CC BY
6
ляется важным фактором профилактики ранней артериальной гипертензии у молодых людей в условиях Северо-Востока России.
Литература
1. Кривощеков С. Г., Грвбнева Н. Н. // Физиология человека. - 2000. - Т. 26, № 2. - С. 93-98.
2. Макарова В. И., Избенко Н. Л. // Экология человека. - 2000. - № 3. - С. 51-53.
3. Манолова А., Дойчинова А. // JAERI-Res. [Rept]. — 2000. - № 007. - С. 39-42.
4. Рабцун И. А., Сидлвцкая И. В., Мордовии В. Ф. и др. // Профилактика заболеваний и укрепление здоровья. - 2000. - № 2. - С. 14-17.
5. Рогачевская О. В., Евдокимов В. Г. // Гиг. и сан. — 1999. - № 5. - С. 36-40.
Поступила 01.07.03
Summary. The age-related changes in anthropometric and cardiovascular parameters have been studied in young persons aged 10-19 years who live in Magadan. The children and adolescents who do not go in for sports show more irregular yearly increments in their height and body weight. Those who go in for sports display lower average heart rate and systolic blood pressure (SBP). Among the young males (aged 16-19 years) who do not go in for sports, 15% had a SBP of 140 mm Hg or higher while only 3% of the athletes had this pressure. It is concluded that going in for sports is an important factor of prevention of early arterial hypertension in young people living in North-Eastem Russia.
Профилактическая токсикология и гигиеническое нормирование
© С. В. ПЕТРИН, Л. С. ПЕТРИНА. 2004 УДК 613.63:546.451-099-084:614.8
С. В. Петрин, Л. С. Петрина
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КРИТЕРИЕВ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ АВАРИЯХ В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ БЕРИЛЛИЕМ
Российский федеральный ядерный центр — ВНИИ экспериментальной физики, г. Саров
Бериллий — вещество с уникальными свойствами. Благодаря этому он широко используется в атомной и космической технике. В то же время бериллий в виде паров, мелкодисперсной пыли, окислов обладает исключительно большой токсичностью. Поэтому, если при нормальных условиях работы с деталями из металлического бериллия в условиях опасных производственных объектов и не возникает особых проблем, они возможны в аварийных ситуациях (например, при пожарах, приводящих к окислению бериллия). При этом происходит выброс окиси бериллия в окружающую среду и накопление ее в почве (с последующим пылени-ем), что может быть источником токсической опасности для людей.
Необходимо отметить, что в нашей стране критериев безопасности работ с токсичными веществами при аварийных ситуациях, приводящих к опасным воздействиям на людей, как указывалось в работе [12], до недавнего времени не было. В работе [6] отмечалось, что такие исследования начаты лишь в последние годы. В частности, к настоящему времени для анализа опасности аварийных ситуаций при работах с металлическим бериллием (с угрозой разовых выбросов окиси бериллия в окружающую среду) критериев безопасности не выработано.
Высокая токсичность бериллия и его соединений (относится к 1-му классу токсической опасности) зависит от степени дисперсности применяемых соединений, растворимости их в воде, пути попадания в организм. Наиболее выраженные клинические проявления наблюдаются со стороны органов и тканей, через которые бериллий попадает в организм: верхние дыхательные пути, легкие, кожные покровы и слизистые оболочки глаз. Наиболее токсичны растворимые соли бериллия и не-
растворимые мелкодисперсные соединения (при размере частиц менее 1 мкм). Растворимые соединения бериллия вызывают острые поражения, нерастворимые и малорастворимые — развитие хронических форм поражения [7]. Не исключено, что частицы субмикронного размера по своей биологической эффективности будут приближаться к аэрозолям, находящимся в ингалируемом воздухе в ионизированном состоянии. Об этом говорят единые минимально действующие концентрации для растворимых соединений и мелкодисперсной окиси бериллия [2].
Ингаляционный путь поступления бериллия наиболее опасен, так как даже при небольших концентрациях в атмосфере, учитывая большой объем вдыхаемого воздуха и большую площадь поверхности дыхательных путей (~ 70 м2), в организм может поступить значительное количество бериллия.
