofullständigt dokumenterade vilket gör dem olämpliga för rutinmässig användning. För
att kunna utreda de komplexa exponeringssituationer som förekommer är det emellertid
nödvändigt att fortsatt utveckla och dokumentera nya provtagnings- och analysmetoder.
Flera av de nya metoder som redovisats har en stor potential. De behöver emellertid
redovisas på ett sätt som gör att de kan valideras och jämföras med andra aktuella
metoder.
Det finns idag olika metoder som även fortsättningsvis kan användas för mätningar av
de vanligaste kommersiella isocyanaterna. Flera av dessa kan användas i form av
reagensimpregnerade filter, vilket är en stor fördel i alla mätsituationer. Speciella
mätsituationer med exempelvis nedbrytningsprodukter från PUR-polymerer kräver dock
särskilda överväganden vid val av metod.
Det finns inte någon enskild "universalmetod" som fyller alla krav vad avser
prov-tagning, analys, kostnader och tillgänglighet. Det är vår bedömning att alla
befintliga metoder har brister och att det kan behövas flera olika metoder för att utreda
komplexa exponeringar. Fortsatt forskning är därför nödvändig. Den allvarliga risk som
exponering för isocyanater kan innebära gör att det måste finnas ett ansvar för att
exponeringen kan kontrolleras.
APPENDIX
En översiktlig preliminär bedömning av användbarheten av några i Sverige aktuella
metoder i olika provtagningssituationer framgår av bifogat appendix (tabell 1- 4).
EXEMPEL PÅ LITTERATUR
Andersson K, Gudéhn A, Hallgren C, Levin J-O, Nilsson C-A. Kemosorption av
gasformiga diisocyanater. Undersökningsrapport 1983:7, Arbetarskyddsstyrelsen.
Baur X, Marek W, Ammon J, Czuppon B, Marczynski B et al.. Respiratory and other
hazards of isocyanates. Int Arch Occup Environ Health 1994;66:141-152.
Brorson T. Hexamethylene diisocyanate (HDI), toluene diisocyanate (TDI), and related
amines. Analysis, metabolism and biological monitoring. Doktorsavhandling, Lund
1990.
Brunmark P. Methods for assessment of exposure to aromatic amines/isocyanmates by
air monitoring and biomarkers. Doktorsavhandling, Lund 1994.
Dharmarajan V. Evaluation of personal continuous paper-tape monitors for
toluenediisocyanate. Am Ind Hyg Ass J 1996;57:68-71. Hygieniska gränsvärden.
Arbetarskyddsstyrelsens författningssamling 1996:2.
SYMF-dokument juni 1998 13
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Härdplaster. Arbetarskyddsstyrelsens författningssamling 1996:4. Levine SP, Hillig
KJD, Dharmarajan V, Spence MW, Baker MD. Critical review of methods of sampling,
analysis, and monitoring for TDI and MDI. Am Ind Hyg Ass J 1995;56:581-589.
Lind P. Biomarkers of aromatic isocyanates in exposed workers. Doktorsavhandling,
Lund 1997.
Maitre A, Berode M, Perdrix A, Romazini S, Savolainen H. Biological monitoring of
occupational exposure to toluende diisocyanate. Int Arch Occup Environ Health
1993;65:97-100.
Maitre A, Berode M, Perdrix A, Stoklov M, Mallion JM, Savolainen H. Urinaty hexane
diamine as an indicator of occupational exposre to hexamethylene diisocyanate. Int
Arch Occ Environ Health 1996;69:65-68.
Musk W, Peters J, Wegman. Isocyanates and respiratory disease: Current status. Am J
Ind Med 1988;13:331-349.
Rosenberg C, Savolainen H. Determination in urine of diisocyanate-derived amines
from occupational exposure by gas chromatography – mass fragmentography. Analyst
1986;111:1069-1071.
Rosenberg C, Savolainen H. Mass fragmentographic determination of urinary amine
metabolites in rats exposed to degradation products from heated rigid polyurethane. J
Chromatography 1986;358:385-392.
Rosenberg C, Savolainen H. Determination of occupational exposure to
toluene diisocyanate by biological monitoring. J Chromatography
1986;367:385-392.
Streicher RP, Kennedy ER, Lorberau CD. Strategies for the simultaneous
collection of vapours and aerosols with emphasis on isocyanate sampling.
Analyst 1994; 119:89-97.
Streicher RP, Arnold JE, Ernst MK, Cooper CV. Development of a novel
derivatization reagent for the sampling and analysis ottotal isocyanate
group in air and comparison of its performance with that of several
established reagents. Am Ind Hyg Ass J 1996;57:905-913.
