Канцерогены

Канцерогенные факторы, воздействие которых обусловлено профессиональной деятельностью, называются производственными канцерогенами, или канцерогенными производственными факторами. К ним относятся:

• Соединения и продукты, производимые и используемые в промышленности: асбесты, неорганические соединения мышьяка, продукты перегонки и фракционирования каменного угля, в том числе деготь, пек, креозот, антраценовое масло и др., бериллий и его соединения, бензол и др.

• Производственные процессы: деревообрабатывающее и мебельное производство с использованием фенолформальдегидных и карбамид-формальдегидных смол в закрытых помещениях; производство кокса, переработка каменноугольной и сланцевой смол, газификация угля; производство резины и резиновых изделий, технического углерода и т.п.

• Канцерогенные бытовые и природные факторы - алкогольные напитки, радон, сажи бытовые, табачный дым, нюхательный табак, солнечная радиация.

Бластомогенное действие канцерогенных веществ на организм проявляется как при постоянном, так и при длительном контакте с ними. Профессиональный рак кожи чаще всего локализуется на

открытых частях тела и возникает в результате воздействия химических веществ и ионизирующего излучения. Известны случаи рака кожи у трубочистов, обусловленного воздействием сажи, содержащей сильный канцероген 3,4-бенз(а)пирен. Зарегистрированы случаи профессионального рака от воздействия каменноугольного дегтя, парафина, минеральных масел.

К производственным канцерогенным факторам физической природы относятся ионизирующее и ультрафиолетовое излучения, электрические и магнитные поля, к биологическим факторам - некоторые вирусы (например, вирусы гепатита А и С), микотоксины (например, афлотоксины).

Профилактика онкологических заболеваний включает:

• исключение из технологического процесса химических соединений с канцерогенными свойствами;

• снижение воздействия канцерогенных производственных факторов путем модернизации производства, разработок и реализации дополнительных и коллективных мер защиты;

• разработку и внедрение технологических процессов, при которых исключается загрязнение окружающей среды канцерогенами. Оборудование, в котором еще используются канцерогенные химические соединения, должно быть полностью герметичным;

• введение схемы ограничений допуска к работе с канцерогенными производственными факторами;

• постоянный мониторинг качества окружающей среды и состояния здоровья работающих с канцерогенными веществами;

• диспансеризацию и проведение периодических медицинских осмотров лиц, которые могут подвергаться воздействию канцерогенов.

Гигиенические аспекты нанотехнологий

В настоящее время все возрастающее внимание во всем мире уделяется перспективам развития нанотехнологий для получения и использования веществ и материалов размером до 100 нм. Особенности поведения вещества в виде частиц таких размеров, свойства которых во многом определяются законами квантовой физики, открывают широкие перспективы целенаправленного получения материалов с новыми свойствами, такими как уникальная механическая прочность, особые спектральные, электрические, магнит-

ные, химические, биологические характеристики. Такие материалы могут найти и уже находят применение в микроэлектронике, энергетике, строительстве, химической промышленности, научных исследованиях. Нано - приставка к наименованию единицы физической величины для образования названия дольной единицы, равной 10^-9 исходной. Обозначения: н (n), например 1 нм (нанометр) равен 10^-9 м. Наночастицы - материальные структуры, размеры которых составляют 1-100 нм.

Уникальные свойства наноматериалов и их биологическая активность могут быть использованы, в частности, для адресной доставки лекарственных препаратов, для борьбы с онкологическими заболеваниями и инфекциями, в генной и молекулярной инженерии, для улучшения качества окружающей среды, в парфюмернокосметической и пищевой промышленности и многих других областях. Использование нанотехнологий и наноматериалов, бесспорно, является одним из самых перспективных направлений науки и техники в XXI веке.

На сегодняшний день в мире зарегистрировано и выпускается промышленностью более 1800 наименований наноматериалов. Согласно данным о форме и химическом составе, можно выделить следующие основные виды наночастиц:

• углеродные (фуллерены¹, нанотрубки², графен, углеродные нанопены);

• простых веществ (не углерода);

• бинарных соединений;

• сложных веществ.

В связи с развитием производства и исследований в области нанотехнологических материалов все больше людей подвергается профессиональному и непрофессиональному воздействиям наночастиц. Актуальным является вопрос о всестороннем изучении их влияния на здоровье человека, определении потенциального вреда, разработке средств защиты, безопасных технологических процессов и гигиенических правил, нормативов и рекомендаций.

¹ Фуллерены - молекулярные соединения, представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из четного числа трехкоординированных атомов углерода.