Под воздействием бериллия изменяется иммунобиологическое состояние организма, а также активность многих ферментов из-за конкурентных (иногда антагонистических) отношений бериллия с ионами двухвалентных металлов (Са, Мп
и др.).
При остром отравлении заболевание протекает либо по типу "литейной лихорадки" (в течение 2— 3 сут), либо по типу вялотекущего пневмонита (от 8 сут до 6—8 нед при осложнениях) [2]. В некоторых случаях после непродолжительной работы с нерастворимыми соединениями бериллия только через многие годы развивались тяжелые грануле-матозные поражения легких [7].
Выделяется бериллий длительно, в основном через почки, обнаруживается в легких и костях через много лет после прекращения работы с ним [5, 9]. При этом отмечена более высокая концентрация бериллия в нижних долях легких и малая тен-
денция к перераспределению его из легких в другие ткани [2, 9].
Для определения количества оксида бериллия в организме, которое приводит к нарушению здоровья и смерти, необходимо учитывать процессы его поступления и выведения из организма. Эти процессы хорошо изучены для радионуклидов (например, бериллия-7, 10, плутония, кюрия и др.) [9]. С точки зрения биологического выведения этих элементов из организма примечательно то, что они образуют мелкодисперсные труднорастворимые соединения (окислы) и имеют сходные механизмы выведения. Радионуклиды, поступившие в организм, ведут себя так же, как стабильные изотопы, отличия связаны с их распадом [4].
Международной комиссией по радиационной защите была принята легочная модель, на которой прослеживаются отложение, задержка, перемещение и выведение радионуклидов из организма [9]. Из этой модели ясно, что 0,8 (т. е. 80%) от поступивших в организм нерастворимых частиц выводится в среднем за несколько дней. Для оставшихся в организме частиц биологический период полувыведения (Тг) составляет несколько лет (в основном из нижних отделов легких). Для поступившего в организм бериллия доли со значениями 0,8 и 0,2 удерживаются с Т6, равным 15 (Т61) и 1500 (Т62) сут соответственно.
Рассмотрим, какие хронические накопления бериллия в легких работающих (с учетом механизмов выведения из организма) соответствуют установленным ПДКрз.
Исходя из условия равновесного поступления бериллия в организм ингаляционным путем и его выведения из организма, можно получить соотношение
м= 6,Зм3ПДКрз
0,8 • 0,693 + 0,2 • 0,693 '
где 6,3 м3 — объем вдыхаемого воздуха за рабочую смену (в среднем ( = 7 ч) и, следовательно, за сутки.
Подставляя известные значения ПДКр, = 0,001 мг/м3 [3], Т61 = 15 сут, Т62 = 1500 сут, получаем М = 0,170 мг.
Итак, ПДКр:> соответствует накопление 170 мкг бериллия в организме у персонала в результате хронического поступления. Оно не вызывает заболевания или отклонения в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений (по этому принципу устанавливаются значения ПДК?3). Здесь важно, чтобы разовое поступление бериллия в легкие не приводило к другим патологиям вследствие иного механизма воздействия и чтобы у сотрудников не наблюдалось специфической чувствительности к бериллию. Если такая повышенная чувствительность наблюдается, соответствующие работники должны выводиться из производства бериллия.
При хронической ингаляции растворимых соединений и окиси бериллия на различные виды животных и человека минимально действующая концентрация равна 0,003 мг/м3 [2]. Накопление бериллия при хроническом его поступлении инга-
ляционным путем при этой концентрации будет составлять 510 мкг. Значение ПДКрз установлено, таким образом, с трехкратным запасом против порога чувствительности при хроническом поступлении бериллия в организм. При хроническом воздействии аэрозолей окиси бериллия в концентрациях, превышающих ПДКрз в 5 раз и более, в первые годы четко проявляется токсическое действие, которое затем становится менее выраженным, но после десятилетней работы усугубляется [7]. Это также подтверждает правильность нашей оценки порога чувствительности организма человека к хроническим поступлениям бериллия через легкие.
