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Denombrement et identification des fibres minerales dans l'air de l'environnement general (FRA)

Les materiaux contenant de l'amiante sont omnipresents dans notre environnement. L'emission de fibres lors de leur degradation peut representer un danger pour la population en general, danger qu'il s'agit d'estimer. Notre contribution a l'etude de ce probleme comporte quatre volets: - Mise au point et codification d'une methode de reference pour la determination des fibres minerales (en particulier d'amiante), basee sur la microscopie electronique a transmission, seule technique reellement applicable a l'etude de l'environnement general. - Collaboration au niveau international a un effort de standardisation de la methode, par notre participation au groupe de travail 'joint working group iso tc147/sc2/wg18 - iso tc146/sc3/wg1' et a des tests interlaboratoires. - Determination du taux de pollution en differents sites typiques de suisse (dont trois du reseau nabel). - Mise en evidence de l'influence de l'activite humaine sur la quantite de fibres respirables en suspension dans l'air, dans des batiments comportant des sources potentielles d'amiante (isolations, revetements de sol, amiante-ciment, etc...). (FRA)

Regulative Mechanismen intrazellulaerer Antioxidantien in Faser- und Staub-exponierten bronchoepithelialen Zellen in vitro, ex vivo und in vivo

Ziel der Studie ist es, die regulativen Mechanismen der Genexpression der wichtigsten Antioxidantien Cu++/Zn++ Superoxid-Dismutase (Cu/ZnSOD) der Mn Superoxid Dismutase (MnSOD) und der Katalase in Bezug 1 ) auf die verwendeten Fasern und Staeube (Krokydolith, Quarz (SiO2), Stein- und Basaltwolle) und die Expositionsdauer und 2) im Hinblick auf die sie positiv beeinflussenden Zytokine zu analysieren. Dazu sind folgende Untersuchungen geplant: a) in vitro Exposition kultivierter BEAS ZB Zellen mit steigenden Faser-/StaubKonzentrationen (24 h+48 h), b) Durchfuehrung der u.g. Tests in der in vivo gewonnenen bronchoalveolaeren Lavage (BAL) und an Bronchialschleimhautbiopsien (Patienten mit einer Anthrakosilikose, Asbeststaub-exponierte Patienten, nicht Faser-/Staub-Exponierte als Kontrolle), und c) ex vivo Kultivierung der gewonnenen alveolaeren Makrophagen (AM) und Exposition von BEAS 2B Zellen mit dem Ueberstand dieser AM. In den o.g. Proben sind folgende Messungen geplant: Bestimmung der Genexpression (Gen-Sonden: Cu/ZnSOD, MnSOD und Katalase) mittels Northern-Blot-Analysen (in vitro Faser-/Staub-exponierte BEAS 2B), in situ Hybridisierungen (Bronchialschleimhaut-Biopsien) und Durchfuehrung der semiquantitativen PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) in den Biopsien ud den mit dem Ueberstand der AM exponierten BEAS 2B Zellen. Dazu ergaenzend sollen die folgenden Antioxidantien und Zytokine quantifiziert (ELISA) werden: Cu/ZnSOD, MnSOD, Katalase, IL1, IL8, TNFalpha (intrazellulaer in beiden BEAS 2B-Ansaetzen, BAL).

ReMin: Faser- und Beton-Recycling von Carbon- und Textilbeton unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Störstoffen auf etablierte mineralische Rohstoffkreisläufe, Teilprojekt 1: Aufbereitungsprozesse und Verwertungsszenarien für alle Recyclingfraktionen und deren Nachhaltigkeitsbewertung.

Oxidantienmetabolismus und anti-oxidative Schutzmechanismen in staubbelasteten humanen Lungenzellen

