Kvartsi (kiteinen piidioksidi)

Kiteinen piidioksidi voi olla kiderakenteensa perusteella kvartsia tai Suomessa harvinaisempia kristobaliittia tai tridymiittiä. Kvartsia esiintyy mm. kallioperässä, hiekassa ja kivimateriaaleissa. Arviolta 12 % maankuoresta koostuu kvartsista. Siksi myös mineraaleja ja kiviainesta sisältävissä tuotteissa ja ainevirroissa kvartsi on yleinen. Kvartsipitoisia tuotteita ovat esim. betoni, laastit ja savi. Tuotantolämpötiloista riippuen kvartsia sisältävistä aineksista voi muodostua amorfista piidioksidia, esimerkkinä lasi.

Suomessa työperäinen altistuminen kvartsille koskee noin 50000 työntekijää. Altistumisen kannalta ongelmallisia toimialoja ovat mm. kaivostoiminta, betoniteollisuus, lasi- ja posliiniteollisuus sekä rakennusteollisuus. Rakentamisessa alveolijakeista kvartsia vapautuu mm. muuraustöissä, julkisivujen saneerauksissa, tunnelityömailla, kivenhakkauksessa ja -leikkauksessa sekä betonin ja kiviseinien porauksissa.

Suomessa kaikkien kiteisten alveolijakeisten piidioksidien HTP-arvo on 0,05 mg/m3. Perustelut raja-arvolle löytyvät HTP-arvojen perustelumuistiosta. Useimmissa EU maissa (13/25) kvartsin raja-arvo on 0,1 mg/m3, mikä vastaa EU-direktiivissä 2019/130 asetettua sitovaa raja-arvoa, joka on myös Suomessa astunut voimaan 2020 lähtien. Koska tämän pitoisuuden alittaminen ei poista työntekijöiden terveyteen ja turvallisuuteen kohdistuvia vaaroja, sisältyy direktiiviin tavoite arvon uudelleen tarkastelusta lähivuosina.

Muille kiteisille piidioksideille on myös asetettu raja-arvo 0,05 mg/m3, kristobaliitille kymmenessä ja tridymiitille yhdessätoista EU-maassa. Yhdysvalloissa lakisääteinen raja-arvo kaikille kiteisille piidioksideille on toistaiseksi (2018) 0,05 mg/m3 ja vastaavasti Yhdysvaltojen työhygieenikoiden järjestön (ACGIH) raja-arvo on 0,025 mg/m3.

Työ johon liittyy altistuminen kvartsipölylle on lisätty ASA-rekisteriin eli ammatissaan syöpäsairauden vaaraa aiheuttaville aineille ja menetelmille työssään altistuvien rekisteriin ilmoitettavien menetelmien listaan.  Ilmoittamisvelvollisuus koskee myös muita kiteisen piidioksidipölyn esiintymismuotoja, kuten kristobaliittia ja tridymiittiä. Työnantajan velvollisuus on selvittää, altistutaanko työssä kvartsipölylle ja kerätä tiedot kvartsipölylle työssään altistuneista ensin omaan työnantajan luetteloonsa. Tämän luettelon tietojen pohjalta työnantajan pitää tehdä ilmoitukset ASA-rekisteriin takautuvasti kalenterivuosi kerrallaan. Vuoden 2020 osalta ilmoitukset tulee tehdä vuoden 2021 maaliskuun loppuun mennessä.

Työntekijät, joiden keskimääräinen kvartsipölyaltistuminen ylittää 10 % voimassa olevasta HTP-arvosta, on syytä ilmoittaa ASA rekisteriin. Jos tarkempaa tietoa altistumistasosta ei ole, työntekijä tulee ilmoittaa ASA-rekisteriin, jos hän tekee kvartsipölylle altistavaa työtä vähintään 20 päivänä vuodessa vähintään 2 tuntia päivässä tai vastaavan altistumisajan, esim. 1 tunnin 40 päivänä.