Опасность хронических поступлений бериллия в организм людей заключается еще и в том, что после прекращения контакта с бериллием в отдаленные сроки на фоне субъективного общего благополучия происходят изменения в легких, развиваются гранулемы, фиброзы, доброкачественные и злокачественные опухоли. В опытах на крысах, кроликах и обезьянах развитие опухолей наблюдалось при хроническом воздействии бериллия, содержащемся в воздухе в концентрации 0,04—0,6 мг/м3 [2]. В пересчете с животных с учетом коэффициентов видовой выносливости Ю. Р. Рыболовлева [10] (если допустить, что соотношение сохраняется и для летальных концентраций) получаем соответствующее значение для человека, равное 0,009 мг/м3. Таким образом, опухоли развиваются уже при хроническом превышении ПДКрз в 9 раз и минимально действующей концентрации при хроническом воздействии в 3 раза. Накопление бериллия в организме в этом случае составляет 1,5 мг.
Учитывая ПДКСС = 0,00001 мг/м3 для бериллия в атмосферном воздухе согласно [3], можно рассчитать безопасное накопление бериллия в организме отдельных лиц для населения (при периоде ежесуточного поступления 24 ч). Оно составляет 5,8 мкг и сравнимо с естественным его содержанием в организме людей (среднее содержание бериллия в организме человека составляет 11 мкг, а в легких — до 2,5 мкг [7]).
В случае аварий (разового поступления соединений бериллия в организм человека) в качестве меры ущерба (риска поражения людей) выступает летальный исход. Пороговое значение интенсивности опасного воздействия, как правило, задается при вероятности летального исхода 50%. Оно определяет размер зоны, нахождение в которой в момент аварии может повлечь гибель большей части людей.
Негативное воздействие поражающих факторов на людей в общем случае носит вероятностный характер, что связано прежде всего с различной степенью физиологической устойчивости различных индивидуумов к вредным внешним нагрузкам. Таким образом, одна и та же нагрузка (токсодоза) может вызвать последствия различной степени тяжести у различных людей подобно тому, как для разных людей различна вероятность ракового заболевания при получении одинаковой дозы радиации. Это обстоятельство приводит к некоторой неопределенности при выборе критериев безопасности на случай возникновения аварий при работах с токсичными веществами.
В литературе имеется крайне мало сведений количественного порядка о токсичности бериллия и
Параметры, характеризующие опасность хронического и разового поступления окиси бериллия в организм человека ингаляционным путем
Показатель
Последствия
При хроническом воздействии
Накопление бериллия в организме, мг
0,0058 (население при ПДКСС.1Т) Отсутствуют 0,17 (персонал при ПДЕС,,,) Отсутствуют у большинства
сотрудников
0,51 Порог чувствительности
1,5 Возможны новообразования
(рак и т. п.)
При одноразовом воздействии
Токсодоза, мг 0,18 6,5 50
Порог чувствительное™ Острое отравление Смерть в 50% случаев
его соединений, а экспериментальные данные часто противоречат друг другу.
В работе [1] приводятся данные американских авторов, согласно которым 0,1 мг/м3 сульфата бериллия уже через 72 ч вызывает острое отравление, т. е. острое отравление возникает при разовом поступлении в организм человека ингаляционным путем следующего количества бериллия:
Limac = 0,1 мг/м3 -72-60 мин -0,015 м3/мин = 6,5 мг.
Данная оценка, возможно, несколько консервативна, так как она получена для сульфата бериллия, а не для окиси бериллия.
В работе [11] вводится понятие зоны острого
действия Z1C = jj^ . Limac в данном случае пороговая концентрация, ведущая к острому отравлению, а СЬ50 — смертельная концентрация токсического вещества при его 6-часовом воздействии на организм. Если выполняется такое же соотношение для токсодоз, то Zac = . Для веществ 1-го
Limx
класса опасности Zac ~ 6. Тогда можно сделать первую оценку значения смертельного поступления бериллия в легкие: LDS0 = 6,5 мг - 6 = 39 мг.
По нашим оценкам, сульфат бериллия наиболее близок по токсическим свойствам к окиси бериллия.
