CC BY
36УДК 613.48:543.6
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИГИЕНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ХИМИКО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОДНОРАЗОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ
МАСОК
БАЗЫЛЬЧУК ТАТЬЯНА АНДРЕЕВНА
Заместитель декана факультета коммерции и туристической индустрии, к.т.н., Белорусский государственный экономический университет, Минск, Республика Беларусь
БРАЙКОВА АЛЛА МЕЧИСЛАВОВНА
Заведующий кафедрой физикохимии материалов и производственных технологий, к.х.н., доцент, Белорусский государственный экономический университет, Минск, Республика Беларусь
ШИРКИН АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
Студент факультета коммерции и туристической индустрии, Белорусский государственный экономический университет, Минск, Республика Беларусь
БРАЙКОВ НИКИТА ДМИТРИЕВИЧ
Студент медико-профилактического факультета, Белорусский государственный медицинский университет, Минск, Республика Беларусь
Аннотация. В статье приведены результаты исследований гигиенических свойств, таких как воздухопроницаемость, паропроницаемость и гигроскопичность, одноразовых медицинских масок китайского, российского и белорусского производства, реализуемых на рынке Республики Беларусь. Определена концентрация миграции тяжелых металлов (цинка, кадмия, свинца и меди) из медицинских масок в деионизированную воду методом инверсионной вольтамперометрии. Установлено, что у всех исследованных образцов медицинских масок значения гигиенических показателей гигроскопичности и паропроницаемости существенно не различаются и составляют соответственно (0,076 - 0,313) % и (95,2 -107,7) г/м2-ч. Значение гигиенического показателя воздухопроницаемость у исследованных образцов медицинских масок составляет (67,56 - 710,60) дм3/см2-с. При выдерживании образцов масок в условиях, имитирующих эксплуатационные (в течение 2 часов в деионизированной воде) в модельную среду мигрируют Zn, Cd, Pb и Cu из всех исследованных образцов масок. Наибольшие значения концентраций миграции составили, мг/дм3: цинка - 91,14; свинца - 23,6; кадмия - 33,60; меди - 35,98.
Ключевые слова: одноразовые медицинские маски, миграция тяжелых металлов, инверсионная вольтамперометрия, воздухопроницаемость, гигроскопичность, паропроницаемост ь
Введение
За время пандемии новой коронавирусной инфекции COVID-19, продажи медицинских масок и иных средств защиты органов дыхания возросли в тысячи раз, частота их использования в быту также многократно возросла. Усиление санитарного надзора и противоэпидемических мероприятий коснулось практически всех сфер жизни общества. Особой опасности в условиях пандемии новой коронавирусной инфекции подвергаются живущие в условиях постоянного скопления людей, например, студенты, проживающие в общежитиях [1, с. 4].
Исследование культурных аспектов ношения защитных масок в условиях пандемии показало, что «уровень использования зависит как от физического неудобства, так и от
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
принятых норм общения, что в свою очередь заставляет часто менять их, или тщательнее продумывать стратегию санитарного просвещения в разных странах мира» [2, с. 83]. Необходимо также понимать, что подразумевается под правильным ношением средств защиты органов дыхания: «...маска должна использоваться однократно и не более 2 часов, она должна плотно прилегать к лицу, закрывать нос, рот и подбородок, во время ношения запрещается прикасаться к маске руками, а в случае намокания или загрязнения маски необходимо её заменить» [3, с. 47].
Исследователями доказано, что «...под медицинскими масками и респираторами происходит накопление и повышение парциального давления углекислого газа» [4, с. 43], поэтому могут появляться жалобы на определённый дискомфорт при ношении средств защиты органов дыхания.
Большое число нарушений масочного режима связано с определёнными неудобствами: необходимостью частой смены масок, дискомфортом при дыхании и разговоре, отсутствии условий для сбора использованных масок, возможностей утилизации их и многими другими факторами.