Työterveyshuollon terveysseurannan terveystarkastukset ovat tarpeen työssä, jossa kvartsille altistumisesta voi aiheutua silikoosin/keuhkosyövän vaaraa. Jos kvartsipölyaltistumisen on työssä todettu olevan pysyvästi alle 50 % voimassa olevasta HTP-arvosta, silikoosiin sairastumisen riski on todennäköisesti matala. Täysin turvallista altistumistasoa kvartsin aiheuttaman keuhkosyövän osalta ei kuitenkaan nykytietämyksen perusteella pystytä tunnistamaan.

Mitatut kvartsipitoisuudet

Työperäisen kvartsialtistumisen vähentämiseksi useimmat altistumisen kannalta keskeiset toimialat EU:ssa ovat sopineet työolojen parantamiseen tähtäävistä hyvistä käytännöistä kvartsialtistumisen vähentämiseksi. Tämä tehtiin ns. EU:n kvartsisopimuksessa loppuvuodesta 2006 (EU-NEPSI).

Sopimuksen myötä EU-maissa harmonisoitiin kvartsille altistumisen mittaus- ja analyysimenetelmiä. Monissa maissa, myös Suomessa, laskettiin kvartsin työhygieenisiä raja-arvoja EU:n tieteellisen työhygieenisiä raja-arvosuosituksia antavan komitean (SCOEL) aiemmin julkaiseman suosituksen pohjalta. Suomessa alveolijakeisen kvartsin HTP-arvoa laskettiin 2007 arvosta 0,2 mg/m3 pitoisuuteen 0,05 mg/m3. Lisäksi Työterveyslaitoksella sovellettavat mittaus- ja analyysimenetelmät muutettiin kansainvälisten standardien mukaisiksi. Sen myötä kerätyn hiukkasjakeen leikkauspiste laski aiemmasta 5 µm:stä 4 µm:iin.

Analyysi- ja näytteenkeräysmenetelmän muutokset vaikuttivat Työterveyslaitoksen mittaustuloksiin laskevasti, koska alveolijakeeseen sisältyi aiempaa suppeampi hiukkaskokojakauma. Nämä menetelmäkohtaiset erot tuloksissa selittävät kuitenkin vain osan muutoksista vuodesta 2006 lähtien. Myös kvartsialtistuminen Suomessa laski vuosien 2006 ja 2013 välillä useimmilla altistumisen kannalta keskeisillä toimialoilla kvartsisopimuksen ja HTP-arvon tarkistamisen myötä (Kuva 1). Näinä vuosina mittausten keskiarvo laski alle nykyisen HTP-arvon, kun se aiemmin oli useimmiten yli silloisen, huomattavasti korkeamman HTP-arvon. HTP-arvon ylitysten osuus laski vastaavasti vuosina 2006-2019 kymmeneen prosenttiin tai sen alle, lähtökohdan ollessa yli 40 % (Taulukko 1). Vuoteen 2013 mennessä kvartsipitoisuuden mediaani Työterveyslaitoksen tekemissä altistumismittauksissa oli vakiintunut tasolle 0,005 mg/m3, joka on 10 % nykyisestä HTP-arvosta (Kuva 1).

Vuosina 2013-2019 altistuminen ei ole enää merkittävästi vähentynyt (Taulukko 1). Altistumisessa näyttäisi päinvastoin olevan vähän kasvua, mutta muutos ei ole tilastollisesti merkitsevä. Kaiken kaikkiaan vuonna 2019 HTP-arvon ylityksiä oli Työterveyslaitoksen mittauksissa vain 5 kpl (4,9 %). Kahdessatoista prosentissa mittauksia altistuminen oli vähintään 50 % HTP-arvosta, joten merkittävästi altistuvia saattaa edelleen olla melko paljon.