Для сульфата бериллия (BeS04) есть данные по летальным концентрациям для разных животных. В работе [5] описан хронический эксперимент (= 100 дней) на крысах по ингаляции сульфата бериллия, в котором 50 мг/м3 вызывало гибель большинства животных; в работе [8] эта же концентрация называется абсолютно смертельной при 6-часовом воздействии. По всей видимости, это все-таки летальная концентрация, вызывающая гибель 50% животных. С учетом коэффициентов видовой выносливости Ю. Р. Рыболовлева рассчитаем Ка (константа биологической активности) для класса млекопитающих и LD50 для человека. Для мышей получим Ка = 3,20/50 = 0,064, для крыс — Ка = 0,072, для морских свинок — Ка = 0,053, для кроликов — Ка = 0,04, для собак — Ка = 0,028. Среднее значение Ка для класса млекопитающих 0,051 м3/мг. Смертельная концентрация сульфата
бериллия при 6-часовом воздействии для человека
0.57.0,051 = 11,18 мг/м3. Отсюда LDS0= 11,18 мг/м3-6-60 мин-0,015 м3/мин = 60,37 мг. Выше мы получили оценку, которая в 1,5 раза ниже этого значения. Таким образом, можно предположить, что для бериллия значение LD50 при однократном поступлении в организм ингаляционным путем находится на уровне 50 мг. Возможно, данная оценка имеет консервативный характер из-за недостаточной информации в литературе.
Минимальная действующая концентрация при однократной часовой ингаляции растворимых соединений и окиси бериллия, обнаруженная по действию на структуры легких и развитию аутоаллер-гии, для разных видов животных равна 0,2 мг/м3 [2]. Тогда минимально действующая токсодоза (порог чувствительности) при однократном воздействии равна 0,2 мг/м3 • 60 мин • 0,015 м3/мин = 0,180 мг = 180 мкг. Интересно отметить, что порог чувствительности организма при хроническом поступлении бериллия в организм почти в 3 раза выше такового при однократном поступлении. Это, очевидно, связано с разными механизмами воздействия бериллия, распределенного во всем организме, и бериллия, попавшего в легкие, а также с выведением бериллия из организма при хроническом поступлении.
Для наглядности полученные выше результаты в обобщенном виде представляем в таблице.
По нашему мнению, полученные значения параметров позволяют выработать критерии безопасности в случае возникновения аварий при работе с металлическим бериллием.
Литература
1. Безопасность труда при работе с бериллием и его сплавами / Акопов И. А., Бобрищев-Пушкин Д. М., Прокофьева А. К. и др. — М., 1964.
2. Бериллий. Токсикология, гигиена, профилактика, диагностика и лечение бериллиевых поражений: Справочник / Под ред. А. И. Бурназяна и др. — М., 1985.
3. Беспамятное Г. П., Кротов Ю. А. ПДК химических веществ в окружающей среде: Справочник. — J1., 1985.
4. Василенко И. Я. Токсикология продуктов ядерного деления. — М., 1999.
5. Вредные вещества в промышленности / Под ред. Н. В. Лазарева, И. Д. Гадаскиной. — Л., 1977. — Т. 3.
6. Катульский Ю. Н. // Гиг. и сан. — 2001. — № 6. — С. 66-68.
7. Клиника острых и хронических поражений бериллием / Под ред. А. И. Бурназяна. — М., 1983.
8. Козлов В. М., Туровский В. Д. Бериллий. Токсикология, клиника поражений, гигиена труда. — М., 1962.
9. Радионуклиды и производственная деятельность человека: Справочник / Под ред. Л. А. Булдакова,
B. С. Капистратовой. — М., 1997.
10. Рыболовлев 10. Р., Рыболовлев Р. С. // Докл. АН СССР. - 1979. - Т. 247, № 6. - С. 1513-1516.
11. Саноцкий И. В., Уланова И. П. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений. — М., 1975.
12. Таубкин И. С. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях — М., 1997. — Вып. 4. —
C. 50-87.
Поступила 17.04.03
S u m m а г у. The paper systematizes experimental studies evaluating the toxicity of béryllium compounds. The param-eters required to choose safety criteria when accidents occur while working with metallic béryllium are determined.