Как показал анализ нормативной базы, единого стандарта, действующего на территории ЕАЭС, регламентирующего требования к показателям качества и безопасности медицинских масок, пока не существует. В настоящее время принят в Российской Федерации ГОСТ Р 583962019 «Маски медицинские. Требования и методы испытаний», который идентичен национальному немецкому стандарту ДИН ЕН 14683:2014 «Маски медицинские. Требования и методы испытаний» (DIN EN 14683:2014 «Medizinische Gesichtsmasken - Anforderungen und Prüfverfahren; Deutsche Fassung», IDT). В стандарте регламентированы требования к функциональным характеристикам масок, таким как эффективность бактериальной фильтрации, воздухопроницаемость, брызгоустойчивость, микробиологическая чистота (бионагрузка).
Поскольку медицинские маски изготавливаются из текстильных материалов, к которым относятся и нетканые материалы, при анализе требований к показателям качества и безопасности можно руководствоваться техническими регламентами ТР ТС 017/2011 «О безопасности продукции легкой промышленности» и ТР ТС 007/2011 «О безопасности продукции, предназначенной для детей и подростков». Однако следует подчеркнуть, что действие технических регламентов не распространяется на продукцию, разработанную и изготовленную для применения в медицинских целях.
Согласно требованиям технических регламентов, главными показателями гигиенических свойств текстильных материалов, используемых для изготовления медицинских масок, являются гигроскопичность, паро- и воздухопроницаемость. Воздухопроницаемость - способность материала пропускать через себя воздух под влиянием перепада его давления. Гигроскопичность - способность материала к поглощению водяных паров из атмосферы и удержанию их при определенных условиях. Паропроницаемость -способность материала пропускать или задерживать водяной пар.
Влияние влаги различной температуры на текстильные материалы подробно описано в работах [5, 6]. Высокие значения воздухопроницаемости, гигроскопичности и паропроницаемости свидетельствуют о комфортности изделия, в том числе маски, при его носке. Однако, с точки зрения основного назначения маски, как средства защиты от проникновения вирусов и бактерий, высокие значения гигиенических показателей, вероятней всего, приведут к снижению защитных свойств маски.
Кроме гигиенических свойств текстильных материалов технические регламенты устанавливают требования к предельным концентрациям миграции из материалов, контактирующих с кожей человека, некоторых токсичных металлов, таких как кадмий и свинец. Согласно требованиям технических регламентов, концентрация свинца,
мигрировавшего из текстильных волокон в воду, не должна превышать 1,0 мг/дм3, меди - 50,0 мг/дм3. Концентрации мигрировавших цинка и кадмия не нормируются.
Объекты исследования
Для проведения исследования было отобрано 7 образцов одноразовых медицинских масок различных фирм изготовителей, реализуемых на рынке Республики Беларусь. Все образцы масок, характеристика которых приведена в таблице 1, изготовлены из нетканых материалов [7].
Таблица 1 - Характеристики образцов масок
№ Фирма изготовитель Страна производства Указанный на упаковке состав
1 Melitina Китай Нетканый материал, спандекс
2 Коттон Клаб Пасифик ЛТД Китай Нетканое полотно
3 Витерра Россия нетканое полипропиленовое полотно «СМС» 100% полипропилен
4 ИП Саватников М.А. Россия Синтетический нетканый материал (спанбонд)
5 Мед. маска по ГОСТ Россия Нетканый материал «СМС»
6 Senso Республика Беларусь Нетканое полотно, термоплавкий клей
7 ИП «Твилайм» Республика Беларусь Нетканый материал «СМС»
СМС (SMS) - композитный нетканый материал, состоящий из синтетических волокон. Отличительной особенностью является присутствие между двумя слоями спанбонда материала мельтблауна.
Мельтблаун (meltblown) - это нетканый вид материала, состоящего из полипропиленовых нитей. Используется в качестве барьерного слоя при выпуске одноразовых медицинских изделий, в частности в составе хирургических и процедурных масок. Мельтблаун придает материалу высокие барьерные свойства, сохраняя при этом его гипоаллергенность, воздухопроницаемость и прочностные характеристики.
