Биологический мониторинг вредного воздействия на здоровье работников органических растворителей, применяемых в практике производственной деятельности

Бурное развитие химической промышленности и химизация всего народного хозяйства привели к значительному расширению производства и применения в промышленности различных химических веществ; также значительно расширился ассортимент этих веществ: получено много новых химических соединений, таких, как мономеры и полимеры, красители, удобрения и ядохимикаты, горючие вещества и др. Многие из этих веществ небезразличны для организма и, попадая в воздух рабочих помещений, непосредственно на работающих или внутрь их организма, они могут неблагоприятно воздействовать на здоровье или нормальную жизнедеятельность организма.

Такие химические вещества называются вредными. Последние в зависимости от характера их действия делятся на раздражающие вещества, токсические (или яды), сенсибилизирующие (или аллергены), канцерогенные и другие. Многие из них обладают одновременно несколькими вредными свойствами, и прежде всего в той или иной мере токсическими, поэтому понятие «вредные вещества» нередко отождествляется с «токсическими веществами», «ядами» независимо от наличия в них других свойств.

Отравления и заболевания, возникшие от воздействия вредных веществ в процессе выполнения работы на производстве, называются профессиональными отравлениями и заболеваниями. Сегодня мы рассмотрим аспекты биологического мониторинга вредного воздействия на здоровье работников органических растворителей, применяемых в практике производственной деятельности.

Органические растворители обладают летучестью и липофильностью (то есть растворяются в основном в липидах). Хотя некоторые из них (метанол и ацетон) растворяются также и в воде (гидрофильные). Растворители широко применяются не только в промышленности, они содержатся и в товарах народного потребления — красках, чернилах, растворителях, градусниках, порошках для чистки одежды, пятновыводителях, репеллентах и т.п.

Биологический мониторинг может быть применен для определения механизмов их влияния на организм (например, на печень и почки) в рамках наблюдения за здоровьем рабочих, в силу своей профессиональной деятельности подвергающихся воздействию органических растворителей. С целью охраны здоровья рабочих от токсического действия органических растворителей предпочтительнее применять биологический мониторинг, чем мониторинг «воздействия», поскольку он обладает достаточной чувствительностью для выявления и профилактики возникновение негативных эффектов. Выявление рабочих, обладающих высокой предрасположенностью к развитию интоксикации органическими растворителями, является важным моментом профилактики заболеваний.

ОСНОВЫ ТОКСИКОКИНЕТИКИ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

В обычных условиях органическим растворителям обычно свойственна летучесть, однако, она зависит от конкретного растворителя. На производстве основной путь проникновения органических растворителей в организм — аэрогенный. Скорость абсорбции из легких гораздо выше, чем из пищеварительного тракта. Для большинства растворителей, например, толуола, биодоступность при аэрогенном пути проникновения составляет около 50%. Некоторые растворители (сероуглерод, N,N-диметилформамида) в жидком состоянии могут проникать в организм через кожные покровы в количестве, более чем достаточным, для токсического действия.

При абсорбции некоторое количество растворителей выделяется с выдыхаемым воздухом в неизмененном виде, однако большая часть благодаря своей липофильности распределяется по органам и тканям, богатым липидами. Биотрансформация происходит главным образом в печени (в небольшой степени и в других органах). В результате процессов окисления молекулы растворителя становятся более гидрофильными и выводятся из организма с мочой. Небольшое количество растворителей может выводится с мочой в неизмененном виде.

Таким образом, при мониторинге воздействия можно использовать три биологические среды — мочу, кровь и выдыхаемый воздух. Одним из важнейших факторов отбора биологического материала служит скорость исчезновения абсорбированного вещества. Ее количественным параметром является период биологического полураспада — промежуток времени, в течение которого исходная концентрация данного вещества уменьшится вдвое. Растворители из выдыхаемого воздуха исчезают гораздо быстрее, чем их метаболиты их мочи.

Это означает, что период биологического полураспада последних больше. Среди метаболитов, содержащихся в моче, время биологического полураспада также варьирует. Скорость полураспада зависит от скорости метаболизма исходного соединения. Поэтому время забора проб в большинстве случаев имеет очень важное значение для установления величины воздействия (см. ниже).