Korkeita hetkellisiä ja työpäivän mittaisia pitoisuuksia tavataan rakennustyössä mm. kiven ja betonin porauksessa. Työpäivän mittaiset pitoisuudet voivat olla poraajien hengitysvyöhykkeellä suuruusluokkaa 0,3-4,2 mg/m3. Kaivoksissa pitoisuudet ovat vuosien varrella laskeneet huomattavasti. Esim. suomalaisissa kaivoksissa on mitattu työpäivän mittaisena keskimääräisenä altistumisena vuonna 1965 0,16 mg/m3 ja vuonna 1981 0,08 mg/m3. Nykyään keskimääräinen altistuminen on kaivosalalla Työterveyslaitoksen mittausrekisterin mukaan <0,05 mg/m3. Aiemmin myös valimoissa mitattiin melko korkeita pitoisuuksia, keskimäärin 0,19-2,25 mg/m3. Nykyisin niissäkin pitoisuudet ovat Työterveyslaitoksen mittausrekisterin mukaan pääsääntöisesti <0,05 mg/m3.

Koska kvartsi on yleinen maaperässä, kallioperässä sekä asvaltissa ja muissa katujen sekä teiden pinnoitteissa, löytyy sitä pieniä määriä myös yhdyskuntailmasta. Suomessa yleinen graniitti voi sisältää jopa 60 % kvartsia ja myös useimmat gneissit ovat kvartsipitoisia. Tavallinen harjuhiekka sisältää 5–15 % kvartsia ja kvartsihiekassa kvartsin osuus voi nousta 50 %:iin. Yleensä yhdyskuntailman pitoisuudet ovat kaukana teollisille ja tuotannollisille työpaikoille ominaisista pitoisuuksista, mutta hetkellisesti voi alveolijakeista kvartsia olla yhdyskuntailmassa jopa 0,002 mg/m3, eli noin 4 % HTP-arvosta.

Kvartsille altistuneiden määrät ja altistumistasot

Työterveyslaitoksen FINJEM-altistumistietojärjestelmän mukaan alveolijakeiselle kvartsille altistuu maassamme arviolta 50000 työntekijää. Merkittävät ja/tai liialliset kvartsialtistumiset vähenivät vuosina 2007-2012 huomattavan paljon (noin 55%) altistuvien lukumäärän pysyessä lähes entisellään. Altistumiset jotka ylittivät 50 % HTP-arvosta, vähenivät vuosien 2007 ja 2015 välillä 55 % (Kuva 2). Vuosina 2010-2015 altistuminen on sen sijaan pysynyt lähes ennallaan.

Kvartsialtistumisen kannalta keskeisimpiä toimialoja Suomessa ovat mm. rakentaminen, rakennustuoteteollisuus, kaivannaisteollisuus ja metallien jalostus sekä keramiikan-, lasin ja posliinituotteiden valmistus.

Ammattikohtaisessa tarkastelussa merkittävä altistuminen on yleisintä rakentamiseen liittyvissä ammateissa (Kuva 3). Tämä huomioiden on valitettavaa, että rakennusteollisuus on jättäytynyt EU:n kvartsisopimuksen ulkopuolelle. Toisaalta myös rakentamisessa altistuminen on vähentynyt viime vuosina

Kuvassa 3 on esitetty arviot ammateittain altistuvista, kun ammattiryhmässä on yli 500 altistunutta. Muita altistuvia ammattiryhmiä ovat mm. öljynjalostustyöntekijät ja muut kemiallisen työn ammatit.

