Токсикологическая оценка материалов

В производственных условиях важным фактором негативного воздействия на работников есть продукты выделения из синтетических материалов (СМ) и изделий из них. Ассортимент СМ достаточно широк: полиамиды, полиуретаны, полиакрилаты, фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные смолы и тому подобное. Они применяются при строительстве производственных и других помещений, в технологических процессах, изготовлении одежды и обуви, средств индивидуальной защиты работников.

Опасность СМ обусловлено токсичностью веществ, попадающих из них в окружающую среду и могут негативно влиять на здоровье человека. Некоторые вещества, выделяемые из СМ, имеют неприятный запах, который создает дискомфорт у работников. При использовании СМ для изготовления средств индивидуальной защиты они могут поступать только токсическое, но и специфическое действие: аллергенным, гонадотропную, мутагенное.

Впервые на вредность СМ обратили внимание более 75 лет назад, когда в сена от продуктов горения рентгеновской пленки погибло около 100 человек. В это же время в Германии были зарегистрированы случаи заболеваний кожи (экзема и дерматитов) в телефонисток, которые использовали пластмассовые наушники. Известны также случаи отравления людей, носили одежду и обувь из СМ.

Вредные свойства СМ обусловленные составом и особенностями химического строения. В состав СМ входят макромолекулы органических веществ, наполнители, отвердители, пластификаторы, стабилизаторы и другие вспомогательные вещества, а также остатки незаполимеризованих мономеров, катализаторы, продукты превращения ингредиентов и их деструкции. Макромолекулы считаются биологически неактивными. В то же время их составляющие - мономеры - довольно реактивные и биологически агрессивные. Они поражают кожу, слизистые оболочки, являются аллергенами, влияют на печень, репродуктивную функцию, могут индуцировать канцерогенез и др. Значительная биологическая активность отмечена для многих катализаторов, многие из которых опасны токсикантами с характерной раздражающим действием и влиянием на ЦНС.

По строению макромолекулы СМ бывают линейные, разветвленные и пространственные. Замечено, что наибольшую интенсивность выделения токсичных веществ имеют СМ, состоящих из линейных полимеров.

Процесс эксплуатации СМ также существенно влияет на их токсикологические свойства. Под действием производственных условий, механических нагрузок и старения из них могут выделяться незаполимеризовани мономеры, продукты деструкции и другие компоненты, которые ухудшают одориметричну (за счет неприятных запахов) обстановку производственной среды, оказывают кожно-раздражающее и сенсибилизирующее действие, изменяют равновесие кожных покровов. Для обеспечения безопасного использования СМ и изделий из них в производстве необходима обязательная их токсикологическая оценка. В соответствии с приказом Минздрава Украины от 20.10.95 г.. №190 на материалы - как новые, так и ранее испытуемые, но которые используются по новому назначению, необходимо получить разрешение органов санитарного надзора на основании санитарно-гигиенической экспертизы, составляющей которой является токсикологическая оценка СМ.

Токсикологическая оценка СМ является важным звеном предупредительного санитарного надзора.

Токсикологические исследования СМ предусматривают:

• определение физико-химических характеристик, в том числе химической стабильности, степени миграции из них химических соединений и др;

• определение кумулятивного действия;

• выявление характера и степени токсического действия;

• установление пороговых доз и концентраций;

• изучение сенсибилизирующего действия;

• расчет ориентировочных гигиенических нормативов, в том числе допустимых уровней миграции (ДР) и допустимых концентраций миграции (ДКМ)

• установления класса токсичности и опасности;

• установление параметров токсичности.

Основные этапы токсикологической оценки вредных вещевой приведены на рис. 3.16. Она предусматривает проведение исследований в экспериментальных и производственных условиях.

Токсикологическая оценка основывается на принципах последовательности эксперимента, в результате которого получается информация о количественном и качественном составе мигрирующих из СМ химических веществ, о кинетике их выделения в зависимости от времени, температуры и других факторов производственной среды.

Методической основой этих исследований есть указания и инструкции по гигиеническому контролю за СМ и изделиями из них, используемых в строительстве, изготовлении одежды, обуви и тому подобное. В этих документах изложены методические схемы токсикологической оценки СМ.

