Основи охорони праці - Березуцький В.В. - 3.8. Токсикологічна оцінка матеріалів

У виробничих умовах важливим чинником негативного впливу на працівників є продукти Виділення із синтетичних матеріалів (СМ) та виробів із них. Асортимент СМ досить широкий: поліаміди, поліуретани, поліакрилати, фенолформальдегідні, епоксидні, поліефірні смоли тощо. Вони застосовуються при будівництві виробничих та інших приміщень, у технологічних процесах, виготовленні одягу і взуття, засобів індивідуального захисту робітників.

Небезпечність СМ зумовлюється токсичністю речовин, що потрапляють з них у навколишнє середовище і можуть негативно впливати на здоров'я людини. Деякі речовини, що виділяються зі СМ, мають неприємний запах, який створює дискомфорт у працівників. При використанні СМ для виготовлення засобів індивідуального захисту вони можуть чинити не тільки токсичну, а й специфічну дію: алергенну, гонадотропну, мутагенну.

Уперше на шкідливість СМ звернули увагу понад 75 років тому, коли в СІНА від продуктів горіння рентгенівської плівки загинуло близько 100 осіб. У цей же час у Німеччині були зареєстровані випадки хвороб шкіри (екзем і дерматитів) у телефоністок, які використовували пластмасові навушники. Відомі також випадки отруєння людей, що носили одяг і взуття зі СМ.

Шкідливі властивості СМ зумовлені складом та особливостями хімічної будови. До складу СМ входять макромолекули органічних речовин, наповнювачі, затверджувачі, пластифікатори, стабілізатори та інші допоміжні речовини, а також залишки незаполімеризованих мономерів, каталізатори, продукти перетворення інгредієнтів та їхньої деструкції. Макромолекули вважаються біологічно неактивними. У той же час їх складові - мономери - досить реактивні й біологічно агресивні. Вони уражують шкіру, слизові оболонки, є алергенами, впливають на печінку, репродуктивну функцію, можуть індукувати канцерогенез та ін. Значна біологічна активність відзначена для багатьох каталізаторів, багато з яких є небезпечними токсикантами з характерною подразнювальною дією і впливом на ЦНС.

За будовою макромолекули СМ бувають лінійні, розгалужені та просторові. Помічено, що найбільшу інтенсивність виділення токсичних речовин мають СМ, які складаються з лінійних полімерів.

Процес експлуатації СМ також суттєво впливає на їх токсикологічні властивості. Під дією виробничих умов, механічних навантажень та старіння з них можуть виділятися незаполімеризовані мономери, продукти деструкції та інші компоненти, які погіршують одориметричну (за рахунок неприємних запахів) обстановку виробничого середовища, чинять шкірно-подразнювальну і сенсибілізуючу дію, змінюють рівновагу шкірних покривів. Для забезпечення безпечного використання СМ та виробів із них у виробництві необхідна обов'язкова їх токсикологічна оцінка. Відповідно до наказу МОЗ України від 20.10.95 р. №190 на всі матеріали - як нові, так і раніше досліджувані, але які використовуються за новим призначенням, необхідно отримати дозвіл органів санітарного нагляду на підставі санітарно-гігієнічної експертизи, складовою якої є токсикологічна оцінка СМ.

Токсикологічна оцінка СМ є важливою ланкою попереджувального санітарного нагляду.

Токсикологічні дослідження СМ передбачають:

• визначення фізико-хімічних характеристик, у тому числі хімічної стабільності, ступеня міграції з них хімічних сполук та ін;

• визначення кумулятивної дії;

• виявлення характеру й ступеня токсичної дії;

• встановлення порогових доз і концентрацій;

• вивчення сенсибілізуючої дії;

• розрахунок орієнтовних гігієнічних нормативів, зокрема допустимих рівнів міграції (ДР) і допустимих концентрацій міграції (ДКМ);

• встановлення класу токсичності й небезпечності;

• встановлення параметрів токсичності.

Основні етапи токсикологічної оцінки шкідливих речовий наведені на рис. 3.16. Вона передбачає проведення досліджень в експериментальних і виробничих умовах.

Токсикологічна оцінка ґрунтується на принципах послідовності експерименту, внаслідок якого отримується інформація про кількісний і якісний склад мігруючих зі СМ хімічних речовин, про кінетику їх виділення залежно від часу, температури та інших факторів виробничого середовища.