Tinnerberg H. Isocyanates - Assessment of human exposure. Doktorsavhandling, Lund
1996
SYMF-dokument juni 1998 14
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Tabell 1 Jämförelse mellan olika provtagnings- och analystekniker för monomer MDI, TDI och HDI i gasfas
Ämne/isocyanat
Provtagning Analys MDI TDI HDI
1. Impinger + MAMA HPLC-UV ++1) +++2) +++2)
2. Impinger + DBA HPLC-UV +(+)3) ++(+)4) -
3. Impinger + DBA HPLC-MS +++(+)5) ++++ ++++
4. Teflonfilter(MOP) HPLC-UV ++(+)6) +++ +++
MAMA-glasfiber
(ISOCHECK) HPLC-MS/MS +++6) 7) ++++7) ++++7)
5. Direktvisande instrument Kval ++ +++ +++
(t ex ISOLOGGER) Kvant ++ +++ +++
6. Gyllene standard HPLC-UV +++ +++ +++(ej DBA)
Impinger (MAMA, DBA, MOP) + HPLC-MS/(MS) ++++ ++++ ++++
filter (MAMA, MOP)
1) MDI-halt vid gränsvärdet över mättnadstrycket, sannolikt förekommer både gas- och aerosolfas samtidigt. Impingerprovtagning ger generellt förlust av små partiklar i aerosolfas.
2) TDI- resp HDI-halt vid gränsvärdet under mättnadstrycket, sannolikt förekommer endast gasfas. Ej förluster vid impingerprovtagning.
3) MDI-halt i gasfas vid gränsvärde över mättnadstrycket, sannolikt förekommer både gas- och aerosolfas samtidigt. Impingerprovtagning ger generellt förlust av små partiklar i
aerosolfas, dessutom ger DBA-UV-metoden lägre känslighet än MAMA-UV-metoden.
4) DBA-metoden ger lägre känslighet än MAMA-UV-metoden.
5) MDI-halt i gasfas vid gränsvärdet över mättnadstrycket, sannolikt förekommer både gas- aerosolfas samtidigt. Impingerprovtagning ger generellt förlust av små partiklar i
aerosolfas, impinger + DBA HPLC-MS bättre känslighet äm MAMA-UV.
6) Aerosol provtas vid Teflonfilter, överföres till provflaska med MAMA-reagens (alternativt MOP) efter avslutad provtagning, gasfas provtas via MAMA-impregnerat filter.
Osäkerhet med eventuell reaktion i snabba MDI-baserade uretansystem, härdning eller reaktion med andra inteferenter på Teflonfilter kan störa analys av isocyanat i aerosolfas. God
känslighet.
7) MAMA-derivat för monomer TDI,MDI,HDI, MOP-derivat för HDI och MDI
SYMF-dokument juni 1998 1
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Tabell 2 Jämförelse mellan olika provtagnings- och analystekniker för MDI, TDI och HDI, monomer isocyant i aerosol (partikel)-form
Ämne/isocyanat
Provtagning Analys MDI TDI HDI
1. Impinger + MAMA HPLC-UV ++1) ++1) ++1)
2. Impinger + DBA HPLC-UV +(+)2) +(+)2) -
3. Impinger + DBA HPLC-MS +++(+)3) +++(+)3) +++(+)3)
4. Teflonfilter (MOP) + HPLC-UV +(+)4) +(+)4) ++(+)4)
MAMA-glasfiber
(ISOCHECK) HPLC-MS/MS +++4) 5) +++4) 5) +++(+)4) 5)
5. Direktvisande instrument Kval + + -
(t ex ISOLOGGER) Kvant - - -
6. Gyllene standard HPLC-UV +++ +++ +++(ej DBA)
Impinger (MAMA, DBA, MOP) + HPLC-MS/(MS) ++++ ++++ ++++
filter (MAMA, MOP)
1) Förlust av finpartikulär aerosol vid impingerprovtagning.
2) Förlust av finpartikulär aerosol vid impingerprovtagning, sämre känslighet för DBA-UV än MAMA-UV.
3) Förlust av finpartikulär aerosol vid impingerprovtagning, god känslighet.
4)Aerosolprovtagning via Teflonfilter, överföres till provflaska med MAMA- (MOP)reagens efter avslutad provtagning, gasfas provtas via MAMA-impregnerat filter. Osäkerhet med
eventuell reaktion i snabba MDI-baserade uretansystem, härdning eller reaktion med andra inteferenter på Teflonfilter kan störa i aerosolfas. God känslighet.