² Нанотрубка - свернутая в цилиндр графитовая плоскость, т.е. поверхность, выложенная правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Наночастицы обладают комплексом физических, химических и биологических свойств, которые часто радикально отличаются от свойств этого же вещества в форме сплошных фаз или макроскопических дисперсий. В наноразмерном состоянии можно выделить следующие физико-химические особенности поведения веществ:

• Увеличение химического потенциала веществ на межфазной границе высокой кривизны. Для макрочастиц (размером 1 мк и более) данный эффект незначителен (не более долей процента). Большая кривизна поверхности наночастиц и изменение топологии связи атомов на поверхности приводят к изменению их химических потенциалов. Вследствие этого существенно изменяются растворимость, реакционная и каталитическая способность наночастиц.

• Большая удельная поверхность наноматериалов увеличивает их адсорбционную емкость, химическую реакционную и каталитическую способность. Эти свойства приводят к увеличению продукции свободных радикалов и активных форм кислорода и далее к повреждению биологических структур (липидов, белков, нуклеиновых кислот, в частности ДНК).

• Наночастицы вследствие своих небольших размеров и разнообразия форм могут связываться с нуклеиновыми кислотами, белками, встраиваться в мембраны, проникать в клеточные органеллы и тем самым изменять функции биологических структур.

• Из-за своей высокоразвитой поверхности наночастицы обладают свойствами эффективных адсорбентов, т.е. способны поглощать на единицу своей массы во много раз больше адсорбируемых веществ, чем макроскопические дисперсии. Возможны осаждение и адсорбция на наночастицах различных токсичных контаминантов и облегчение их транспорта внутрь клетки.

• Из-за малого размера наночастицы могут не распознаваться защитными системами организма и вследствие этого не вызывать иммунный ответ. Возможно, что наночастицы не подвергаются биотрансформации и не выводятся из организма. Это приводит к накоплению их в растительных, животных организмах, а также микроорганизмах, передаче по пищевой цепи, что увеличивает их поступление в организм человека.

• Процессы переноса наночастиц в окружающей среде с воздушными и водными потоками, их накопление в почве, донных отложениях значительно отличаются от поведения частиц веществ более крупного размера.

Поступают наночастицы ингаляционно, через кожу и перорально.

Наиболее изучен ингаляционный путь поступления наноматериалов. При этом установлено, что некоторые наноматериалы, поступающие с воздухом, в дальнейшем могут определяться в различных органах и тканях, в том числе в мозге, что не исключает возможность их проникновения через гематоэнцефалический барьер. Данные о их распределения по органам и тканям при пероральном поступлении в настоящее время отсутствуют.

Токсичность. Имеющиеся в настоящее время в небольшом количестве исследования в этом направлении указывают на то, что наноматериалы могут быть токсичными, тогда как их эквивалент в обычной форме в этой же концентрации безопасен. Показано, что даже однократная ингаляция углеродных нанотрубок вызывает у экспериментальных животных воспалительный процесс в легочной ткани с последующим некрозом клеток и развитием фиброза, что в дальнейшем может привести к раку легких.

Мониторинг наночастиц в среде рабочих мест. Задачу дозиметрии и определения экспозиции на рабочих местах нельзя считать решенной. До сих пор окончательно не установлено, какие именно параметры среды, содержащей наночастицы, наилучшим образом отражают биологическое воздействие этой среды, а также какие параметры самих наночастиц определяют их биологические эффекты.

В настоящее время в мире разрабатываются методы определения наноматериалов, основанные на использовании массспектрометрии, матрично-активированной лазерной десорбции/ ионизации, электрических и белковых биосенсеров, радиоактивных, стабильно изотопных и спиновых меток, электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, рентгеновской эмиссионной спектрометрии, квазиупругого лазерного светорассеяния, высокоэффективной обращено-фазовой жидкостной хроматографии, аналитического центрифугирования.

Задачи гигиены труда на нанотехнологических предприятиях:

• Изучение воздействия наночастиц на организм человека с учетом непосредственных и отдаленных эффектов, сбор, накопление и интерпретация эпидемиологических данных.

• Установление закономерностей доза-эффект.

• Разработка:

- методов оценки экспозиции;

- нормативных документов по безопасному обращению с наноматериалами;

- гигиенических критериев и норм оценки степени профессионального риска для здоровья работников;

- организационно-правовых и этических проблем медицинского обслуживания работников, занятых в наноиндустрии.

• Развитие международных связей и научного сотрудничества в области защиты здоровья работников, занятых в наноиндустрии.

