Hopp til innhold

Valgte elementer er lagt i handlekurven

Gå til handlekurv
Uteluft - luftkvalitetskriterier

Vanadium (V) i uteluft

Fossilt brennstoff, og spesielt råolje, er hoved­kilden for utslipp av vanadium til atmosfæren.

Hopp til innhold

  • Vanadium er et vanlig sporstoff i naturen som kan forekomme i forskjellige oksidasjonstilstander.
  • Målinger av vanadium i svevestøvet i et industri­område i Norge viser konsentrasjoner av vanadium mellom 1,5 og 3 ng/m3.
  • Inntaket via kosten er en viktigere kilde for eksponering av vanadium enn luften er. I arbeidsmiljøet kan luft­eksponering også bidra.
  • Opptaket av vanadium i lunge avhenger både av partikkelstørrelse og løsbarhet til vanadiumforbindelsene.
  • Vanadium kan opptre med forskjellige oksidasjonstrinn. Stoffet inngå i reaksjoner som fører til dannelse av reaktive oksygenforbindelser. Disse kan føre til skade.
  • Det er vist irriterende effekter på luftveissystemet i konsentrasjonsområdet fra 60 µg/mi forsøk med friske frivillige personer. Studier fra arbeidsmiljø viser luftveissymptomer ved lang­varig eksponering for 20 µg/m3 vanadium.
  • Folkehelseinstituttet og Miljødirektoratet har fast­satt et luftkvalitetskriterium for vanadium på 0,2 µg/m3 som gjennomsnitt over ett døgn.

Kilder, luftforurensningsnivåer og eksponering for vanadium

Egenskaper og kilder

Vanadium er et vanlig sporstoff i naturen. Stoffet fore­kommer hovedsakelig i oksidasjonstilstandene +3, +4 og +5, og ikke naturlig som metall. Ved tilstedeværelse av oksygen er vanadium alltid i den 5­-verdige formen. I mennesker og andre pattedyr blir 5­-verdig vanadium redusert til 4­-verdig [8].

Vanadium forekommer i lave konsentrasjoner i vann og fjell, mens i fossilt brennstoff, som råolje, kull, olje­skifer og tjæresand, er det ofte høye konsentrasjoner. Fossilt brennstoff, og spesielt råolje, er hovedkilden for utslipp av vanadium til atmosfæren. Vanadium har en tendens til å bli igjen i den tunge delen av oljen når den raffineres (destilleres). Fyringsoljer som brukes i Norge i dag tilfredsstiller krav om svovelinnhold, og dette betyr i praksis at vanadiuminnholdet i vanlige fyringsoljer er lavt. Innen internasjonal skipstrafikk kan det fortsatt brukes tunge og lite raffinerte oljer som bunkers. Dette gjelder spesielt havgående store skip som ikke er under noen regulering vedrørende utslipp.

Det er estimert at 200 000 tonn vanadium årlig slippes ut i atmosfæren som følge av menneskelige aktiviteter. Videre er det beregnet at industri står for 53 % av innholdet av vanadium i luft [105]. Vanadium har normalt relativt kort oppholdstid i atmosfæren, slik at konsentrasjoner i luft avtar raskt med avstanden fra kildene (utslippsstedet) og tiden etter utslippet. I luft kan vanadium være løst i vanndråper eller bundet til partikler. Nedbør «vasker» luften for metaller som dermed ikke akkumuleres i atmosfæren.