Спанбонд представляет собой нетканый материал, изготовленный на основе полипропиленовых волокон. Он производится методом термоскрепления
Методика проведения эксперимента
1. Определение воздухопроницаемости медицинских масок
Измерение воздухопроницаемости образцов медицинских масок проводили на приборе для измерения воздухопроницаемости текстильных материалов МТ-160 согласно ГОСТ ISO 9237 - 2013 «Материалы текстильные. Метод определения воздухопроницаемости».
2. Определение гигроскопичности медицинских масок.
Гигроскопичность образцов медицинских масок определяли согласно ГОСТ 3816-81 (ИСО 811-81) «Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств».
Отбор проб образцов масок проводился следующим образом: из каждого образца маски были вырезаны пробы диаметром 45 мм. Далее пробы образцов масок помещались в отдельные алюминиевые тигли, которые в свою очередь расставлялись в эксикатор с водой, где предварительно была установлена относительная влажность воздуха (98±1) %.
Пробы образцов масок выдерживались в открытых тиглях в эксикаторе в течение 4 часов. Затем тигли закрывались, вынимались из эксикатора, взвешивались на весах 3-го класса точности и высушивались до постоянной массы при температуре (107±2) °С. После
высушивания и охлаждения тигли с пробами взвешивались. Результаты измерения массы проб образцов медицинских масок представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты измерения массы образцов медицинских масок до и после
№ образца 1 2 3 4 5 6 7
Масса сухого образца тс, г 31,590 31,223 30,870 31,537 31,676 32,090 31,848
Масса влажного образца mв, г 31,614 31,259 30,928 31,615 31,775 32,181 31,921
Гигроскопичность образцов медицинских масок определялась по формуле:
1.
н = (m^rn! .шо/о,
шп
(1)
где mB - масса увлажненной элементарной пробы, г; тс - масса элементарной пробы после высушивания до постоянной массы, г.
3. Определение паропроницаемости медицинский масок.
Паропроницаемость образцов медицинских масок определяли согласно методике JIS L 1099 A1 (Japanese Industrial Standart, dessicant upright cup method). На первоначальном этапе эксперимента проводился отбор проб образцов масок: из каждого образца маски были вырезаны округлые пробы диаметром 70 мм. Сухой влагопоглотитель, а именно силикогель, насыпался в тигли, имеющие внутренний диаметр 49 мм, до уровня на три миллиметра ниже верха. Тестируемые образцы фиксировались на верхней части тиглей с помощью специальных резинок лицевой тканью в сторону влагопоглотителя.
Готовые к эксперименту сосуды взвешивались, а затем помещались в эксикатор с температурой воздуха 40 0С и относительной влажностью воздуха 90 %. Спустя 2 часа после начала эксперимента тигли вынимались из эксикатора, взвешивались на весах 3-го класса точности. Результаты взвешиваний приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Результаты измерения массы тиглей с образцами медицинских масок до и
№ образца 1 2 3 4 5 6 7
Масса образца до mдо, г 71,452 70,228 70,207 71,300 72,288 68,785 72,507
Масса образца после mпосле, г 71,842 70,587 70,613 71,683 72,668 69,178 72,898
Паропроницаемость образцов медицинских масок определялась по формуле: 2.
- — (2)
m — m
ЦТ _ ["после до
S ■ t
где W - паропроницаемость образца медицинской маски,
2
м ■ ч
; S - площадь образца
~ 2
медицинской маски, м2; t - время проведения эксперимента, ч;
г
4. Определение концентрации тяжелых металлов, мигрирующих из медицинских масок в воду.
Для определения концентрации миграции Cd, Pb, Zn и ^ из образцов масок применялся методом инверсионной вольтамперометрии. Для реализации метода использовался анализатор вольтамперометрический АВА-3 (г. Санкт-Петербург), оснащенный углеситалловым индикаторным электродом, хлоридсеребряным электродом сравнения и платиновым вспомогательным электродом. Из образцов масок вырезались пробы площадью 12 см2, которые затем выдерживались в течение 2 ч в 20 см3 деионизированной воде. Условия определения концентрации тяжелых металлов описаны в работах [8, 9].