Методичною основою цих досліджень є вказівки й інструкції з гігієнічного контролю за СМ і виробами з них, що використовуються у будівництві, виготовленні одягу, взуття тощо. У цих документах викладені методичні схеми токсикологічної оцінки СМ.

Залежно від цілей оцінювання токсикологічним дослідженням підлягають СМ, вироби з них або окремі речовини та їх комплекси, що мігрують зі СМ у навколишнє середовище.

При токсикологічній оцінці тих СМ, що використовуються у будівництві, приділяють увагу їх здатності створювати у приміщенні специфічний запах, виділяти у повітря леткі речовини в небезпечних для здоров'я концентраціях, стимулювати розвиток мікрофлори на своїй поверхні, бути придатними для вологого прибирання, а також можливості розвитку інтоксикації людей леткими продуктами горіння цих СМ.

При токсикологічній оцінці СМ, які використовують для виготовлення одягу і взуття, орієнтуються на те, щоб вироби зі СМ не були джерелом запаху й виділення шкідливих речовин у кількостях, небезпечних для здоров'я, та не сприяли росту патогенної мікрофлори тощо.

Результатом токсикологічної оцінки СМ і виробів із них є висновок: токсичним є СМ та вироби з нього, або нетоксичним. Останній результат свідчить, що СМ і вироби з нього не чинять будь-якого шкідливого впливу на здоров'я людини у конкретних умовах застосування.

Метою токсикологічних досліджень речовин, що входять до складу СМ чи мігрують із них, є отримання їх повної токсикологічної характеристики, включаючи віддалені ефекти й можливість алергенної дії. Результатом досліджень є обґрунтування гігієнічних нормативів ДР і ДКМ, а також рекомендації щодо рецептур, технічних умов і галузевих стандартів на СМ і вироби з них.

ДР і ДКМ - це науково обґрунтована кількість міграції хімічної речовини зі СМ, яка виключає її шкідливий вплив на організм людини. На цей час розроблено 80 ДР міграції хімічних речовин зі СМ у повітря, 50 ДКМ у харчові продукти, 70 ДР міграції речовин у воду.

Токсикологічна регламентація використання СМ і виробів із них ґрунтується на таких принципах профілактичної токсикології:

• принцип випередження розробки профілактичних заходів порівняно з моментом упровадження СМ;

• принцип моделювання шкідливої дії в експерименті на тваринах для обґрунтування гігієнічних нормативів;

• принцип пороговості шкідливої дії, тобто пошуку мінімальної концентрації речовин, що не викликає в організмі змін, які виходять за межі фізіологічних реакцій;

• принцип єдності молекулярних, структурних і функціональних змін, коли висновок про шкідливу дію робиться на підставі даних про інтегральні зміни на рівні організму;

• принцип етапності, коли токсикологічні дослідження проводяться за спеціально розробленими методичними схемами, які дають змогу оптимізувати експериментування.

Критеріями шкідливої дії СМ є зміни, що відбуваються на молекулярному, клітинному, органовому, організмовому і соціальному рівнях. їх можна поділити на наступні основні категорії:

• загальнобіологічні (скорочення тривалості життя, погіршення здатності адаптуватися до умов середовища існування та ін.);

• ті, що характеризують руйнування психосоціального статусу (психічних функцій, емоційної сфери, здатності підтримувати міжособистісні стосунки, зниження здатності до творчої діяльності та ін.);

• фізіологічні (зміни у діяльності ЦНС, дихальної, травної та інших систем організму);

• біохімічні (зміни біохімічних констант тканин, структури і просторової організації нуклеїнових кислот тощо);

• морфологічні (деструктивні й дистрофічні зміни клітинних структур, зміни вмісту біополімерів у клітинах та ін.);

• метаболічні (швидкість виведення речовини з організму, зміни активності ферментів, накопичування речовини в критичних органах та ін.);

• зміни репродуктивної функції (зміни генетичного матеріалу, плідність і безплідність, вади розвитку нащадків тощо).

У токсикологічних дослідженнях СМ застосовуються наступні методи:

• моделювання інтоксикації;

• оцінки смертельного ефекту;

• кумулятивних властивостей речовин;

• встановлення порогу шкідливої дії;

• статистичні і розрахункові, в тому числі математичного моделювання біологічних процесів і явищ;

• біохімічні;

• патофізіологічні, патоморфологічні та інші методи дослідження функціонального стану організму й структури його органів і тканин.

Нині в токсикологічних дослідженнях СМ використовується близько 400 біохімічних і фізіологічних методик, і їх коло постійно розширюється.