В зависимости от целей оценки токсикологическим исследованиям подлежат СМ, изделия из них или отдельные вещества и их комплексы, мигрирующих из СМ в окружающую среду.

При токсикологической оценке тех СМ, используемых в строительстве, уделяют внимание их способности создавать в помещении специфический запах, выделять в воздух летучие вещества в опасных для здоровья концентрациях, стимулировать развитие микрофлоры на своей поверхности, быть пригодными для влажной уборки, а также возможности развития интоксикации людей летучими продуктами горения этих СМ.

При токсикологической оценке СМ, которые используют для изготовления одежды и обуви, ориентируются на то, чтобы изделия из СМ ни были источником запаха и выделения вредных веществ в количествах, опасных для здоровья, но не способствовали росту патогенной микрофлоры и тому подобное.

Результатом токсикологической оценки СМ и изделий из них является вывод: токсичным является СМ и изделия из него, или нетоксичным. Последний результат свидетельствует, что СМ и изделия из него не оказывают какого-либо вредного воздействия на здоровье человека в конкретных условиях применения.

Целью токсикологических исследований веществ, входящих в состав СМ или мигрируют из них, является получение их полной токсикологической характеристики, включая отдаленные эффекты и возможность аллергенного действия. Результатом исследований является обоснование гигиенических нормативов ДР и ДКМ, а также рекомендации по рецептур, технических условий и отраслевых стандартов СМ и изделия из них.

ДР и ДКМ - это научно обоснованное количество миграции химического вещества с СМ, исключающей ее вредное воздействие на организм человека. В настоящее время разработаны 80 ДР миграции химических веществ из СМ в воздух, 50 ДКМ в пищевые продукты, 70 ДР миграции веществ в воду.

Токсикологическая регламентация использования СМ и изделий из них основывается на таких принципах профилактической токсикологии:

• принцип опережения разработки профилактических мероприятий по сравнению с моментом внедрения СМ;

• принцип моделирования вредного воздействия в эксперименте на животных для обоснования гигиенических нормативов;

• принцип пороговости вредного воздействия, то есть поиска минимальной концентрации веществ, не вызывает в организме изменений, которые выходят за пределы физиологических реакций;

• принцип единства молекулярных, структурных и функциональных изменений, когда вывод о вредном воздействии делается на основании данных об интегральных изменения на уровне организма;

• принцип этапности, когда токсикологические исследования проводятся по специально разработанным методическим схемам, которые позволяют оптимизировать экспериментирования.

Критериями вредного воздействия СМ являются изменения, происходящие на молекулярном, клеточном, органов, организменном и социальном уровнях. их можно разделить на следующие основные категории:

• загальнобиологични (сокращение продолжительности жизни, ухудшение способности адаптироваться к условиям среды обитания и др.);

• те, характеризующие разрушения психосоциального статуса (психических функций, эмоциональной сферы, способности поддерживать межличностные отношения, снижение способности к творческой деятельности и др.);

• физиологические (изменения в деятельности ЦНС, дыхательной, пищеварительной и других систем организма);

• биохимические (изменения биохимических констант тканей, структуры и пространственной организации нуклеиновых кислот и т.п.);

• морфологические (деструктивные и дистрофические изменения клеточных структур, изменения содержания биополимеров в клетках и др.);

• метаболические (скорость вывода вещества из организма, изменения активности ферментов, накопление вещества в критических органах и др.);

• изменения репродуктивной функции (изменения генетического материала, плодовитость и бесплодие, пороки развития потомков и т.д.).

В токсикологических исследованиях СМ применяются следующие методы:

• моделирование интоксикации;

• оценки смертельного эффекта;

• кумулятивных свойств веществ;

• установление порога вредного воздействия;

• статистические и расчетные, в том числе математического моделирования биологических процессов и явлений;

• биохимические;

• патофизиологические, патоморфологические и другие методы исследования функционального состояния организма и структуры его органов и тканей.

Сейчас в токсикологических исследованиях СМ используется около 400 биохимических и физиологических методик, и их круг постоянно расширяется.

Все большее значение в токсикологии СМ приобретают расчетные методы определения гигиенических нормативов. Большинство из них основывается на зависимости характера и силы биологического действия от химических свойств и строения органических соединений. В остальных расчетных методов используются уже существующие нормативы веществ путем сопоставления с аналогичными данными.