Третье соображение, учитываемое при выборе биологического материала, — специфика химического вещества, воздействие которого определяется. Например, гиппуровая кислота давно используется в качестве показателя воздействия толуола. Однако, она не только образуется в организме естественным путем, но и образуется из некоторых пищевых продуктов. В силу этого она не может считаться надежным показателем в тех случаях, когда воздействие толуола незначительно (менее 50 куб.см/куб.м).

В целом, в качестве индикаторов воздействия различных органических растворителей наиболее широко используются их метаболиты, содержащиеся в моче. Анализ содержания растворителей в крови может служить скорее качественным, чем количественным показателем, поскольку они остаются в крови весьма недолго и полнее всего отражают острое воздействие. По растворителям, содержащимся в выдыхаемом воздухе, трудно определить величину среднего воздействия, поскольку их концентрация очень быстро убывает после прекращения воздействия. Растворители, содержащиеся в моче, очень удобны для измерения величины воздействия, но они требуют дальнейших исследований.

АНАЛИЗ БИОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

Как упоминалось выше, для целей биологического мониторинга (по крайней мере в отношении растворителей) время забора проб имеет весьма важное значение. В таблице 1 указаны дни, рекомендуемые для забора проб (для наиболее широко распространенных растворителей). Если растворитель можно проанализировать на месте, то во время забора проб необходимо предотвратить возможные потери (напр. испарение) или загрязнение (то есть растворение в каком-нибудь веществе из окружающего воздуха). Если пробы необходимо перевезти в лабораторию или сохранить до анализа, особое внимание следует обратить на предотвращение возможных потерь. Для хранения метаболитов рекомендуется глубокое замораживание, тогда как растворители, анализируемые на месте, лучше содержать в охлажденном (но не замороженном) виде в герметических вакуумных контейнерах или, что предпочтительнее, в запаянных ампулах. Для получения достоверных результатов необходимо осуществлять качественный контроль. При изложении результатов необходимо соблюдать этические нормы.

Таблица 1. Примеры некоторых контрольных веществ, используемых
в биологическом мониторинге, а также время забора проб

Растворитель	Контрольное вещество	Моча/кровь	Время забора проб*
Дисульфид углерода	2-тиотиазолидин-4-карбоновая кислота	Моча	Чт Пт
N,N-диметилформамид	N-метилформамид	Моча	Пн Вт Ср Чт Пт
2-этоксиэтанол и его ацетат	Этоксиацетиловая кислота	Моча	Чт Пт (конец последней рабочей смены)
Гексан	2,4-гександион Гексан	Моча Кровь	Пн Вт Ср Чт Пт Подтверждение воздействия
Метанол	Метанол	Моча	Пн Вт Ср Чт Пт
Стирол	Миндальная кислота Фенилглиоксиловая кислота Стирол	Моча Моча Кровь	Чт Пт Чт Пт Подтверждение воздействия
Толуол	Гиппуровая кислота o-крезол Толуол Толуол	Моча Моча Кровь Моча	Вт Ср Чт Пт Вт Ср Чт Пт Подтверждение воздействия Вт Ср Чт Пт
Трихлорэтилен	Трихлорацетиловая кислота (TХА) Все трихлорсоединения (ТХА, свободный и связанный трихлорэтанол) Трихлорэтилен	Моча Моча Кровь	Чт Пт Чт Пт подтверждение воздействия
Ксилолы**	Метилгиппуровая кислота Ксилолы	Моча Кровь	Вт Ср Чт Пт Вт Ср Чт Пт

* По умолчанию заборы проб осуществляются в конце рабочего дня. Дни недели — оптимальные для забора проб.
** Три изомера — по отдельности или в комбинациях.

Для многих растворителей уже разработаны методы анализа. Они в большой степени зависят от конкретного вещества. Однако, в последнее время чаще всего используется газовая хроматография (ГХ) и высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЖХ). Для обеспечения контроля качества химических исследований рекомендуется использовать автоматические пробоотборник и устройство для обработки данных. Для анализа на месте высоко летучих растворителей, содержащихся в крови или моче, рекомендуется использование запаянных ампул в ГХ. Методы анализа наиболее распространенных растворителей приведены в таблице 2.

