Substancje szkodliwe w środowisku pracy - prof. nadzw. dr

Konferencja:
MONITORING ZAGROŻEŃ ŚRODOWISKA PRACY
prof. nadzw. dr hab. inż. Janusz Mirosławski
Substancje szkodliwe w środowisku pracy
Katowice, 26 kwietnia 2017 r.
Prawa autorskie zastrzeżone
Jednym z podstawowych obowiązków pracowników służb bezpieczeństwa
i higieny pracy w krajach Unii Europejskiej jest ochrona zdrowia i życia
pracowników w środowisku pracy.
Współczesne środowisko pracy charakteryzuje się wieloma, równocześnie
występującymi czynnikami niebezpiecznymi, szkodliwymi i uciążliwymi
mogącymi oddziaływać na organizm pracownika.
Skuteczna ochrona pracownika przed tymi zagrożeniami wymaga wiedzy
w zakresie:
• Właściwości fizycznych i chemicznych czynników szkodliwych.
• Skutków oddziaływania na organizm.
• Metod ich identyfikacji i analizy.
• Dobrania metod redukcji narażenia na te czynniki.
•Nieorganiczne pyły i związki
pylicotwórcze
•Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne
•Dioksyny i polichlorowane bifenyle
Szkodliwe działanie pyłów na człowieka
Pyły można podzielić na pyły o działaniu:
•
Drażniącym (cząstki węgla, żelaza, szkła, aluminium, związki baru)
•
Zwłókniającym (cząstki kwarcu, azbestu talku, )
•
Kancerogennym
•
Alergizującym (pyły arsenu, miedzi, cynku, chromu)
(azbest)
Parametry wpływające na skutki działania pyłu
na organizm człowieka:
●
●
●
●
Stężenie pyłu
Wymiary i kształt cząsteczek
Skład chemiczny i struktura
krystaliczna
Rozpuszczalność

Zgodnie z rozporządzeniem ministra zdrowia i opieki
społecznej z dnia 11 września 1996 r. (Dz.U Nr 121, poz. 571)
Obecnie w Polsce za rakotwórcze dla ludzi uważa się wszystkie
gatunki azbestu (aktynolit, antofyllit, chryzotyl, krokidolit,
tremolit), talk zawierający włókna azbestowe oraz procesy
produkcyjne, w których są emitowane pyły drewna twardego
(buk, dąb). Za prawdopodobnie rakotwórcze dla ludzi są
uważane pyły antygorytu włóknistego i krzemionki
krystalicznej (ditlenek krzemu).
Najczęściej rejestrowane pylice to:
•
•
•
•
•
•
Węglowa
Azbestowa
Krzemowa
Cynowa
Żelazowa
Bawełniana
Jakie badania należy wykonać aby zdiagnozować pylicę?
●
Badanie RTG płuc
●
Tomografia komputerowa płuc
Azbest
•
•
•
•
•
Krzemiany magnezu
Struktura włóknista
(niełamiące się białe
lub barwne włókna)
Odporny
na temperaturę
(temp. topnienia
1500°C)
Źle się rozpuszcza
w wodzie
Wyróżniamy
- serpentynowy (chryzotyl, tzw. azbest biały)
- amfibolowy
azbest amfibolowy
azbest serpentynowy
Używany był do produkcji:
Roczne wydobycie
azbestu na świecie
w XX w.
Zużycie azbestu
w Europie
w latach 1920 - 2000
Ilość produktów
azbestowo-cementowych
zastosowanych jako
materiały budowlane
wg województw (kg/osobę)
Pylica azbestowa
Zdjęcie rentgenowskie
klatki piersiowej
w projekcji bocznej
u osoby z azbestozą.
Widoczne płytki
ponad przeponą.
Wyższy Urząd Górniczy w Katowicach
Bibliografia
●
●
●
●
Centralny Instytut Ochrony Pracy
Witold Seńczuk: Toksykologia współczesna
Marek Kazimierz: Pylice płuc. W: Andrzej Szczeklik: Choroby wewnętrzne
artykuły
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne- właściwości.
• WWA grupa związków o budowie pierścieniowej,
zawierają od 2 do 13 skondensowanych pierścieni
benzenowych w ułożeniu liniowym, kątowym lub
klastrowym
• W stanie czystym WWA -w postaci bezbarwnych,
białych, jasnożółtych lub jasnozielonych kryształów.
• Słabo
rozpuszczalne
w
wodzie,
lepiej
w rozpuszczalnikach organicznych.