Kvartsin terveyshaitat liittyvät alveolijakeiseen pölyyn (hiukkasten halkaisija < 10 µm, mediaani halkaisija = 4,25 µm), joka kulkeutuu keuhkojen alveolialueelle ja voi aiheuttaa silikoosia (kvartsin aiheuttama keuhkofibroosiin johtava pölykeuhkosairaus) sekä keuhkosyöpää. Kansainvälinen syöpäjärjesto (IARC) on luokitellut kiteisen piidioksidin kvartsi- tai kristobaliittipölynä syöpävaaralliseksi ihmiselle (ryhmä 1). Aiemmin ajateltiin kvartsin aiheuttaman keuhkosyövän liittyvän nimenomaan silikoosiin ja vahvin näyttö kohonneesta keuhkosyöpäriskistä tuleekin silikoosiin sairastuneilta työntekijöiltä. Viime aikoina on kuitenkin tullut näyttöä myös lisääntyneestä keuhkosyöpäriskistä työntekijöillä, joilla ei ole röntgenkuvissa havaittavaa silikoosia. Täten silikoosi ei uudempien arvioiden mukaan olisi välttämättä edellytys kvartsin aiheuttamalle keuhkosyöpäriskin lisäykselle. Röntgenkuvauksin ei pystytä havaitsemaan esimerkiksi kvartsin aiheuttamia varhaisia tulehduksellisia muutoksia keuhkoissa, joiden ajatellaan johtavan DNA-vaurioihin ja syöpäriskin lisäykseen.

Työpäivän mittaisen altistumista kuvaavan keskimääräisen kvartsipitoisuuden ollessa 0,05 mg/m3 työntekijällä on 45 vuoden työuran aikana puolitoista-kaksinkertainen riski sairastua keuhkosyöpään. Vastaavassa kvartsialtistumisessa riski sairastua silikoosiin on niin ikään arvioitu olevan n. 1,5-kertainen. Tältä pohjalta altistuminen kvartsille tulisi minimoida selkeästi alle tämän tason.

Keuhkosyövän ja silikoosin lisäksi kvartsialtistuminen on liitetty myös lisääntyneeseen keuhkoahtaumataudin (COPD) riskiin, tuberkuloosiriskiin ja munuaisten vajaatoiminnan riskiin. Keuhkoahtaumataudin kohdalla on tehty joitakin arvioita riskin suuruudesta eri altistumistasoilla, mutta näissä sekoittavana tekijänä on usein ollut tupakointi.

Terveyshaittojen ilmenemiseen vaikuttavat altistumisen kesto ja merkittävyys. Silikoosi voi kehittyä alle viidessä vuodessa, jos altistuminen on huomattavan paljon yli HTP-arvon. Vastaavasti altistumisen ollessa vähäisempää silikoosin kehittyminen voi viedä yli 10 tai jopa yli 20 vuotta. Altistumisen keston ja merkittävyyden ohella terveyshaittojen ilmenemiseen vaikuttavat mm. hengitettävän pölyn partikkelijakauma, hienojakoisen pölyn muodostumisesta kulunut aika (joka voi vaikuttaa happiradikaalien määrään partikkelien pinnalla) sekä pölyn koostumus.

Kvartsin aiheuttamat ammattitaudit

Suomessa työperäisen silikoosidiagnoosin saa tällä hetkellä vuosittain n. 10 työntekijää (Taulukko 2). Vuosina 2005-2014 työperäisiä silikooseja kirjattiin Työperäisten sairauksien rekisteriin (TPSR) yhteensä 84 kpl. Vastaavana aikavälinä ammattiperäisiä kvartsiin liitännäisiä syöpiä kirjattiin vain viisi (keuhkoputken tai keuhkon syöpiä). Vähäiseen ammattisyöpien määrään vaikuttanee se, että nykyisellään keuhkosyöpä katsotaan Suomessa kvartsin aiheuttamaksi ammattitaudiksi vain silikoosipotilailla. Voidaan siis olettaa, että ammattitautina kvartsialtistumisesta syövän saaneet ovat työperäisten sairauksien rekisterissä aliedustettuina. Vastaavia arvioita on esitetty myös muista maista.