Luftforurensningsnivåer i Norge

Årsgjennomsnitt av vanadium i luft fra store byer verden over er mellom 50 og 100 ng/m3. I Norge måles vanadiumkonsentrasjonen i luft på bakgrunns­stasjonene Birkenes, Andøya og Zeppelinfjellet. Årsmiddelverdiene på disse stasjonene er langt under gjeldende luftkvalitetskriterium på 0,2 µg/m3, som vist i figur 1. Målinger av vanadium i svevestøvet i et industriområde viser konsentrasjoner av vanadium mellom 1,5 og 3 ng/m3. Ifølge målinger utført i EU­prosjektet RAIAP lå konsentrasjonen av vanadium i svevestøv samlet inn i Oslo ved forskjellige årstider i perioden 2001-2002 på gjennomsnittlig 340 ng/mg i finfraksjonen, og på rundt 75 ng/mg i grovfraksjonen [3]. Generelt sett var nivåene i begge fraksjonene tilsvarende nivåene som ble målt i Amsterdam (Neder­land). Disse nivåene i svevestøvet tilsvarer en luftkon­sentrasjon av vanadium på 1-­2 ng/m3.

Figur 1. Årsmiddelkonsentrasjon av vanadium målt ved bakgrunnsstasjonene Birkenes, Andøya og Zeppelin­fjellet i 2010. Kilde: Rapport TA 2812/2011, overvåkning av langtransportert forurenset luft og nedbør.
Figur 1. Årsmiddelkonsentrasjon av vanadium målt ved bakgrunnsstasjonene Birkenes, Andøya og Zeppelin­fjellet i 2010. Kilde: Rapport TA 2812/2011, overvåkning av langtransportert forurenset luft og nedbør.

Eksponering

Nivåer som kan forekomme i luften i svært forurensede byer kan gi et daglig inntak ved inhalasjon på 1,5 µg [8]. Inntaket via kosten er imidlertid en viktigere kilde. Det totale daglige inntaket av vanadium er beregnet til 20 µg. I tillegg kan arbeidsmiljø bidra til eksponeringen med konsentrasjoner fra 0,01 til 30 mg/m3. I slike tilfeller er det rapportert stor variasjon i partikkelfor­delingsmønsteret og grad av løselighet for forskjellige vanadiumforbindelser.

Helseeffekter av vanadium

Vanadium finnes i mange organismer og inngår i ulike enzymer. Løselige vanadiumforbindelser tas lett opp i lungene ved inhalasjon og akkumuleres der. Det er beregnet at omtrent 25 % av (vann)­løselige vanadiumforbindelser blir absorbert når det kommer ned i lungene. Opptaket avhenger både av partikkelstørrelse og løsbarhet til komponentene. Bare ca 10 % av vanadium i kosten blir tatt opp i tarmen [106]. Vanadium fordeles effektivt i kroppen via blodet.

Arbeidere som er utsatt for vanadium, har økte nivåer vanadium i urin og blod [107]. Disse avtar imidlertid fort etter at eksponeringen stopper [108]. Vanadium har en tendens til å konsentreres midlertidig i nyrene, leveren og lungene, men over lengre tid lagres det i bein og muskler. Utskillelse via urin er den viktigste mekanismen for eliminering av vanadium [8].

Eksperimentelle studier

Toksisiteten av vanadium øker med økende oksidasjons­trinn, det vil si at 5-­verdig vanadium er mer toksisk enn 4-­verdig, som igjen er mer toksisk enn 3-­verdig. Siden vanadium kan opptre med forskjellige oksidasjonstrinn, vil stoffet inngå i Fenton­lignende reaksjoner og føre til dannelse av reaktive oksygenforbindelser, som kan gi skade [109]. Vanadiumforbindelser er rapportert å påvirke funksjonen av kroppens forsvarsceller som makrofager (spiseceller), slik at lungenes motstands­kraft mot infeksjoner reduseres [8]. Eksperimenter med makrofager og hvite blodceller (T-lymfocyter) har vist at vanadium hemmer enzymer, men kan også aktivere produksjon av betennelsesstoffer [110-­112]. Vana­ dium er vist å gi dannelse av reaktive oksygenforbin­delser i humane hvite blodceller [113]. Videre er 5-­ og 4­-verdige vanadiumforbindelser rapportert å forårsake kromosom­ og genskader [8], [114].