Diese Studie hatte zur Aufgabe, Untersuchungen darueber anzustellen, ob kuenstliche Mineralfasern wie Steinwolle und Basaltwolle (BA) und Asbeststaeube und Quarz ihre lungentoxische Wirkung dadurch ausueben, dass sie einen zelleigenen Schutzmechanismus, der fuer das Gleichgewicht zwischen Oxidantien und Antioxidantien verantwortlich ist, aus dem Gleichgewicht bringen. Die Zielzellen, die fuer diese Studie ausgewaehlt wurden, waren Alveolarmakrophagen (AM) und Epithelzellen aus dem Bronchialtrakt. Die Alveolarmakrophagen wurden durch bronchoalveolaere Lavage aus dem Respirationstrakt eines ausgewaehlten Probandenkollektivs gewonnen, wobei die Probanden berufsbedingt zuvor einer Asbest-(Krokydolith, KR) und einer Quarz-(QU)-Exposition ausgesetzt waren. Anschliessend wurden mit diesen Zellen ex-vivo-Versuche durchgefuehrt. Dafuer wurden die von den AM gebildeten Oxidantien gemessen. Die Autoren konnten festhalten, dass KR, QU und BA zeit- und dosisabhaengig die Produktion der zellulaeren Sauerstoffmetabolite H2O2 und O2- sowohl bei der Kontrollgruppe als auch bei der Asbest- und Quarzexposition signifikant beeinflussten. Als Epithelzellen dienten den Autoren eine humane bronchoepitheliale Zellinie, an der in vitro Versuche durchgefuehrt wurden. Hier zeigte sich, dass nach Staub- bzw Faserexposition ebenfalls zellulaere Parameter modifiziert worden waren (Messung des intrazellulaeren Glutathions und der Cu2+ und Zn-Superoxiddismutase). Es wurde geschlossen, dass die Ergebnisse durch den Eisengehalt und die Fasercharakteristik der Fasern und Staeube erklaerbar seien. In beiden Zelltypen hatte Steinwolle den geringsten Effekt auf das System Oxidatien/Antioxidatien. Diese Resultate lassen erkennen, dass die inflammatorischen Effekte kuenstlicher Mineralfasern (Steinwolle, Basaltwolle) je nach der Fasercharakteristik und der chemischen Zusammensetzung sehr unterschiedlich sein koennen.

Untersuchungen zur Erforschung von Gesundheitsrisiken durch Umwandlungsprodukte von kuenstlichen Mineralfasern unter industriellen Einsatzbedingungen

Zur Gruppe der kuenstlichen Mineralfasern (KMF) gehoeren Glas-, Stein- und Schlackewollen sowie keramische Fasern. Ihre Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen werden kontrovers diskutiert. In der MAK-Liste sind die Keramikfasern in die Gruppe III A 2 eingestuft worden. Dagegen wird fuer Steinwolle- und Glaswollefasern die 'als ob III A 2'-Einstufung vorgenommen. Somit wird eine Behandlung empfohlen als ob die Einstufung nach III A 2 erfolgt sei. Bei fraglichen experimentellen Befunden oder beim Fehlen von geeigneten Untersuchungen werden anorganische Fasern - wie z. B. die Schlackenwolle - als krebsverdaechtig angesehen und nach III B eingestuft. In einem vom BMFT gefoerderten Vorhaben wurden die Faserstaubverhaeltnisse an industriellen Arbeitsplaetzen und das Langzeitverhalten von kuenstlichen Mineralfasern untersucht. Ziel war die Abschaetzung eines moeglichen gesundheitlichen Risikos fuer Beschaeftigte in Bereichen, wo KMF eingesetzt werden. Im Rahmen des Vorhabens wurde das Rekristallisationverhalten von KMF im industriellen Einsatz und in Laborversuchen unter simulierten Betriebsbedingungen eingehend untersucht, insbesondere in bezug auf die Veraenderung der Faserdimensionen und der Rekristallisationsprodukte entsprechender Staeube. Die Ergebnisse bilden eine Grundlage fiir eine praeventiv-medizinische Bewertung potentiell tumorerzeugender Fasern und leisten einen Beitrag zur Grenzwertdiskussion fiir die Anwendung von KMF bzw. zur moeglichen Einstufungsaenderung in der MAKListe von der Gruppe III b nach III A2. Die an Arbeitsplaetzen gemessenen Konzentrationen faserfoermiger Staeube sind sehr viel hoeher als bisher angenommen. Bei Taetigkeiten mit gealtertem keramischem Fasermaterial werden extrem hohe Faserstaubbelastungen gemessen. Dabei sind die Anteile an Umwandlungsprodukten durch Rekristallisation, z.B. Cristobalit, ueberraschend hoch. Im Gegensatz zur bisher vertretenen Auffassung, dass die Faserdurchmesser von KMF im Verlauf ihrer Alterungsprozesse kuerzer und dicker werden, konnte gezeigt werden, dass sich die Faserdurchmesser nicht messbar veraendern, sondern mit hoher Wahrscheinlichkeit eher abnehmen. Die Untersuchungen ergaben ausserdem, dass die Rekristallisationstemperaturen beim industriellen Einsatz von KMF verhaeltnismaessig niedrig liegen. So konnte schon bei unter 950 Grad C Cristobalit in stark fehlgeordneten Strukturen nachgewiesen werden. Zur quantitativen Erfassung fehlgeordneter Phasen wurde eine neue Auswertemethode entwickelt, die auf Roentgenbeugung und Phasenkontrastmikroskopie beruht.