Таблица 2. Примеры некоторых аналитических методов, используемых в биологическом
мониторинге воздействия органических растворителей

Растворитель	Контрольное вещество	Кровь/Моча	Аналитический метод
Дисульфид углерода	2-тиотиазолидин-4- карбоновая кислота	Моча	Высокоэффективная жидкостная хроматография с ультрафиолетовой детекцией (УФ-ВЭЖХ)
N,N-диметилформамид	N-метилформамид	Моча	Газовая хроматография с пламенной термоэлектронной детекцией (ТЭД-ГХ)
2-этоксиэтанол и его ацетат	Этоксиацетиловая кислота	Моча	Выделение, деривация и газовая хроматография с пламенной ионизирующей детекцией (ПИД-ГХ)
Гексан	2,4-гександион Гексан	Моча Кровь	Выделение (гидролиз) и ПИД-ГХ Вакуумная ПИД-ГХ
Метанол	Метанол	Моча	Вакуумная ПИД-ГХ
Стирол	Миндальная кислота Фенилглиоксиловая кислота Стирол	Моча Моча Кровь	Десолевая и УФ-ВЭЖХ Десолевая и УФ-ВЭЖХ Вакуумная ПИД-ГХ
Толуол	Гиппуровая кислота o-крезол Толуол Tолуол	Моча Моча Кровь Моча	Десолевая и УФ-ВЭЖХ Гидролиз, выделение и ПИД-ГХ Вакуумная ПИД-ГХ Вакуумная ПИД-ГХ
Трихлорэтилен	Трихлорацетиловая кислота (ТХА) Все трихлорсоединения (ТХА, свободный и связанный трихлорэтанол) Трихлорэтилен	Моча Моча Кровь	Колориметрия или этерификация и газовая хроматография с электрон-захватывающей детекцией (ЭЗД-ГХ) Окисление и колориметрия или гидролиз, окисление, этерификация и ЭЗД-ГХ Вакуумная ЭЗД-ГХ
Ксилолы	Метилниппуровая кислота (три изомера, отдельно или в комбинациях)	Моча	Вакуумная ПИД-ГХ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА ЗДОРОВЬЕ РАБОТНИКОВ

В результате обследований работников, подвергшихся воздействию растворителей, и экспериментов с добровольцами была выведена линейная зависимость концентрации индикаторов воздействия от интенсивности воздействия соответствующих растворителей. К примеру, ACGIH (1994 г.) и DFG (1994 г.) ввели индекс биологического воздействия (ИБВ) и биологический предел переносимости (БПП) как значения в биологических пробах (эквивалентных ПДК для содержащихся в воздухе химических веществ) ─ это величина порогового предела (ВПП) и максимальная рабочая концентрация (МРК). Известно, что на уровень исследуемых веществ у людей, не подвергавшихся воздействию, могут оказывать сильное влияние, к примеру, местные особенности (диета). Кроме того, на метаболизме растворителей сказываются этнические особенности. Поэтому желательно определять величину порога для каждой конкретной исследуемой популяции.

Данные, полученные при обследовании людей, подвергшихся случайному воздействию растворителей (то есть при использовании товаров народного потребления или при вдыхании) или воздействию химикатов, приводящих к образованию одинаковых метаболитов (например, некоторые пищевые добавки), следует исключить из оценки. Значительные различия между интенсивностью воздействия паров и результатами биологического мониторинга можно объяснить кожной абсорбцией. Курение подавляет метаболизм некоторых растворителей (например, толуола), а значительное воздействие этанола подавляет метаболизм метанола за счет конкурентного ингибирования за ферменты.

Masayuki Ikeda

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ИСТОЧНИК:

Материал подготовлен по материалам Энциклопедии по охране и безопасности труда МОТ, электронный ресурс: safework.ru.

БЕСПЛАТНАЯ ПОДПИСКА НА ЕЖЕНЕДЕЛЬНЫЙ ОБЗОР
КЛИНСКОГО ИНСТИТУТА ОХРАНЫ И УСЛОВИЙ ТРУДА

Отборная и актуальная информация на электронную почту