Усе більшого значення в токсикології СМ набувають розрахункові методи визначення гігієнічних нормативів. Більшість із них ґрунтується на залежності характеру й сили біологічної дії від хімічних властивостей і будови органічних сполук. У решті розрахункових методів використовуються вже існуючі нормативи речовин шляхом зіставлення з аналогічними даними.

Складові СМ, що мігрують у навколишнє середовище, залежно від виду виробів, які використовуються, можуть надходити в організм людини пероральним, інгаляційним шляхом і всмоктуватися через шкіру.

Леткі компоненти та СМ, що застосовуються в будівельних матеріалах і при виготовленні одягу і взуття, потрапляють в організм через дихальну систему.

Для вивчення біологічної активності комплексу речовин, що виділяються з будівельних та інших матеріалів, проводять їх токсикологічні дослідження. Для цього використовують спеціально обладнані затравлювальні камери. Відомо багато їхніх конструкцій. Найкращою вважається камера, розроблена І.П. Валежнівим. Але для експериментів зі СМ найбільш придатною є установка, створена A.M. Боковим, у якій розміщуються зразки досліджуваних СМ або виробів із них. Вона складається: з набору камер-генераторів різного об'єму, систем і приладів, що забезпечують утворення і підтримання в них на заданому рівні необхідних параметрів; установок із дихальними ковпаками (при спостереженні над людьми); ряду затравлювальних камер, де розміщуються системи для відбирання проб повітря. Більш досконалою є камера, сконструйована К.І. Станкевичем. Вона дає змогу моделювати умови з великою кількістю виробничих факторів (температура, вологість повітря, інсоляція, швидкість обміну повітря та ін.).

У камерах-генераторах утворюються газоповітряні суміші з якісними й кількісними характеристиками хімічного забруднення, що відповідають реальним умовам експлуатації СМ. Ці установки вирішують питання моделювання умов експлуатації СМ і створюють можливість обґрунтувати регламенти застосування СМ.

Дослідження проводять, як правило, на 2-3 видах тварин з урахуванням специфіки їх реагування на дію компонентів СМ. Так, при вивченні токсичної дії ароматичних амінів використовують щурів і кроликів; при дослідженні речовин, що викликають паренхіматозну дистрофію внутрішніх органів, - мишей; гідрозинових похідних — щурів; ядів метгемоглобінутворювачів - щурів, кішок, собак. Тривалість експериментів наведена у табл. 3.11.

У дослідженнях з експериментального обґрунтування ДР і ДКМ окремих летких компонентів зі СМ у затравлювальну камеру подають повітря з певними концентраціями досліджуваної речовини. Дослідних тварин розміщують у камерах після досягнення в них стабільного рівня концентрації речовини у повітрі. Кількість повітря, що подається до камер, вимірюють за допомогою реометрів і ротаметрів.

При встановленні ЛКМ тривалість експерименту для мишей становить 3 години, для щурів і тварин інших видів — 4 години. Далі за тваринами спостерігають 2-4 тижні. Значна кількість речовин, що мігрують зі СМ, можуть всмоктуватися в організм через шкіру. Це характерне при безпосередньому контакті шкіри з одягом або взуттям, виробленими зі СМ. Компоненти СМ можуть проникати в організм через епідерміс, волосяні фолікули, сальні та потові залози.

Проникнення речовин через шкіру - пасивний процес, який визначається їх фізико-хімічними властивостями. Розчинні в жирах хімічні речовини проникають в органи й тканини організму, можуть накопичуватися в багатих ліпоїдами тканинах і за певних умов (голодування, стрес) надходити у кров.

Таблиця 3.11. Тривалість проведення токсикологічних досліджень СМ

Для вивчення характеру впливу речовини, що потрапляє через шкіру, обладнують спеціальні клітки з комірками для кожної тварини. При низькій леткості застосовують відкритий спосіб впливу. Якщо ж речовина є високолеткою, то місце аплікації закривають ковпачком. У цьому випадку затравлювання тварин проводять під тягою, розташувавши їх так, щоб повітряний потік проходив спочатку через органи дихання, а потім досягав досліджуваної ділянки шкіри.

Г.Г. Максимовим розроблена спеціальна камера, що дає змогу одночасно проводити затравлювання тварин двома шляхами: через шкіру і через органи дихання, але її можна використовувати і лише для оцінки впливу речовин через шкіру. Місткість цієї камери - 700 дм³, стінки перфоровані та забезпечені капсулами з рухомими головними й хвостовими відсіками для розміщення тварин.