Промышленная пыль. Источники и причины пылевыделения промышленных предприятий весьма многочисленны и разнообразны. Так, в шахтах большое количество пыли может поступать в воздух при пневматическом бурении, при работе врубовых машин, проходческих и угольных комбайнов. В доменном производстве высокая запыленность наблюдается при сортировке и перегрузке шихтовых материалов, в периоды слива чугуна и шлака, выгрузки колошниковой пыли из системы газоочистки и т.д. В литейных цехах загрязнение воздуха связано с подготовкой формовочной земли, обрубкой и пескоструйной очисткой литья. На текстильных комбинатах наиболее значительные количества пыли отмечаются у сортировочных, трепальных и чесальных машин. На химических заводах наибольшая запыленность воздуха наблюдается при загрузке, выгрузке, размоле, просеивании и смешивании мелкодисперсных материалов. Высокие концентрации пыли во многих случаях зависят от плохой организации работ и невыполнения должных профилактических мероприятий.

Классификация производственной пыли:

• По происхождению - органическая (растительная, животная, полимерная); неорганическая (минеральная, металлическая); смешанная.

• По месту образования - аэрозоли дезинтеграции, образующиеся при размоле и обработке твердых тел; аэрозоли конденсации, получающиеся в результате конденсации паров металлов и неметаллов (шлаков).

• По дисперсности - видимая (частицы более 10 мкм); микроскопическая (от 0,25 до 10 мкм); ультрамикроскопическая (менее 0,25 мкм).

Опасность производственной пыли определяется ее физикохимическими свойствами. Так, пылинки размером менее 0,25 мкм практически не осаждаются и постоянно находятся в воздухе в броуновском движении. Пыль с частицами менее 5 мкм наиболее опасна, поскольку может проникать в глубокие отделы легких, вплоть до альвеол.

Специфика качественного состава пыли предопределяет возможность и характер ее действия на организм. Определенное значение в этом отношении имеют форма и консистенция пылевых частиц, которые в известной мере зависят от природы исходного материала. Так, длинные и мягкие пылевые частицы легко осаждаются на слизистой оболочке верхних дыхательных путей и могут являться причиной хронических трахеитов и бронхитов. Степень вредного действия зависит также от ее растворимости в тканевых жидкостях организма. Для токсичной пыли большая растворимость, бесспорно, играет отрицательную роль, усиливая и ускоряя ее вредное влияние.

Производственная пыль служит причиной развития гнойничковых заболеваний кожи, дерматитов, конъюнктивитов; неспецифических заболеваний органов дыхания (риниты, фарингиты, пылевые бронхиты, пневмония); рака легких (от воздействия канцерогенной пыли, например сажи, асбеста), пневмокониозов (от воздействия фиброгенной пыли).

Одним из наиболее опасных последствий значительного пылевого загрязнения воздуха следует считать пневмокониозы. Под этим термином подразумеваются болезни легких, в основе которых лежит развитие склеротических и связанных с ними других изменений, обусловленных отложением различного рода пыли и последующим сложным ее взаимодействием с легочной тканью.

Среди пневмокониозов наиболее распространенной формой является силикоз, приводящий нередко к инвалидности. Он вызывается вдыханием пыли, содержащей свободную двуокись кремния. При узелковой форме заболевания в легких обнаруживают множество различной величины и формы узелков со специфической патологической структурой. Морфологические изменения характеризуются распространенным межуточным склерозом с резким

утолщением альвеолярных перегородок, склерозом вокруг бронхов и сосудов.

Пневмокониозы, развившиеся при вдыхании пыли, содержащей связанную двуокись кремния, называются силикатозами, угольной пыли - антракозом, пыли асбеста - асбестозом и т.д. Силикатозы отличаются от силикоза по клиническим проявлениям и патологоанатомической картине. Клинико-рентгенологические проявления легочного фиброза при большинстве силикатозов обнаруживаются позднее, чем при узелковой форме силикоза.

Клиническая картина пневмокониозов имеет ряд сходных черт: медленное течение с тенденцией к прогрессированию, нередко приводящее к нарушению трудоспособности, стойкие склеротические изменения в легких.

Силикоз чаще всего встречается у горнорабочих различных рудников (бурильщиков, забойщиков, крепильщиков и др.), рабочих литейных цехов (пескоструйщиков, обрубщиков, стерженщиков и др.), рабочих производства огнеупорных материалов и керамических изделий. Это хроническое заболевание, тяжесть и темп развития которого зависят от агрессивности вдыхаемой пыли (концентрация пыли, количество свободной двуокиси кремния в ней, дисперсность и т.д.) и длительности воздействия пылевого фактора и индивидуальной чувствительности организма.