5) MAMA-derivat för monomer TDI, MDI,HDI, MOP derivat för HDI och MDI
SYMF-dokument juni 1998 2
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Tabell 3 Jämförelse mellan olika provtagnings- och analysmetoder, monomer och addukter av isocyanater. I samband med sprutmålning bildas en blandning av monomer
isocyanat (gasfas/partikelfas) och isocyanataddukter
Ämne/isocyanat
Provtagning Analys Monomer HDI, Monomer HDI, Addukter, HDI, Addukter, TDI,
TDI, gasfas TDI, aerosolfas gas/aerosolfas gas/aerosolfas
1. Impinger + MAMA HPLC-UV +++1) +++6) +++1) 7) 8) +++1) 7) 8)
2. Impinger + DBA HPLC-UV +2) +2) - +++1) 7) 8)
3. Impinger + DBA HPLC-MS ++++3) ++++6) ++++7) 3) ++++3) 7)
4. Teflonfilter(MOP) HPLC-UV +++ ++(+)1) ++(+)1) ++(+)1)
MAMA-glasfiber
(ISOCHECK) HPLC-MS/MS ++++1) 9) +++(+)1)9) ++++1) 8) 9) ++8)9)
5. Direktvisande instrument Kval +4) -(+)4) --4) -(+)4)
(t ex ISOLOGGER) Kvant -4) -4) -4) -4)
6. Gyllene standard HPLC-UV +++5) +++5) +++5) ++++8)
Impinger (MAMA, DBA, MOP) + HPLC-MS/(MS) ++++ ++++ ++++ ++++8)
filter (MAMA, MOP)
1)Eventuell underskattning av exponering beroende på reaktion mellan isocyanat och interfererande ämnen. God känslighet.
2)HDI (alifatiska aminer) kan ej analyseras.
3)Mindre underskattning av exponering jämfört med MAMA-metoden beroende på betydligt snabbare reaktion mellan isocyanter och DBA. God känslighet.
4) Analys av isocyanat i ångform kan störas av addukt eller annan aerosol, instrumentet fungerar ej för HDI. För absolutbestämning av monomerhalt är kalibrering nödvändig, falska
positiva resultat kan erhållas i förorenade miljöer.
5) DBA fungerar ej, gäller endast TDI.
6) Förlust vid provtagning av aerosol, god känslighet.
7) Förlust av aerosol vid impingerprovtagning.
8) Väldefinierade addukter. 9) MAMA-derivat för moomer TDI, MDI,HDI, MOPIP derivat för HDI och MDI
SYMF-dokument juni 1998 3
SYMF
Svensk Yrkes- och Miljöhygienisk Förening
Swedish Association of Occupational
and Environmental Hygiene
Tabell 4 Jämförelse mellan olika provtagnings- och analysmetoder, för isocyanater och aminoisocyanater bildade genom termisk nedbrytning av polyuretan (PUR)
Vid termisk nedbrytning finns förutsättningar för bildning av kondensationsprodukter, aerosoler med liten aerodynamisk diameter med betydande provtagningsförluster med
impingerprovtagning, möjlighet till underskattning vid exponering föreligger.
Ämne/isocyanat
Provtagning Analys Monomer, ursprunglig isocyant Monomer, ursprunglig isocyanat Komplexa isocyanater aerosol/gasfas,
(MDI, TDI) gasfas/aerosolfas HDI, huvudsakligen aminoisocyanater
gasfas/aerosolfas
1. Impinger + MAMA HPLC-UV ++1) ++1) -
HPLC-MS (++)4)
2. Impinger + DBA HPLC-UV +(+)1) - -
3. Impinger + DBA HPLC-MS +++(+)1) +++(+)1) +++5)
4. Teflonfilter(MOP) HPLC-UV ++(+)7) ++(+)2 -
MAMA-glasfiber
(ISOCHECK) HPLC-MS/MS +++(+)2)6) +++(+)2)6) -
5. Direktvisande instrument Kval + (+) (+)
(t ex ISOLOGGER) Kvant - - -
6. Gyllene standard HPLC-UV +++ +++3) -
Impinger (MAMA, DBA, MOP) + HPLC-MS/(MS) ++++ ++++ ++(+)
filter (MAMA, MOP)
1)Förlust av aerosol vid impingerprovtagning.
2)Aerosol provtas via Teflonfilter, överföres till provflaska med MAMA(MOP)-reagens efter avslutad provtagning, gasfas provtas via MAMA-(MOP-)impregnerat filter.Osäkerhet med eventuell reaktion i
snabba MDI-baserade uretansystem, härdning eller reaktion med andra inteferenter på Teflonfilter kan störa i aerosolfas. God känslighet.
3) Fungerar ej för DBA.
4) Detekterar ”nya” isocyanater, god känslighet, låg specificitet. Aerosolförlust, kan ej rekommenderas.
5) Semikvantitativ bestämning av ”nya” isocyanater.
6)MAMA-derivat för monomer TDI,MDI,HDI, MOP-derivat för HDI och MDI aerosol
SYMF-dokument juni 1998 4