Результаты исследования и их обработка
Результаты определения воздухопроницаемости, гигроскопичности и паропроницаемости образцов медицинских масок представлены в таблице 4, а также на рисунках 1-3.
Таблица 4 - Результаты проведения экспе римента
№ образца Воздухопроницаемость, 3 дм см2 • с Гигроскопичность, % Паропроницаемость, —г— м • ч
1 81,73 0,076 103,4
2 136,56 0,115 95,2
3 710,60 0,181 107,7
4 479,40 0,184 101,6
5 257,73 0,313 100,8
6 451,63 0,283 104,2
7 67,56 0,229 103,7
Номер образца
Рисунок 1 - Результаты определения воздухопроницаемости образцов медицинских масок
Номер образца
Рисунок 2 - Результаты определения гигроскопичности образцов медицинских масок
Рисунок 3 - Результаты определения паропроницаемости образцов медицинских масок
Как видно из таблицы 4 и рисунка 1 наибольшими значениями воздухопроницаемости обладают образцы № 3 (710,6 дм3/(с-см2)), № 4 (479,4 дм3/(с-см2)) и № 6 (451,63 дм3/(с-см2), а наименьшим - образец № 7 (67,56 дм3/(с-см2)). Наибольшей гигроскопичностью обладает образец № 5 (0,313 %), наименьшей - образец № 1 (0,076 %) (таблица 4, рисунок 2). Максимальная паропроницаемость обнаружена у образца № 3 (107,7 г/м2-ч), минимальная - у образца № 2 (95,2 г/м2-ч) (таблица 4, рисунок 3).
Опираясь на полученные данные можно сделать вывод о том, что значения показателей гигроскопичности и паропроницаемости у всех образцов схожи. Более существенно образцы медицинских масок отличаются по значению показателя воздухопроницаемости, который может использоваться для определения комфортности для ношения медицинских масок. Таким образом, наиболее комфортной в ношении медицинской маской является образец № 3 (Витерра), поскольку показатели воздухопроницаемости и паропроницаемости являются наибольшими из всех образцов. Наименее комфортными для носки являются образцы № 1 (Melitina) и № 7 (ИП «Твилайм»), чьи показатели воздухопроницаемости являются наиболее низкими.
Вместе с тем, как отмечалось выше, высокие значения гигиенических показателей, вероятней всего, приведут к снижению свойств маски, как средства защиты от проникновения вирусов и бактерий.
Результаты определения концентрации миграции тяжелых металлов ^п, Cd, Pb и в пересчете на 1 маску представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Результаты определения концентрации миграции тяжёлых металлов в пробу из медицинской маски_
Номер образца Концентрация в пробе, мг/дм3
Zn Cd Pb Cu
1 13,86 1,26 3,08 18,21
2 24,08 14,14 2,10 9,10
3 17,08 8,54 20,58 4,90
4 16,10 10,92 1,82 4,76
5 20,72 4,76 12,18 16,38
6 11,90 33,60 4,90 1,54
7 91,14 1,26 23,80 35,98
Наибольшее количество цинка (91,14 мг/дм3), свинца (23,6 мг/дм3) и меди (35,98 мг/дм3), а также суммарное количество металлов мигрировало из образца маски №7 (ИП «Твилайм»). Максимальная концентрация миграция кадмия (33,6 мг/дм3) обнаружена при анализе образца маски №6 (Senso). Следует отметить, что свинец и кадмий относятся к токсичным элементам.
Наименьшее суммарное количество металлов мигрировало из образцов масок №1 (Melitina) и №4 (ИП Саватников М.А.); минимальная концентрация миграции Cd (1,26 мг/дм3) обнаружена при исследовании образца медицинской маски №1 (Melitina), а Pb (1,82 мг/дм3) -образца №4 (ИП Саватников М.А.).
Выводы
1. У всех исследованных образцов медицинских масок значения гигиенических показателей гигроскопичности и паропроницаемости существенно не различаются и составляют соответственно (0,076 - 0,313) % и (95,2 - 107,7) г/м2-ч.
2. Значение гигиенического показателя воздухопроницаемость у исследованных образцов медицинских масок составляет (67,56 - 710,60) дм3/см2-с. Показатель воздухопроницаемости может быть использован для определения комфортности ношения медицинских масок. Вместе с тем, высокие значения гигиенических показателей, вероятней всего, приведут к снижению свойств маски, как средства защиты от проникновения вирусов и бактерий.
3. При выдерживании образцов масок в условиях, имитирующих эксплуатационные (в течение 2 часов в деионизированной воде) в модельную среду мигрируют Zn, Cd, Pb и Cu из всех исследованных образцов масок. Наибольшие значения концентраций миграции составили, мг/дм3: цинка - 91,14; свинца - 23,6; кадмия - 33,60; меди - 35,98.
4. При ношении масок в условиях повышенной влажности и низких значений показателя гигроскопичности материала возникает высокая вероятность миграции и попадания в организм человека тяжелых металлов, таких как цинк, кадмий, свинец и медь.
5. На территории ЕАЭС пока не введен в действие единый стандарт, в котором были бы регламентированы требования к гигиеническим показателям, а также показателям химико-токсикологической и бактериологической безопасности медицинских масок. По мнению авторов, поскольку в последние годы значительно увеличились масштабы
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
применения медицинских масок не только в условиях стационара, но и в повседневной жизни, существует необходимость разработки стандарта, устанавливающего требования качества и безопасности медицинских масок, методов контроля, а также правил утилизации изделий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сайганов С.А. Опыт организации мер по предотвращению распространения новой коронавирусной инфекции среди обучающихся образовательной организации, проживающих в общежитиях / С.А. Сайганов // Профилактическая и клиническая медицина - 2020. - No3 (76). - С. 4-10.
2. Буркова В.Н. Медицинская маска как средство индивидуальной и коллективной защиты в условиях пандемии COVID-19 (кросс-культурные аспекты) / В.Н. Буркова, Ю.Н. Феденюк //Вестник антропологии. - 2020. - No3 (51). - С. 74-85.
3. Иванов В.А. Маски - индивидуальные средства защиты от воздушно-капельных инфекций / В.А. Иванова, Ю.С. Часовкая //Интегративные тенденции в медицине и образовании. - 2020. - С. 47-53.
4. U. Butz. Rückatmung von Kohlendioxid bei Verwendung von Operationsmasken als hygienischer Mundschutz an medizinischem Fachpersonal: дис. канд. мед. наук. - Мюнхен, 2004. - С.32-43.
5. Гапонова, Т.А., Садовский, В.В. Исследование водопоглощения полушерстяных камвольных тканей в зависимости от их волокнистого состава и структуры / Т.А. Гапонова,
B.В. Садовский, Л.О. Братченя // Вестник Витебского государственного технологического университета. - 2019. - № 2 (37). - С. 21-27.
6. Гапонова, Т.А., Садовский, В.В. Исследование влияния влаги на усадку полушерстяных камвольных тканей / Т.А. Гапонова, В.В. Садовский, Л.О. Братченя // Потребительская кооперация. - 2019. - № 4 (67). - С. 60-64.
7. Матвейко, Н.П., Брайкова, А.М. Товароведение и экспертиза пластических масс и химических товаров / Н.П. Матвейко, А.М. Брайкова // Учебно-методическое пособие / Минск, 2008.
8. Брайкова, А.М., Гапонова, Т.А. Контроль показателей безопасности картофеля / А.М. Брайкова, Т.А. Гапонова, В.В. Садовский // Потребительская кооперация. - 2022. - № 1 (76). -
C. 40-43.
9. Матвейко, Н.П., Брайкова, А.М. Исследование миграции тяжелых металлов из школьных тетрадей / Н.П. Матвейко, А.М. Брайкова, Н.А. Циркунова // Вестник Витебского государственного технологического университета. -2019. - № 2 (37). - С. 89-96.