Dyreforsøk viser at toksisiteten av vanadium er høy ved injeksjon, lav ved opptak i mage-tarmkanalen og middels ved inhalasjon. I en rekke dyrestudier er det rapportert akutt og kronisk respiratoriske effekter etter eksponering for forskjellige vanadiumforbindelser [8]. Også i andre organer som lever, nyre, testikler, nervesystemet og hjerte­karsystemet har inhalasjon av vanadiumforbindelser forårsaket effekter. I en studie av rotter er det rapportert systemiske og lokale effekter i luftveissystemet ved konsentrasjonsområdet fra 3,4 til 15 µg/m3 [8]. Vanadium er rapportert kreftfrem­kallende i mus etter inhalasjon av vanadiumpentoksid, V2O5 [115]. IARC har klassifisert vanadium som et mulig kreftfremkallende stoff for mennesker, gruppe 2B  [116].

I forsøk med friske frivillige personer er det vist irrite­rende effekter på luftveissystemet i konsentrasjons­området 56­-560 µg/m3  [8].

Befolkningsstudier

Vanadium er vist å forårsake helseskader hos arbeidere både etter kortvarig og langvarig eksponering. Irrita­sjon og betennelse i øynene er hyppigst rapportert hos arbeidere. Særlig ved yrkesrelatert eksponering av vanadiumpentoksid er det vist både akutte og kroniske effekter, som irritasjon og økt produksjon av slim i luftveiene og hosting. Slike kliniske symptomer er rapportert hos arbeidere etter akutt eksponering for konsentrasjoner fra 60 µg/m3 [8]. Ved langvarig eksponering er symptomer i øvre luftveier registrert ved 20 µg/m3. Det er også indikasjoner fra arbeidsmiljø på at vanadiumforbindelser kan indusere astma. Milde symptomer som nysing, rennende nese og sår hals forsvinner gjerne etter 2­5 dager. Forandringer i lunge­funksjon indikerer innsnevringer/hevelser av luftveier. Videre er produksjon av betennelsesstoffer vist hos sveisere etter langvarig eksponering. Toksiske effekter av vanadium på mannlige kjønnsorganer (testikler) og evne til reproduksjon er også blitt rapportert [117].

Noen befolkningsstudier har vist positiv sammenheng mellom vanadiuminnholdet i luften og dødelighet som skyldes bronkitt, lungebetennelse, nyreskader, kreft og hjerte- og ­karsykdommer [8]. Disse studiene er imidlertid blitt kritisert for ikke å ha kontrollert for flere viktige faktorer som eksponering for andre stoffer og røyke­vaner. Befolkningsstudier indikerer at vanadium og/eller nikkel i flyveaske fra restolje (ROFA) kan ha spilt en rolle ved dødelighet og hyperreaktivitet i luftveiene [20].

Vurderinger og luftkvalitetskriterier for vanadium

Studier  fra  arbeidsmiljø  viser  luftveissymptomer  ved 20 µg/m3 vanadium, som WHO har foreslått som et ne­dre nivå for effekt (en LOAEL­-verdi). Siden de observer­te effektene er minimale ved denne konsentrasjonen og siden følsomme subgrupper ikke er påvist, har WHO valgt en beskyttelsesfaktor/usikkerhetsfaktor på 20. Ut i fra dette har WHO anbefalt en retningslinje  på 1 µg/m3 med midlingstid over 24 timer. WHO vurderer at nivåer under dette sannsynligvis ikke vil gi skadelige helseeffekter.

Folkehelseinstituttet og Miljødirektoratet har fastsatt et luftkvalitetskriterium for vanadium på 0,2 µg/m3 for 24 timers midlingstid. Det er tatt utgangspunkt i samme LOAEL­-verdi som WHO (20 µg/m3), og brukt en usikkerhetsfaktor på 84. Denne faktoren er frem­kommet ved å bruke en faktor på 10 for variasjon mellom ulike personer, og en faktor på 3 for å ekstra­polere fra LOAEL­- til NOAEL-­verdier, samt en faktor på 2,8 for å korrigere for eksponering hele døgnet i forhold til arbeidstidseksponering.