Составляющие СМ, мигрирующих в окружающую среду, в зависимости от вида изделий, используемых, могут поступать в организм человека пероральным, ингаляционным путем и всасываться через кожу.

Летучие компоненты и СМ, применяемые в строительных материалах и при изготовлении одежды и обуви, попадают в организм через дыхательную систему.

Для изучения биологической активности комплекса веществ, выделяемых из строительных и других материалов, проводят их токсикологические исследования. Для этого используют специально оборудованные затравлювальни камеры. Известно много их конструкций. Лучшей считается камера, разработанная И.П. Валежнивим. Но для экспериментов со СМ наиболее подходящей является установка, созданная AM Боковым, в которой размещаются образцы исследуемых СМ или изделий из них. Она состоит: из набора камер-генераторов разного объема, систем и приборов, обеспечивающих образование и поддержание в них на заданном уровне необходимых параметров; установок с дыхательными колпаками (при наблюдении за людьми); ряда затравлювальних камер, где размещаются системы для отбора проб воздуха. Более совершенной является камера, сконструированная К.И. Станкевичем. Она позволяет моделировать условия с большим количеством производственных факторов (температура, влажность воздуха, инсоляция, скорость обмена воздуха и др.).

В камерах-генераторах образуются газовоздушные смеси с качественными и количественными характеристиками химического загрязнения, соответствующие реальным условиям эксплуатации СМ. Эти установки решают вопросы моделирования условий эксплуатации СМ и создают возможность обосновать регламенты применения СМ.

Исследование проводят, как правило, на 2-3 видах животных с учетом специфики их реагирования на действие компонентов СМ. Так, при изучении токсического действия ароматических аминов используют крыс и кроликов; при исследовании веществ, вызывающих паренхиматозную дистрофию внутренних органов, - мышей; гидрозинових производных - крыс; ядов метгемоглобинутворювачив - крыс, кошек, собак. Продолжительность экспериментов приведена в табл. 3.11.

В исследованиях с экспериментального обоснования ДР и ДКМ отдельных летучих компонентов из СМ в затравлювальну камеру подают воздух с определенными концентрациями исследуемого вещества. Подопытных животных размещают в камерах после достижения в них стабильного уровня концентрации вещества в воздухе. Количество воздуха, подаваемого в камеры, измеряют с помощью реометры и ротаметров.

При установлении ЛКМ продолжительность эксперимента для мышей составляет 3:00, для крыс и животных других видов - 4:00. Далее за животными наблюдают 2-4 недели. Значительное количество веществ, мигрирующих из СМ, могут всасываться в организм через кожу. Это характерно при непосредственном контакте кожи с одеждой или обувью, производимыми с СМ. Компоненты СМ могут проникать в организм через эпидермис, волосяные фолликулы, сальные и потовые железы.

Проникновение веществ через кожу - пассивный процесс, который определяется их физико-химическими свойствами. Растворимые в жирах химические вещества проникают в органы и ткани организма, могут накапливаться в богатых липоидами тканях и при определенных условиях (голодание, стресс) поступать в кровь.

Таблица 3.11. Продолжительность проведения токсикологических исследований СМ

Вид исследования Продолжительность,

месяца
Вид исследований Продолжительность,

месяца
Установка ЛД50 и ЛК50 2 Выявление гонадотоксического действия 6-12
Установка порога острого действия 2 Установка мутагенного действия 6-12
Вычисления коэффициента кумуляции 2-4 Установка канцерогенного действия 30-36

Определение пороговой дозы в хроническом эксперименте

4-10
Выявление аллергенного действия 2-4
Разработка метода определения 12
Выявление эмбриотоксического действия 2-6 Гигиеническое нормирование 36

Для изучения характера влияния вещества, попадает через кожу, оборудуют специальные клетки с ячейками для каждого животного. При низкой летучести применяют открытый способ воздействия. Если же вещество высоколетучих, то место аппликации закрывают колпачком. В этом случае затравлювання животных проводят под тягой, расположив их так, чтобы воздушный поток проходил сначала через органы дыхания, а затем достигал исследуемого участка кожи.

Г.Г. Максимовым разработана специальная камера, позволяет одновременно проводить затравлювання животных двумя путями: через кожу и через органы дыхания, но ее можно использовать и только для оценки влияния веществ через кожу. Вместимость этой камеры - 700 дм 3, стенки перфорированные и обеспечены капсулами с подвижными главными и хвостовыми отсеками для размещения животных.

