Assessment of health damage due to exposure to mineral wool fine dusts

Full Text

Условия труда на протяжении последних десятков лет остаются одной из самых актуальных и социально значимых проблем [3]. В конце ХХ века Международной организацией труда [2] принята стратегия «Здоровье для всех в XXI веке», одна из задач которой - обеспечение здоровой и безопасной производственной среды. Для реализации международных соглашений в России после более чем 20 лет проведения аттестации рабочих мест по условиям труда принят закон №426-ФЗ от 28 декабря 2013 г. «О специальной оценке условий труда». Специальная оценка условий труда в соответствии с законом является единым комплексом последовательно осуществляемых мероприятий по идентификации вредных и/или опасных факторов производственной среды и трудового процесса и оценки уровня их воздействия на работника. В соответствии со статьёй 7 Закона №426-ФЗ от 28 декабря 2013 г. специальная оценка условий труда будет применяться для установления работникам, занятым на рабочих местах с вредными и/или опасными условиями труда, гарантий и компенсаций, предусмотренных трудовым законодательством, и для оценки уровня профессионального риска. Следует отметить, что количественная оценка степени риска ущерба для здоровья работников от действия вредных и опасных факторов рабочей среды по вероятности нарушений здоровья с учётом их тяжести является в настоящее время перспективным методом обоснования управленческих решений в области гигиены труда для ограничения риска и оптимизации условий труда работников. Внедрение новых технологий приводит к появлению новых, недостаточно изученных факторов производственной среды. Широкому использованию минеральной ваты (МВ) в качестве основы тепловой изоляции промышленных зданий, сооружений и установок, жилых и общественных зданий сопутствует воздействие на работающих в контакте с ней пылевых частиц. Основу МВ составляют шлаковые и базальтовые волокна. Пыль, образующаяся при их разрушении, является мелкодисперсной - с диаметром менее 10 мкм. Скорость осаждения такой пыли под действием силы тяжести в спокойной воздушной среде составляет менее 1 см/с. Следовательно, частицы МВ долго остаются в воздухе рабочей зоны и попадают в организм. Важность регламентирования работ в контакте с МВ обозначена в документе Европейской комиссии 67/548/ЕЕС и в директиве Европейского союза 97/69/ЕС. По данным Американской кардиологической ассоциации, длительное воздействие загрязняющих веществ оказывает неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему (ССС) [7]. До настоящего времени недостаточно сведений о химическом составе МВ, их неблагоприятном действии на ССС, а также сведений о риске ущерба здоровью работающих при длительном контакте с ними. Целью настоящего исследования была разработка экспресс-метода оценки риска развития патологии ССС у работающих при воздействии на них мелкодисперсной пыли (размер частиц менее 10 и 2,5 мкм - РМ10 и РМ2,5). В программу исследования входили количественная характеристика загрязнения воздуха рабочей зоны при фасадных облицовочных и термо-изолировочных работах пылевыми частицами МВ (в том числе РМ10 и, РМ2,5), химический анализ мелкодисперсной фракции пыли, статистический анализ 40 амбулаторных карт и эпикризов клиники профпатологии, оценка риска ущерба здоровью работника. Для количественной оценки загрязнения воздуха рабочей зоны осуществляли отбор проб на протяжении 8 ч аспиратором АВА-3-180-001А со скоростью 25 дм3/мин на фильтры АФА-ВП-10. Определение количества пыли, уловленной из измеренного объёма исследуемого воздуха, проводили гравиметрическом методом. Концентрации РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны определяли пылемером модели ОМПН-10.0. Химический состав (измерение массовой доли тяжёлых металлов) в пылевых частицах идентифицировали атомно-абсорбционным методом. Оценку результатов проводили в соответствии с гигиеническим нормативом 2.2.5.1313-03 («Химические факторы производственной среды. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Гигиенические нормативы»). Статистический анализ амбулаторных карт и эпикризов пациентов с диагностированной пылевой профессиональной патологией проведён с помощью пакета прикладных программ SPSS Statistics 17.0. Специальная оценка условий труда осуществлена в соответствии с приказом Министерства труда и Социального развития РФ №33н от 24.01.2014. Оценка риска ущерба здоровью работника проведена в соответствии с методическими рекомендациями 2.1.10.0062-12 («Количественная оценка неканцерогенного риска при воздействии химических веществ на основе построения эволюционных моделей»). Специальная оценка условий труда рабочих, в процессе трудовой деятельности применяющих изделия из МВ, позволила идентифицировать ранее мало изученный фактор - мелкодисперсную пыль, в том числе РМ10 и, РМ2,5. В воздухе рабочей зоны у лиц, занятых работами с использованием МВ, обнаружена пыль в концентрации 8,2±1,3 мг/м3 (превышение максимальной разовой ПДК, ПДКмр для минеральных волокон, в 4,1 раза), РМ10 - в концентрации 1,8±0,4 мг/м3, РМ2,5 - в концентрации 1,25±0,3 мг/м3. Для загрязнения воздуха рабочей зоны мелкодисперсной пылью в настоящее время гигиенические нормативы отсутствуют. В РФ норматив существует только для атмосферного воздуха (гигиенический норматив 2.1.6.2604-10), который составляет для РМ10 0,3 мг/м3, для РМ2,5 - 0,16 мг/м3. В связи с тем, что в литературе существуют указания на беспороговый характер воздействия частиц размером менее 10 и 2,5 мкм [5], нами в качестве ориентира использованы указанные выше нормативы. Превышения ПДКмр составили для РМ10 и РМ2,5 6 и 7,8 раза соответственно. На основе анализа литературы [4] установлено, что МВ изготавливается из расплава горной породы, шлака и стекла. В исходный материал (диабаз или габбро) каменной ваты добавляют минералы (известняк, доломит и глину), шихту или доменные шлаки. Доля минеральных и иных примесей в каменной вате может достигать 35% [4]. Европейская директива относит минеральные волокна с суммарным содержанием оксидов щелочных и щёлочноземельных металлов, равным или менее 18 масс% (которые используют в России), к группе безусловно опасных волокон, выделяемых в специальную категорию опасных веществ. Для улучшения физико-механических свойств в МВ добавляют связующие вещества, оказывающие влияние на опасность воздуха рабочей зоны (нефтяные битумы, крахмал и синтетические смолы, растворимое стекло, цемент, фенолоспирты и др.). Отечественная промышленность в настоящее время использует в основном базальтовое супертонкое волокно с диаметром 1-3 мкм. Ранее было установлено [1], что в состав МВ входят оксиды металлов (Al2O3, Fe2O3, MgO, MnO, CaO, TiO, P2O5, K2O, Na2O, SiO2), которые обладают фиброгенным действием. Проведённые нами исследования проб пыли, загрязняющей воздух рабочей зоны при работе с МВ, дополнительно позволили выявить соединения тяжёлых металлов: Cu, Zn, Pb, Cd, Ni (табл. 1). Известно, что в основе токсического действия металлов лежат их химические свойства, в первую очередь высокое сродство к SH-группам белков, процессы полидентатного связывания, а также реакции конкурентного замещения. Кроме того, универсальным механизмом токсического действия тяжёлых металлов является активация свободнорадикального и пероксидного окисления, повреждающего важнейшие молекулярные и надмолекулярные структуры белков, липидов и нуклеиновых кислот биологических мембран [6]. Таким образом, основными патологическими процессами можно считать каталитическое или тормозящее воздействие на биохимические процессы, образование свободных радикалов, механическое разрушение клеток. Следовательно, у лиц при длительном аэрогенном воздействии на них мелкодисперсной пыли, содержащей соединения тяжёлых металлов, возможны нарушение проницаемости альвеолярного барьера и, как следствие, возникновение гипоксии, которая способствует увеличению риска патологии кардиореспираторной системы. При обследовании 40 пациентов клиники профпатологии «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья» (г. Санкт-Петербург), занятых работами в контакте с МВ, обнаружено уменьшение содержания кальция в бестромбоцитарной плазме в 1,3 раза (1,74±0,073 ммоль/л при норме 2,28±0,06 ммоль/л), что может свидетельствовать об увеличении процессов вязкого метаморфоза тромбоцитов. Выявлены статистически значимое снижении содержания эритроцитов в периферической крови обследованных (3,5±0,043×1012/л, р <0,05) и тенденция к увеличению содержания общего билирубина (15,79±0,062 ммоль/л) на фоне высокого уровня гемоглобина (125,4±0,53 г/л). Этот факт может указывать на повреждение фосфолипидных мембран эритроцитов. Кроме того, у обследованных обнаружены изменения в количественном и качественном составе макрофагов, признаки сенсибилизации, явления артериальной гипертензии. Статистический анализ выраженности проявлений патологии ССС и пылевой нагрузки в зависимости от стажа работы в контакте с МВ дал возможность верифицировать модель расчёта риска возникновения патологии ССС при воздействии пылевых частиц (PM10-2,5) [5] и предложить диаграмму для экспресс-метода оценки риска развития патологии ССС. Модель имеет следующий вид (модель 1): (1) В представленной на рис. 1 диаграмме учтены элементы эволюционной модели, отражающей систему накопления риска нарушений ССС во времени за счёт естественных причин. Эволюционные уравнения в общем виде представляет собой модель 2. (2) где коп_3.psd- риск нарушений ССС в момент времени t+1; коп_4.psd - риск нарушений ССС организма в момент времени t; αi - коэффициент, учитывающий эволюцию риска за счёт естественных причин; С - временной эмпирический коэффициент, принимаемый в соответствии с [5] равным 1,0. Коэффициенты, учитывающие эволюцию риска патологии ССС за счёт естественных причин (αi), определяются, исходя из фоновых показателей заболеваемости для данного класса болезней (принят равным 0,05). На рис. 1 представлена зависимость величины риска возникновения патологии ССС от стажа работы при воздействии мелкодисперсной пыли МВ различной интенсивности. Эволюционная модель позволяет рассчитывать риск на любой заданный момент времени. В начальный момент времени значение риска принимается равным 0,01 [5]. На основе известной экспозиции мелкодисперсной пыли МВ во времени существует возможность определить прогноз на период ожидаемой продолжительности стажа работы. Результаты использования представленной зависимости позволили нам составить таблицу (табл. 2) для экспресс-метода оценки риска развития патологии ССС у работающих при воздействии на них мелкодисперсной пыли (РМ10 и РМ2,5). Применение полученных нами сведений указывает на тот факт, что работники, имеющие контакт с мелкодисперсной пылью МВ в концентрациях 1,8±0,4 мг/м3, через 4 года стажа формируют группу высокого риска возникновения патологии ССС, а через 14 лет работы в таких условиях риск патологии ССС становится очень высоким. ВЫВОДЫ 1. В воздухе рабочей зоны у людей, занятых работами с использованием минеральной ваты, обнаружена пыль в концентрации 8,2±1,3 мг/м3, РМ10 - в концентрации 1,8±0,4 мг/м3, РМ2,5 - в концентрации 1,25±0,3 мг/м3. В составе минеральной ваты выявлены соединения тяжёлых металлов: Cu, Zn, Pb, Cd, Ni и др. 2. Риск утраты здоровья работающими, занятыми на фасадных облицовочных работах в контакте с минеральной ватой, при использовании оценки значимости рисков через 4 года стажа определён как высокий, а через 14 лет стажа - как очень высокий. 3. Полученные нами результаты зависимости величины риска возникновения патологии сердечно-сосудистой системы при контакте с мелкодисперсной пылью минеральной ваты от стажа работы и величины превышения предельно допустимой концентрации могут быть использованы для экспресс-оценки риска развития патологии сердечно-сосудистой системы у работающих при воздействии на них мелкодисперсной пыли (РМ10 и РМ2,5). Таблица 1 Соединения тяжёлых металлов в составе мелкодисперсной пыли минеральной ваты (мг/кг) Тип минеральной ваты Наименование металлов Cu Zn Pb Cd Ni Fe Mn Плиты минераловатные жёсткие на синтетическом связующем ТШ 64-00295113-01:2011 110 165 345 20 78 465 50 Базальтовое тонкое волокно ТУ 64-16625423-01:07 70 136 408 16 69 625 200 Плита несгораемая теплоизоляционная базальтовая ТШ 64-16625423-05:2004 50 133 <* 15 59 1780 70 Примечание: *количество Pb ниже порога чувствительности химического метода, то есть меньше 1 мг/кг. Рис. 1. Изменение риска возникновения патологи сердечно-сосудистой системы при контакте с мелкодисперсной пылью минеральной ваты в зависимости от стажа работы и величины превышения предельно допустимой концентрации (ПДК). коп_1.psd коп_2.psd рисунок 1 _ статья_Копытенкова_Леванчук_Турсунов.jpg Таблица 2 Величина риска патологии сердечно-сосудистой системы при работе в условиях воздействия мелкодисперсной пыли (размер частиц менее 10 и 2,5 мкм) Превышение ПДК Величина риска при достижении стажа (годы) Умеренный - до 0,35 Высокий - 0,6 Очень высокий - 0,8 и более 3 20 21-31 ≥32 4 6 7-18 ≥19 5 До 4 5-10 ≥11 6 и более До 2 3-4 ≥5 Примечание: ПДК - предельно допустимая концентрация.

About the authors

O I Kopytenkova

Petersburg State Transport University, Saint Petersburg, Russia

A V Levanchuk

Petersburg State Transport University, Saint Petersburg, Russia

Z Sh Tursunov

Petersburg State Transport University, Saint Petersburg, Russia

Email: tursunov_zokirjon@mail.ru

References

Supplementary files