Постепенная атрофия мерцательного эпителия дыхательных путей снижает естественное выделение пыли из органов дыхания и способствует ее задержке в альвеолах. В интерстициальной ткани легких развивается первичный реактивный склероз с прогрессирующим течением. Наибольшей агрессивностью обладают частицы размером 1-2 мкм, способные проникать в глубокие разветвления бронхиального дерева, достигая легочной паренхимы и задерживаясь в ней.

В соответствии с клинико-рентгенологическими особенностями выделяют три формы силикоза: узелковую, интерстициальную и опухолевидную (узловую).

Осложнения силикоза: легочное сердце, легочно-сердечная недостаточность, пневмония, обструктивный бронхит, бронхиальная астма, бронхэктатическая болезнь. Силикоз нередко осложняется туберкулезом.

Силикатоз может развиться при работе, связанной с добычей, производством, обработкой и применением силикатов. При сили-

катозах наблюдается преимущественно интерстициальная форма фиброза.

Асбестоз вызывается вдыханием пыли асбеста. В развитии асбестоза играет роль не только химическое воздействие пыли, но и механическое повреждение легочной ткани асбестовыми волокнами. Встречается у рабочих строительной, авиационной, машино- и судостроительной промышленности, а также занятых на производстве шифера, фанеры, труб, асбестовых набивок, тормозных лент и др. Развивается у лиц со стажем работы в условиях воздействия асбестовой пыли от 5 до 10 лет. Проявляется симптомокомплекс хронического бронхита, эмфиземы легких и пневмосклероза. Склеротический процесс развивается преимущественно в нижних отделах вокруг бронхов, сосудов, в альвеолярных перегородках. Как правило, больных беспокоят одышка и кашель. В мокроте иногда обнаруживаются асбестовые тельца. При осмотре отмечаются так называемые бородавки на коже конечностей. Рентгенологически определяются усиление легочного рисунка, расширение ворот легких и повышенная прозрачность их базальных отделов.

Талькоз - силикатоз, вызванный вдыханием пыли талька. Реже, чем асбестоз, сопровождается бронхитом, менее выражена склонность к прогрессированию. Тяжелее протекает талькоз, вызванный косметической пудрой.

Металлокониозы обусловлены вдыханием пыли некоторых металлов: бериллиоз - бериллия, сидероз - железа, алюминоз - алюминия, баритоз - бария и т.д. Наиболее доброкачественным течением отличаются металлокониозы, для которых характерно накопление в легких рентгеноконтрастной пыли (железа, олова, бария) с умеренной фиброзной реакцией.

Антракоз возникает при вдыхании угольной пыли. Развивается постепенно у рабочих с большим стажем работы (15-20 лет) при воздействии угольной пыли, у шахтеров, работающих на выемке угля, рабочих обогатительных фабрик и некоторых других производств. Течение благоприятнее, чем при силикозе, фиброзный процесс в легких протекает по типу диффузного склероза. Вдыхание смешанной пыли угля и породы, содержащей двуокись кремния, вызывает антракосиликоз - более тяжелую форму пневмокониоза, характеризующуюся прогрессирующим развитием фиброза. Клинико-рентгенологическая картина антракосиликоза зависит от содержания в пыли свободной двуокиси кремния.

Пневмокониозы, возникающие при вдыхании органической пыли, не всегда сопровождаются диффузным процессом с исходом в пневмофиброз. Чаще развивается бронхит с аллергическим компонентом, что характерно для биссиноза, возникающего от вдыхания пыли растительных волокон (хлопка). При воздействии пыли муки, зерна, сахарного тростника возможны диффузные легочные изменения воспалительного или аллергического характера с умеренной фиброзной реакцией. К этой же группе относится «фермерское легкое» - результат воздействия различной сельскохозяйственной пыли с примесями грибов. В данной группе пневмокониозов не всегда можно определить этиологическую роль профессионального пылевого фактора и патогенных микроорганизмов, особенно грибов.

Мероприятия по профилактике пневмокониозов должны быть направлены на ликвидацию причин образования и распространения пыли, т.е. на изменение технологического процесса, использование мер личной профилактики.

Большое значение в профилактике пневмокониозов имеет проведение предварительных и периодических медицинских осмотров. Целесообразны ингаляции, облучение УФ-лучами в субэритемной дозе, использование средств индивидуальной защиты, в частности противопылевых респираторов.

ПДК кремния диоксида в воздухе рабочей зоны зависит от вида, состава и содержания в пыли: более 70 %, от 10 до 70 %, от 2 до 10 % - и составляет от 1 до 4 мг/м³.