Накожное нанесения веществ при определении ЛД50 строго регламентируется, поскольку значение середньосмертельних доз находятся в обратной зависимости от площади аппликации: чем больше площадь аппликации, тем меньше ЛД50. Участок нанесения веществ у крыс равен 2x2 см 2, у кроликов - 4x5 см 2.

При отсутствии гибели животных от нанесения веществ на кожу для изучения кожно-резорбтивного действия используют метод погружения хвоста (для мышей и крыс) в пробирку с вытяжкой из СМ, содержащий исследуемое вещество или ее растворы. Для эксперимента готовят водные и масляные (растительное масло) вытяжки из СМ. При этом учитывают продолжительность опыта, температуру, поверхность нанесения вещества. Эти условия отражают реальную ситуацию эксплуатации изделий из СМ.

После окончания затравлювання описывают внешний вид и поведение животных, состояние шерсти, слизистых оболочек, отношение к еде, подвижность, ритм и частоту дыхания, а также характер и выраженность симптомов интоксикации, их продолжительность, сроки и возможные причины гибели. Исследуют функциональные и биохимические показатели, внутренние органы и ткани. Результаты обрабатывают с помощью статистических методов анализа данных.

Полученная в результате исследования токсикологическая оценка СМ и их компонентов позволяет исключать наиболее вредные из них и не использовать их для синтеза СМ и изготовление различных изделий, с которыми контактирует человек в ходе производственной деятельности. Токсикологическая классификация веществ, мигрирующих из СМ, позволяет регламентировать возможность и область их применения, а также стадийность и приоритетность их токсикологического оценивания. Согласно этой классификации ингредиенты СМ делятся на следующие группы:

• вещества с неизвестной токсичностью;

• нетоксичные;

• мало, умеренно и высокотоксичные.

Веществ с неизвестной токсичности не должно быть в рецептуре СМ, разрешенных к использованию.

Степень опасности химических веществ, мигрирующих из СМ, определяют по формуле:

где Q - количественный показатель опасности; С - реальный уровень миграции химического вещества с СМ (мг / ГМА или мг / м 3); ДР (ДКМ) - допустимый уровень концентрации миграции (мг / дм 3 или мг / м 3).

Если Q> 1, тогда СМ, с которого мигрируют вещества, запрещается использовать или следует принять меры по уменьшению уровня реальной миграции (путем внесения изменений в рецептуру или технологию). При Q ≤ 1 миграция вещества из СМ не представляет угрозы здоровью.

СМ является сложной и подвижной системой, характеристики которой зависят от условий эксплуатации и «возраста». Эти же факторы существенно влияют и на количество мигрирующих из СМ в окружающую среду веществ. Для контроля их содержания в различных средах применяют химические методы анализа, поскольку токсикологические исследования (через большую продолжительность и высокую стоимость) не могут служить инструментом повседневного контроля использования СМ. Контроль использования заключается в инструментальном определении концентрации мигрирующих из СМ веществ и сопоставлении полученных значений с ДР или ДКМ.

Среди инструментальных методов определения количества мигрирующих из СМ веществ наибольшее значение приобрели спектрофотометрические методы определения веществ; жидкостная и газовая хроматография с електрозахватнимы и пламенно-ионизационными детекторами; масс-спектрометрия, атомно-абсорбционная спектрометрия и спектроскопия ядерного магнитного резонанса.

Функции контроля возложены на токсикологические отделения СЭС, которые выполняют непосредственной упреждающий и текущий санитарный надзор за использованием СМ.

Контрольные вопросы и задания

1. Какое действие оказывают на человека синтетические материалы?

2. Чем обусловлена опасность синтетических материалов для состояния организма?

3. Назовите критерии вредного воздействия на организм синтетических материалов.

4. Что такое токсикологическая оценка материалов?

5. Дайте характеристику главных этапов токсикологической оценки материалов.

6. Как определяется степень опасности химических веществ, мигрирующих из синтетических материалов?

7. По каким нормативам осуществляется контроль за использованием синтетических материалов?

8. Назовите методы контроля веществ, мигрирующих из синтетических материалов в окружающую среду.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >