CC BY
8
Проблемы здоровья и экологии/Health and Ecology Issues 2021; 18(2): 119-125
УДК 613.633:679.867.6
https://doi.org/10.51523/2708-6011.2021-18-2-17
Комплексная гигиеническая оценка пылевого фактора в производстве асбестоцементных изделий
© Е. А. Гутич
Научно-практический центр гигиены, г. Минск, Республика Беларусь
РЕЗЮМЕ
Цель исследования: провести комплексные гигиенические исследования пылевого фактора в производстве асбестоцементных изделий и установить наличие связи между содержанием респирабельных волокон и массовой концентрацией взвешенных частиц для актуализации методологии оценки воздуха рабочей зоны, содержащего минеральные волокнистые аэрозоли.
Материалы и методы. Проведен анализ массовых концентраций пыли и содержания респирабельных волокон в воздухе рабочей зоны, морфологических особенностей пылевого аэрозоля. Результаты.. Содержание пыли в воздухе рабочей зоны по показателям массы взвешенных частиц не превышает гигиенических нормативов и колеблется от 0,20 ± 0,004 мг/м3 до 1,47 ± 0,085 мг/м3, а содержание респирабельных волокон составляет от 0,20 ± 0,044 вол/см3 до 1,13 ± 0,204 вол/см3. Установлено наличие положительной корреляционной связи умеренной силы между концентрацией респирабельных волокон и концентрацией массы взвешенных частиц.
Заключение. Микроскопия препаратов образцов пыли позволяет определить характерную для различных стадий технологического процесса морфологическую картину. Существует положительная корреляционная связь умеренной силы между концентрацией респирабельных волокон в воздухе рабочей зоны и концентрацией взвешенных частиц, но полученные модели зависимости способны объяснить до 49,3 % вариации концентрации респирабельных волокон на основании концентрации массы взвешенных частиц, что не позволяет использовать их для пересчета одних величин в другие.
Ключевые слова: асбест, хризотил, асбестоцементные изделия, промышленные аэрозоли, воздух рабочей зоны, условия труда, профессиональный риск.
Конфликт интересов: автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Источники финансирования: исследование проведено без спонсорской поддержки.
Для цитирования: Гутич ЕА. Комплексная гигиеническая оценка пылевого фактора в производстве
асбестоцементных изделий. Проблемы здоровья и экологии. 2021;18(2):119-125.
о^/10.51523/2708-6011.2021-18-2-17
Comprehensive hygienic assessment of the dust factor in the asbestos cement manufacturing industry
© Katsiaryna A. Hutsich
Scientific Practical Centre of Hygiene, Minsk, Belarus
ABSTRACT
Objective: to conduct comprehensive hygienic studies of the dust factor in the asbestos cement manufacturing industry and to determine the presence of a relationship between the content level of respirable fibres and the mass concentration of suspended particles in order to actualize the methodology of the assessment of the air of a working area containing mineral fibrous aerosols.
Materials and methods. The mass concentrations of dust and the content level of respirable fibres in the air of the working area and the morphological characteristics of dust aerosol were analyzed.
Results. The content of dust in the air of the working area in terms of the mass measurements of suspended particles does not exceed the hygienic standards and ranges from 0.20 ± 0.004 mg/m3 to 1.47 ± 0.085 mg/m3, and the content level of respirable fibres is from 0.20 ± 0.044 f/cm3 to 1.13 ± 0.204 f/cm3. The presence of a positive correlation of moderate strength between the content level of respirable fibres and the mass concentration of suspended particles has been found.
Conclusion.. The microscopy of the preparations of dust samples makes it possible to determine a morphological picture which is characteristic for various stages of the technological process. There is a positive correlation
2021; 18(2): 119-125 Проблемы здоровья и экологии/Health and Ecology Issues
of moderate strength between the content level of respirable fibres in the air of the working area and the concentration of suspended particles. However, the obtained patterns of dependence are capable of accounting up to 49.3 % of the variations of respirable fibres on the basis of the mass concentration of suspended particles, which does not make it possible to use them for the conversion of the values.
Key words: asbestos, chrysotile, asbestos cement products, industrial aerosols, air of working area, working conditions, occupational risk.
Conflict of interests: author declares no conflict of interest. Funding: study conducted without sponsorship.
For citation: Hutsich KA. Comprehensive hygienic assessment of the dust factor in the asbestos cement manufacturing industry. Health and Ecology Issues. 2021;18(2):119-125. (In Russ.). https://doi. org/10.51523/2708-6011.2021-18-2-17
Введение
Промышленные аэрозоли являются одним из наиболее значимых факторов профессионального риска здоровью, и среди них особое место занимают аэрозоли минеральных волокон [1-3]. К наиболее распространенным видам таких аэрозолей относят силикатсодержащие пыли (асбест), пыль искусственных минеральных волокон (стекловолокно, искусственные минеральные ваты — шлаковая, базальтовая и др.).
Отдельные виды асбеста являются причиной профессиональной онкологии, в том числе могут обусловливать до 90 % всех случаев злокачественной мезотелиомы, что стало основанием для запрета его использования во многих странах мира [4, 5]. Однако в ряде стран, в том числе и в Республике Беларусь, при производстве асбестоцементных изделий (АЦИ) применяется хризотиловый асбест, не обладающий выраженной канцерогенной активностью, и решение проблемы безопасности при его использовании основывается на разработке и внедрении комплексных профилактических мероприятий, предусматривающих, в первую очередь, поддержание концентрации аэрозоля в воздухе рабочей зоны на гигиенически допустимом уровне.
Существовавшие до недавнего времени в Республике Беларусь подходы к гигиеническому нормированию и оценке аэрозолей минеральных волокон в воздухе рабочей зоны не учитывали всех особенностей их биологического действия по сравнению с другими видами фиброгенной пыли, так как основаны на определении только массы пыли без учета респирабельной фракции волокон, определяющих канцерогенное действие данного аэрозоля. Поэтому данные о содержании респирабельных волокон в воздухе рабочей зоны предприятий по производству асбестоцементных изделий отсутствуют, что не позволяет провести комплексную оценку пылевого фактора, а также ограничивает возможности сравнения профессионального
риска, связанного с их воздействием, с результатами, полученными в других странах.
Вышеизложенное определяет необходимость совершенствования оценки пылевого фактора и разработки подходов к гигиенической оценке воздуха рабочей зоны, загрязненного аэрозолями минеральных волокон, предусматривающих одновременный учет респирабельной фракции пыли, определяющей канцерогенные риски, и общей массы взвешенных частиц, определяющей их фи-брогенный потенциал.
Цель исследования
Провести комплексные гигиенические исследования пылевого фактора в производстве асбестоцементных изделий и установить наличие связи между содержанием респирабельных волокон и массовой концентрацией взвешенных частиц для актуализации методологии оценки воздуха рабочей зоны, содержащего минеральные волокнистые аэрозоли.
Материалы и методы
Исследования выполнены на базе ведущего в Республике Беларусь производства АЦИ на основе хризотилового асбеста — ОАО «Красносельскстройматериалы».
Для оценки пылевого фактора проведен анализ массовых концентраций пыли и содержания респирабельных волокон в воздухе рабочей зоны производства асбе-стоцементных изделий. Исследование загрязнения воздуха рабочей зоны по массе взвешенных частиц проведено при помощи гравиметрического метода оценки содержания аэрозолей, обладающих фиброгенным действием [6]. Пробоподготовка и оптическая микроскопия образцов для определения количества респирабельных волокон проводилась с использованием общих международных подходов, предложенных ВОЗ [7], Национальным институтом охраны труда
Проблемы здоровья и экологии/Health and Ecology Issues 2021; 18(2): 119-125
США [8], Управлением по вопросам охраны здоровья, техники безопасности и охраны труда Великобритании [9], Научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом асбестовой промышленности (Российская Федерация) [10].
Гармонизированная схема отбора проб воздуха включала одновременный отбор шести проб на мембранные многослойные фильтры из смеси эфиров и нитрата целлюлозы для последующего микроско-пирования и определения количества ре-спирабельных волокон в пробе и трех проб на фильтры аэрозольные АФА-ВП20 для определения навески всей массы пыли. Отбор проб на мембранные фильтры проводился со скоростями: 0,5 л/мин, 1 л/мин, 2 л/мин, 3 л/мин, 4 л/мин, 5 л/мин, а отбор проб на фильтры аэрозольные АФА-ВП-20 со скоростью 20 л/мин. Всего отобрано 77 проб для определения количества респирабельных волокон и 231 проба — для определения массовых концентраций пыли.
Для микроскопии подготовленных препаратов использовали фазово-контрастный метод и программное обеспечение для визу-
ализации изображения с возможностью выполнения линейных измерений объектов.
Статистическая обработка и анализ полученных данных проводились с использованием пакета статистических программ «Statistica», 13. Для анализа связи между признаками использовали корреляционный анализ с расчетом коэффициентов корреляции. Для построения моделей зависимости признаков использовали линейный регрессионный анализ и методы нелинейного анализа. Результаты исследования считали достоверными при вероятности безошибочного прогноза не менее 95,5 % (р < 0,05).
Результаты и обсуждение
Проведенные исследования позволили установить, что содержание волокон хризо-тилового асбеста в воздухе рабочей зоны по показателям массы взвешенных частиц не превышает гигиенических нормативов и колеблется от 0,20 ± 0,004 мг/м3 на рабочем месте стропальщика до 1,47 ± 0,085 мг/м3 — на рабочем месте дозировщика асбеста (таблица 1).
Таблица 1. Массовая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны
Наименование рабочего места n мг/м3
М ± m min-max
Р. м. дозировщика асбеста 75 1,47 ± 0,085 0,44-1,89
Р. м. машиниста трубной машины 78 0,27 ± 0,025 0,16-0,63
Р. м. смесительщика 33 0,85 ± 0,113 0,27-1,11
Р. м. стропальщика 39 0,20 ± 0,004 019-0,23
Р. м. токаря по обработке асбестоцементных изделий 6 0,52 ± 0,003 0,51-0,53
В целом, анализ результатов микроскопии показал, что пыль в воздухе рабочей зоны характеризуется полидисперсным составом, частицы имеют различную окраску — от светлых тонов до непрозрачных, имеют неправильную полиморфную форму (столбики, кубы, кристаллы, чешуйки, волокна), с неровными, часто заостренными краями. Волокна асбеста выглядят подсвеченными в фазовом контрасте, представлены одиночными волокнами и располагаются пучками, часто прикреплены к зернистым частицам.
Морфологический анализ препаратов образцов пыли, отобранных из воздуха рабочей зоны цеха, также позволил выявить характерные особенности образования пылевого фактора на различных стадиях технологического процесса. Исследованные препараты, полученные из образцов пыли на рабочем
месте дозировщика асбеста, характеризуются наличием большого количества крупных зернистых частиц неправильной формы, покрывающих значительную часть поля зрения, а также волокон хризотила различных размерностей (рисунок1).
Данные особенности морфологической картины обусловлены стадией технологического процесса — дозирование асбеста, которая сопровождается интенсивным пы-леобразованием при расшивке мешков и заполнении дозаторов. На данной стадии производственного процесса в воздухе рабочей зоны обнаруживаются и наибольшие значения среднесменной концентрации взвешенных частиц, определяемых гравиметрическим методом. Высокая загрузка фильтра неволокнистыми пылевыми частицами обусловливает необходимость учета данного фак-
2021; 18(2): 119-125 Проблемы здоровья и экологии/Health and Ecology Issues
та при отборе проб и снижения общих объемов протягиваемого через фильтр воздуха для лучшей визуализации поля зрения при подсчете респирабельных волокон на препарате.
Препараты, полученные при отборе проб воздуха на рабочем месте смесительщика, характеризуются меньшим количеством крупных зернистых частиц, однако в образцах обнаруживается большое количество мелких зерен пыли, которые также покрывают значительную площадь поверхности фильтра (рисунок 2).
Рисунок 1. Препарат образца витающей пыли, отобранного из воздуха рабочей зоны дозировщика асбеста (объем пробы — 150 л, увеличение: *400)
Количество зернистых частиц на препаратах, полученных из образцов пыли на рабочем месте машиниста трубной машины, также было значительным (рисунок 3).
Рисунок 3. Препарат образца витающей пыли, отобранного из воздуха рабочей зоны машиниста трубной машины (объем пробы — 150 л, увеличение:*400)
Кроме того, отмечаются неравномерные затемнения по всей поверхности фильтра, что, очевидно, связано со сменой технологического процесса на данном рабочем месте: в отличие от «сухого» пыления при растаривании мешков и получения смеси асбеста с цементом на рабочих местах дозировщика асбеста и смеси-телыцика, на этапе формирования асбестоце-ментных труб машинист имеет дело с влажной асбестоцементной массой, что не исключает пылеобразования, в том числе вторичного.
Препараты, полученные из образцов пыли на рабочем месте токаря по обработке асбестоцементных изделий, характеризуются большим количеством мелких непрозрачных частиц в поле зрения и неравномерными затемнениями по всей поверхности фильтра, что также связано с процессом обточки асбе-стоцементных изделий, сопровождающейся образованием большого количества мелких пылевых частиц (рисунок 4).
Рисунок 2. Препарат образца витающей пыли, отобранного из воздуха рабочей зоны смесительщика (объем пробы — 150 л, увеличение: *400)
Уменьшение содержания более крупных фракций пыли и увеличение количества более мелких пылевых частиц также связано с технологическим процессом: распушка асбеста и перемешивание его с цементом происходит в турбосмесителях (закрытый технологический процесс), и пылевыделение в воздух рабочей зоны в основном происходит при осуществлении контроля через специальные шлюзы, а также в результате перемешивания воздушных масс в открытом пространстве цеха и вторичного пылеобразования.
Рисунок 4. Препарат образца витающей пыли, отобранного из воздуха рабочей зоны токаря по обработке асбестоцементных изделий (объем пробы — 150 л, увеличение:*400)
Проблемы здоровья и экологии/Health and Ecology Issues 2021; 18(2): 119-125
Концентрация респирабельных волокон в трубной машины до 1,13 ± 0,204 вол/см3 — воздухе рабочей зоны цеха составила от 0,20 на рабочем месте смесительщика (таблица 2). ± 0,044 вол/см3 на рабочем месте машиниста
Таблица 2. Концентрация респирабельных волокон хризотила в воздухе рабочей зоны
Наименование рабочего места n вол/см3
М ± m min-max
Р. м. дозировщика асбеста 25 0,87 ± 0,083 0,35-1,61
Р. м. машиниста трубной машины 26 0,20 ± 0,044 0,06-1,14
Р. м. смесителъшдка 11 1,13 ± 0,204 0,20-2,37
Р. м. стропальщика 13 0,22 ± 0,066 0,04-0,78
Р. м. токаря по обработке асбестоцементных изделий 2 0,72 ± 0,133 0,59-0,85
Анализ зависимости концентрации респирабельных волокон от концентрации массы взвешенных частиц позволил установить наличие положительной корреляционной связи умеренной силы (г = 0,63, р < 0,001). Однако коэффициент детерминации линейной модели зависимости ^2) составляет 0,400. Это говорит о том, что доля вариации концентрации респирабельных волокон, которую способна объяснить данная модель на основании концентрации массы взвешенных частиц, составляет 40,0 % (рисунок 5).
2,6
2,4
Й
О п 2,2
w Я 2,0
о
ц S 1,8
i 1,4
<а 1,2
& а 1,0
Р. 0,8
1 0,6
& 0,4
ft
I 0,2
й
0,0
О ■
о о _и 1 Л
о ° 0 в о
о
0 о о ^^^^^ "
о о ^^ — о °
: s о 0 о о 0
о о о о
ос 0 о
1 118.
Концентрация взвешенных частиц, мг/м3
Рисунок 5. Линейная зависимость концентрации респирабельных волокон хризотила от среднесменной концентрации массы взвешенных частиц
Полученная с помощью линейного регрессионного анализа модель зависимости статистически значима ^ = 49,99, р < 0,001) и описывается уравнением:
у (вол/см3) = 0,167 + 0,545 х х (мг/м3) В результате нелинейной регрессии построена модель зависимости признаков с коэффициентом детерминации ^2) 0,493 (рисунок 6).
х д ч и
•8
a -S
а н я
5
X
6
к
0,0 0,2 0,4 ОЙ 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Концентрация массы взвешенных частиц, мг/м3
Рисунок 6. Модель нелинейной зависимости концентрации респирабельных волокон хризотила от среднесменной концентрации массы взвешенных частиц
Полученная модель нелинейной зависимости статистически значима ^ = 74,92, р < 0,001) и описывается уравнением:
у (вол/см3) = е-1,974 + 1,232 х х (мг/м3)
Заключение
Таким образом, проведенный анализ пылевого фактора в производстве строительных изделий на основе хризотилового асбеста позволил сделать следующие выводы.
Существует положительная корреляционная связь умеренной силы между концентрацией респирабельных волокон хризотила в воздухе рабочей зоны цеха асбестоцемент-ных изделий и концентрацией взвешенных частиц (г = 0,63, р < 0,001). Полученная с помощью линейного регрессионного анализа модель зависимости объясняет только 40,0 % вариации концентрации респирабельных волокон хризотила на основании концентрации массы взвешенных частиц, что не
0,0
0,2
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2021; 18(2): 119-125 Проблемы здоровья и экологии/Health and Ecology Issues
позволяет использовать данную модель для пересчета одних величин в другие.
Предложена нелинейная регрессионная модель зависимости концентрации респира-бельных волокон хризотила в воздухе рабочей зоны цеха асбестоцементных изделий и концентрацией взвешенных частиц с коэффициентом детерминации ^2) 0,493, однако использование полученного уравнения регрессии для пересчета концентраций также недостаточно надежно.
Микроскопия препаратов образцов пыли, отобранных из воздуха рабочей зоны цеха асбестоцементных изделий, позволяет
определить характерную для различных стадий технологического процесса морфологическую картину, что представляется важным при оценке потенциального профессионального риска пылевого воздействия у работников разных профессий производства АЦИ.
Полученные результаты, характеризующие различия дисперсионного состава пыли на различных этапах технологического процесса, могут быть использованы при проектировании санитарно-технических систем очистки воздуха разных участков технологической цепи производства АЦИ.
Список литературы
1. Wagner GR. Screening and surveillance of workers exposed to mineral dusts. Geneva: WHO; 1996. 68 p.
2. Mandrioli D, Schlunssen V, Adam B, Cohen RA, Colosio C, Chen W, et al. WHO/ILO work-related burden of disease and injury: Protocol for systematic reviews of occupational exposure to dusts and/or fibres and of the effect of occupational exposure to dusts and/or fibres on pneumoconiosis. Environ Int. 2018;119:174-185. https://doi.org/10.1016/j.envint.2018.06.005
3. Aleksynska M, Berg J, Foden D, Johnston H, Parent-Thirion A, Vanderleyden J. Working conditions in a global perspective. Luxembourg: Publications Office of the European Union; Geneva: International Labour Organization; 2019. 196 р.
4. Furuya S, Chimed-Ochir O, Takahashi K, David A, Takala J. Global asbestos disaster. Int J Environ Res Public Health. 2018 May;15(5):1000. https://doi.org/10.3390/ ijerph15051000
5. Gualtieri AF. Towards a quantitative model to predict the toxicity/pathogenicity potential of mineral fibers. Toxicol Appl Pharmac. 2018;361:89-98. https://doi. org/10.1016/j.taap.2018.05.012
6. Методические указания № 4436-87. Измерение концентрации аэрозолей преимущественно
фиброгенного действия: утв. М-вом здравоохранения СССР 18.11.1987. Москва, РФ; 1988. 28 с.
7. Determination of airborne fiber number concentrations. A recommended method by phase-contrast optical microscopy (membrane filter method). Geneva: WHO; 1997. 53 р.