Нашкірне нанесення речовин при визначенні ЛД50 строго регламентується, оскільки значення середньосмертельних доз перебувають в оберненій залежності від площі аплікації: чим більша площа аплікації, тим менше ЛД50. Ділянка нанесення речовин у щурів дорівнює 2x2 см², у кролів - 4x5 см².

При відсутності загибелі тварин від нанесення речовин на шкіру для вивчення шкірно-резорбтивної дії використовують метод занурювання хвоста (для мишей і щурів) у пробірку з витяжкою зі СМ, що містить досліджувану речовину або її розчини. Для експерименту готують водні та олійні (рослинна олія) витяжки зі СМ. При цьому враховують тривалість досліду, температуру, поверхню нанесення речовини. Ці умови відбивають реальну ситуацію експлуатації виробів зі СМ.

Після закінчення затравлювання описують зовнішній вигляд і поведінку тварин, стан шерсті, слизових оболонок, ставлення до їжі, рухливість, ритм і частоту дихання, а також характер і вираженість симптомів інтоксикації, їх тривалість, строки і можливі причини загибелі. Досліджують функціональні та біохімічні показники, внутрішні органи й тканини. Результати оброблюють за допомогою статистичних методів аналізу даних.

Отримана в результаті дослідження токсикологічна оцінка СМ та їх компонентів дає змогу виключати найбільш шкідливі з них і не використовувати їх для синтезу СМ і виготовлення різноманітних виробів, із якими контактує людина під час виробничої діяльності. Токсикологічна класифікація речовин, що мігрують зі СМ, дає змогу регламентувати можливість і галузь їх застосування, а також стадійність і пріоритетність їх токсикологічного оцінювання. Згідно з цією класифікацією інгредієнти СМ поділяються на такі групи:

• речовини з невідомою токсичністю;

• нетоксичні;

• мало-, помірно- і високотоксичні.

Речовин з невідомою токсичністю не має бути в рецептурі СМ, дозволених до використання.

Ступінь небезпеки хімічних речовин, що мігрують зі СМ, визначають за формулою:

де Q - кількісний показник небезпеки; С - реальний рівень міграції хімічної речовини зі СМ (мг/дма або мг/м³); ДР (ДКМ) - допустимий рівень концентрації міграції (мг/дм³ або мг/м³).

Якщо Q > 1, тоді СМ, з якого мігрують речовини, забороняється використовувати або слід вжити заходи зі зменшення рівня реальної міграції (шляхом внесення змін у рецептуру або технологію). При Q ≤ 1 міграція речовини зі СМ не становить загрози здоров'ю.

СМ є складною і рухомою системою, характеристики якої залежать від умов експлуатації і "віку". Ці ж фактори суттєво впливають і на кількість мігруючих зі СМ у навколишнє середовище речовин. Для контролю їх вмісту в різних середовищах застосовують хімічні методи аналізу, оскільки токсикологічні дослідження (через значну тривалість і високу вартість) не можуть служити інструментом повсякденного контролю використання СМ. Контроль використання полягає в інструментальному визначенні концентрації мігруючих зі СМ речовин та зіставленні отриманих значень з ДР або ДКМ.

Серед інструментальних методів визначення кількості мігруючих зі СМ речовин найбільшого значення набули спектрофотометричні методи визначення речовин; рідинна і газова хроматографія з електрозахватними і полум'яно-іонізаційними детекторами; мас-спектрометрія, атомно-абсорбційна спектрометрія та спектроскопія ядерного магнітного резонансу.

Функції контролю покладені на токсикологічні відділення СЕС, які виконують безпосередній упереджувальний та поточний санітарний нагляд за використанням СМ.

Контрольні запитання та завдання

1. Яку дію чинять на людину синтетичні матеріали?

2. Чим зумовлена небезпечність синтетичних матеріалів для стану організму?

3. Назвіть критерії шкідливої дії на організм синтетичних матеріалів.

4. Що таке токсикологічна оцінка матеріалів?

5. Дайте характеристику головних етапів токсикологічної оцінки матеріалів.

6. Як визначається ступінь небезпеки хімічних речовин, що мігрують із синтетичних матеріалів?

7. За якими нормативами відбувається контроль за використанням синтетичних матеріалів?

8. Назвіть методи контролю речовин, що мігрують із синтетичних матеріалів у навколишнє середовище.