Koska ammattitautien lukumäärässä ei vuosina 2005-2014 ole nähtävissä muutosta puoleen tai toiseen, eivät vähentyneet kvartsialtistumiset työpaikoilla vielä näy ammattitautitilastoissa. Ammattiperäinen silikoosi tai keuhkosyöpä kehittyy usein yli kymmenessä vuodessa, joten on mahdollista, että ammattitautitapaukset jatkossa vähenevät. On myös huomattava, että esim. vuosina 2005-2014 rekisteröidyistä 84 silikoositapauksesta 17 (20 %) oli peräisin rakentamisesta, eli toimialalta joka ei kuulu kvartsisopimuksen piiriin.

USA:n terveysviranomainen (OSHA) on todennut 2016 annetussa kannanotossaan, että keskimääräinen työpäivän mittainen altistuminen (0,05 mg/m3) 40 vuoden työuran aikana lisää riskiä sairastua silikoosiin ja keuhkosyöpään merkittävästi, mutta että se on taso, joka on nykytekniikalla kohtuudella saavutettavissa useimmilla toimialoilla. Tästä syystä Euroopassakin voimassaolevia raja-arvoja on syytä tulevaisuudessa tarkastella uudelleen.

Kaikki toimialat eivät ole mukana NEPSI-sopimuksessa, tärkeimpänä rakentaminen. Sopimusta olisi hyvä laajentaa koskemaan myös rakentamista ja hyviä käytäntöjä tulisi luoda myös sinne. Toisaalta työolot ovat vuoden 2006 jälkeen parantuneet myös rakennusalalla, jos mittarina pidetään kvartsialtistumista.

Työpaikoilla on hyvä varautua myös siihen, että vuodesta 2020 lähtien kaikki työssään merkittävästi kvartsille altistuneet tulee ilmoittaa ammatissaan altistuvien rekisteriin, ns. ASA rekisteriin.

• EU-NEPSI. (2013) The European Network on Silica, Agreement on Workers Health Protection through the Good Handling and Use of Crystalline Silica and Products Containing it. Annex 1, Good Practices (Good Practice Guide)
• HSE Workplace Health Expert Committee (WHEC) (2017). Silica and lung cancer, Evidence Review Paper 3/17. Health and Safety Executive, Merseyside, GBR
• IARC. (2012) International Agency for Research on Cancer (IARC), IARC Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Humans. A Review of Human Carcinogens. Arsenic, Metals, Fibres, and Dusts. Volume 100 Part C. Lyon, France.
• NIOSH. (2002) NIOSH Hazard Review: Health Effects of Occupational Exposure to Respirable Crystalline Silica, Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, Cincinnati, Ohio: National Institute of Occupational Safety and Health (aukaistu 2.9.2013).
• Tuomi, T., Linnainmaa, M., Väänänen, V. ja Reijula, K. (2014). Application of good practices as described by the NEPSI agreement coincides with a strong decline in the exposure to respiratory crystalline silica in Finnish workplaces, Annals of Occupational Hygiene, 58, 806-817.
• Tuomi, T., Linnainmaa, M. ja Pennanen S. (2018). Exposure to Quartz in Finnish Workplaces Declined during the First Six Years after the Signing of the NEPSI Agreement, but Evened out between 2013 and 2017. Int. J. Environ. Res. Public Health, 15, 2-13.
• Työterveyslaitoksen FINJEM-altistumistietojärjestelmä, versio 2016.
• Työhygieenisten altistumismittausten rekisteri (v.1994-2019). Työterveyslaitos, Helsinki (julkaisematon)
• Työperäisten sairauksien rekisteri (TPSR). Vuosittainen tilasto Ammattitaudit. Työterveyslaitos, Helsinki.
• EU (2019). Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi (EU) 2019/130, työntekijöiden suojelemisesta syöpäsairauden vaaraa aiheuttaville tekijöille tai perimän muutoksia aiheuttaville aineille altistumiseen työssä liittyviltä vaaroilta annetun direktiivin 2004/37/EY muuttamisesta (aukaistu 1.10.2019).