8. Asbestos and other fibers by PCM: мethod 7400. In: National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). NIOSH Manual of Analytical Methods. 5th ed. [Electronic resource]. [Date of access: 2020 December 17]. Available from: https://www.cdc.gov/niosh/nmam/ pdf/7400.pdf
9. MDHS 59/2. Machine-made fibres. Airborne number concentration and classification by phase contrast light microscopy. In: Methods for the Determination of Hazardous Substances: guidance [Electronic resource]. [Date of access: 2020 December 4]. Available from: http:// www.hse.gov.uk/ pubns/mdhs /pdfs /mdhs59-2.pdf
10. МВИ М-1-2006. Методика выполнения измерений счетной концентрации волокон в атмосферном воздухе: утв. Ген. директором ОАО «Науч.-исслед. и проектно-конструкт. ин-т асбестовой промышленности». Асбест; 2006. 23 с.
References
1. Wagner GR. Screening and surveillance of workers exposed to mineral dusts. Geneva: WHO; 1996. 68 p.
2. Mandrioli D, Schlunssen V, Adam B, Cohen RA, Colosio C, Chen W et al. WHO/ILO work-related burden of disease and injury: Protocol for systematic reviews of occupational exposure to dusts and/or fibres and of the effect of occupational exposure to dusts and/or fibres on pneumoconiosis. Environ Int. 2018;119:174-85. https:// doi.org/10.1016/j.envint.2018.06.005
3. Aleksynska M, Berg J, Foden D, Johnston H, Parent-Thirion A, Vanderleyden J. Working conditions in a global perspective. Luxembourg: Publications Office of the European Union; Geneva: International Labour Organization; 2019. 196 p.
4. Furuya S, Chimed-OchirO, Takahashi K, David A, Takala J. Global asbestos disaster. Int J Environ Res Public Health. 2018;15(5):1000. https://doi.org/10.3390/ ijerph15051000
5. Gualtieri AF. Towards a quantitative model to predict the toxicity/pathogenicity potential of mineral fibers. Toxicol Appl Pharmac. 2018;361:89-98. https://doi. org/10.1016/j.taap.2018.05.012
6. Guidelines No 4436-87. Measurement of aerosol concentration with predominantly fibrogenic action:
approved by the USSR Ministry of Health on November 18, 1987. Moscow, RF; 1988. 28 p. (in Russ.)
7. Determination of airborne fiber number concentrations. A recommended method by phase-contrast optical microscopy (membrane fitter method). Geneva; 1997. 53 p.
8. Asbestos and other fibers by PCM: Method 7400. In: National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). NIOSH Manual of Analytical Methods. 5th ed. [Electronic resource]. [Date of access: 2020 December 17]. Available from: https://www.cdc.gov/niosh/nmam/ pdf/7400.pdf
9. MDHS 59/2. Machine-made fibres. Airborne number concentration and classification by phase contrast light microscopy. In: Methods for the Determination of Hazardous Substances: guidance [Electronic resource]. [Date of access: 2020 December 4]. Available from: http:// www.hse.gov.uk/ pubns/mdhs / pdfs /mdhs59-2.pdf
10. MVI M-1-2006. Methods for measuring the counting concentration of fibers in the atmospheric air: approved by the General Director of JSC «Scientific Research and the Design Institute for the Asbestos Industry». Asbest; 2006. 23 p. (in Russ.)
Проблемы здоровья и экологии/Health and Ecology Issues 2021; 18(2): 119-125
Информация об авторе / Information About the Author
Гутич Екатерина Андреевна, заведующий лабораторией гигиены труда, РУП «Научно-практический центр гигиены»; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1910-6556; e-mail: [email protected]
Katsiaryna A. Hutsich, Head of the Occupational Hygiene Laboratory, Republican Unitary Enterprise "Scientific Practical Centre of Hygiene"; ORCID: https://orcid. org/0000-0002-1910-6556; e-mail: [email protected]
Автор, ответственный за переписку / Corresponding author
Гутич Екатерина Андреевна Katsiaryna A. Hutsich
e-mail: [email protected] e-mail: [email protected]
Received / Поступила в редакцию 29.01.2021 Revised / Поступила после рецензирования 18.05.2021 Accepted / Принята к публикации 16.06.2021