CarbonFibreCycle - Carbonfasern im Kreislauf - Freisetzungsverhalten und Toxizität bei thermischer und mechanische Behandlung

Stricken-CN\Baumwolle-US-II-2000

Flächenherstellung (Stricken) in China aus konventioneller amerikanischer Baumwolle Wirkungsgrad:97% Reststoff: Fadenabriss und Faserstaub, zwischen 1 und 4 % [Schmidt, 1999] durchschnittlicher Energieverbrauch für das Stricken (Durchschnittwert aus der Literatur): Stricken [MJ/kg] 17-67 Schmidt, 1999 3 Cognis, 1995 5,4-25,2 Steinbach, 2000 23,5 Mittelwert Auslastung: 1500h/a Brenn-/Einsatzstoff: Textilien gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 97% Produkt: Textilien

Stricken-CN\Baumwolle-CN-2000

Flächenherstellung (Stricken) in China, mit konventioneller chinesischer Baumwolle. Wirkungsgrad:97% Reststoff: Fadenabriss und Faserstaub, zwischen 1 und 4 % [Schmidt, 1999] Elektrische Energie: Chinesischer Kraftwerkspark durchschnittlicherEnergieverbrauch für das Stricken (Durchschnittwert aus der Literatur): Stricken [MJ/kg] 17-67 Schmidt, 1999 3 Cognis, 1995 5,4-25,2 Steinbach, 2000 23,5 Mittelwert Auslastung: 1500h/a Brenn-/Einsatzstoff: Textilien gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 97% Produkt: Textilien

Stricken-CZ\Baumwolle-US-I-2000

Flächenherstellung (Stricken) konventioneller amerikanischer Baumwolle in Osteuropa (Tschechische Republik) Reststoff: Fadenabriss und Faserstaub Wirkungsgrad zwischen 97 % [Schmidt, 1999] Energienutzung: Tschechischer Strommix für 2000 durchschnittlicher Energieverbrauch für das Stricken (Durchschnittwert aus der Literatur): Stricken [MJ/kg] 17-67 Schmidt, 1999 3 Cognis, 1995 5,4-25,2 Steinbach, 2000 23,5 Mittelwert Auslastung: 1500h/a Brenn-/Einsatzstoff: Textilien gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 97% Produkt: Textilien

ProCycle - Analyse und toxikologische Bewertung von Stäuben aus Recycling- und Verwertungsprozessen von Nanocomposites und Strategien zur Gefährdungsminimierung

An Arbeitsplätzen des werkstofflichen Recycling und der thermischen Verwertung von Nanocomposites (NCs) kann das Einatmen von Stäuben/Fasern oder von Aerosolen langfristig zu chronischen Erkrankungen der Atemwege oder anderer Organe führen. Daher wird im vorliegenden Teilprojekt untersucht, wie sich die beim Recyclingprozess und der thermischen Verwertung anfallenden NC-Stäube und -Aerosole auf die menschliche Zell- und Gewebeintegrität, das Wachstum, die Kommunikation zwischen Zellen oder auf die Integrität der Erbsubstanz auswirken. Als Untersuchungsgegenstand dienen zunächst der Modell-Nanofüllstoff nano-TiO2 sowie darauffolgend zwei weitere technisch relevante Nanofüllstoffe. Es werden Expositionszenarien zur emmissionsnahen Beprobung entwickelt und inhalations-toxikologische Untersuchungen in humanen Zell- und Gewebemodellen mit NC-Stäuben und NC-Aerosolen durchgeführt, die beim Vermahlen und bei der Verbrennung anfallen. Zielsetzung ist es, eine mögliche Aufnahme und Verteilung von Nanopartikeln aus NCs in Zellen und Gewebe zu erfassen, potentiell toxische Effekte der freigesetzten Nanopartikel in vitro zu ermitteln sowie die hierfür zugrunde liegenden zellulären Wirkmechanismen aufzuklären. Auf Grundlage dieser humantoxikologischen Untersuchungen kann ein direkter Bezug zu möglichen Auswirkungen auf die Gesundheit am Arbeitsplatz geschaffen werden. Die humantoxikologischen Untersuchungen am IUK werden im Rahmen von 4 Arbeitspaketen des Projektes ProCycle durchgeführt. Zunächst erfolgt die Etablierung aller toxikologischen Testsysteme in humanen Zelllinien und 3D Gewebemodellen anhand von ausgewählten Modellsubstanzen. Im Anschluss erfolgen die toxikologischen Untersuchungen definierter Partikelfraktionen aus der Verbrennung und Vermahlung von Nanocompositen. Schwerpunkt der Untersuchungen liegt auf der Erfassung Zell-, Gewebetoxischer und entzündlicher Effekte sowie auf Mutagenität, als Indiz für die mögliche Entstehung von Krebs.

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