Antropogeniczne :
•produkty niepełnego spalania paliw kopalnych i drewna,
zwłaszcza w źle regulowanych, starszych piecach węglowych
•lotne pyły i popioły - produkty spalania paliw i utylizacji śmieci
•koksownie, rafinerie, huty żelaza, aluminium i miedzi
•produkcja smoły i węgla drzewnego
• Układ oddechowy- w postaci par lub zaadsorbowane
na cząstkach pyłu
• Przez skórę- w warunkach ekspozycji zawodowej wskutek
bezpośredniego kontaktu.
• Układ pokarmowy- ze spożywaną żywnością lub wodą pitną.
Liczne
badania
epidemiologiczne
wykonane
u pracowników narażonych na wielopierścieniowe
węglowodory aromatyczne, w tym również benzo(a)piren,
wykazały wyraźną zależność między ekspozycją na te
mieszaniny a wzrostem ryzyka powstawania nowotworów.
W krajowym przemyśle hutniczym na stanowiskach pracy
występują zróżnicowane poziomy stężeń benzo(a)pirenu,
obejmujące zakres od 0.003 do 4.80 μg/m3. Około
2% jednostkowych wyników pomiarów stężeń WWA przekracza
aktualną krajową wartość NDS tj. 2 μg/m3. Obserwuje się:
a) najwyższe narażenie na WWA na stanowiskach pracy
murarzy przemysłowych na stalowni oraz wytapiaczy
(garowych) wydziału wielkich pieców (od 0.5 do powyżej
1 NDS);
b) najniższe narażenie na WWA na wydziale elektrociepłowni,
spiekalni oraz na wydziale walcowni blach grubych
(stwierdzone tylko jakościowo).
• WWA działają szkodliwie na jądra, a zwłaszcza na procesy
nasieniotwórcze. Metabolity benzo[a]pirenu wiążą się
z białkami struktur kanalików nasiennych jąder, zaburzają
replikację DNA i zaburzają spermatogenezę.
• W komórkach jajowych stwierdzono natomiast anomalię
polegającą na diploidalności chromosomów.
Powstające w czasie metabolizmu WWA utlenione formy
węglowodorów pierścieniowych, wraz z produktami częściowego
utleniania tłuszczów, wywierają działanie mutagenne oraz
powodują zaburzenia stabilności błon komórkowych.
• Po ekspozycji dorosłych osobników zwierząt laboratoryjnych na WWA
obserwowano:
• zmiany w narządach układu odpornościowego (szpik kostny, grasica,
śledziona, węzły chłonne)
• zmiany w poziomie immunoglobulin
• nieprawidłową syntezę cytokin w śledzionie
• zaburzenia w aktywacji limfocytów poprzez wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia Ca2+ w limfocytach
WWA przyspieszają działanie enzymów odpowiedzialnych
za przyspieszenie metabolizmu leków, a przez to skracanie
czasu ich działania na organizm. Są to tak ważne leki, jak
barbiturany,
neuroleptyki,
leki
przeciwdepresyjne
i przeciwzakrzepowe. Dlatego podczas kuracji należy zaprzestać
palenia papierosów i spożywania wędzonego mięsa.
• Aktywne metabolity WWA o charakterze związków
elektrofilowych są silnymi czynnikami alkilującymi zasady DNA
i RNA oraz wiele innych receptorów o charakterze
nukleofilowym.
• Badania mutagenności, kancerogenności, wiązania z DNA
kilkunastu metabolitów WWA wskazują, że epoksydiole
powstające w tym rejonie są substancjami posiadającymi
własności mutagenne i kancerogenne
O
HO
OH
7,8-dihydrodiol-9,10-trans-epoksyd
benzo[a]pirenu
jest
rakotwórczą postacią benzo[a]pirenu. Jego okres półtrwania
wynosi osiem minut i jest wystarczająco długi aby mogła zajść
reakcja z makrocząsteczkami.
W 1992 r Nisbet i LaGoy opublikowali tzw. względne
współczynniki kancerogenności dla poszczególnych WWA
• Seńczuk Witold Toksykologia, PZWL, 2002
• Smolik Ewa Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego, Sosnowiec
• http://www.allum.pl/zagrozenia-i-alergeny/wielopierscienioweweglowodory-aromatyczne
DIOKSYNY
I POLICHLOROWANE BIFENYLE
POLICHLOROWANE
BIFENYLE-PCB
• Chloropochodne bifenyli
• Otrzymywane przez stopniowe chlorowanie bifenylu
w obecności katalizatora
• Mieszanina izomerów o różnej zawartości atomów chloru
i ich rozmieszczeniu w cząsteczce bifenylu
Działanie toksyczne
• Ostre działanie toksyczne- zatrucia ostre
• Noworodki
• Wpływ na enzymy
Trądzik chlorowy
DIOKSYNY
2,3,7,8-TCCD
• Najbardziej toksyczny
izomer
• Względem niego
określana jest
toksyczność
pozostałych związków
tego szeregu
Właściwości
• Bezbarwne, bezwonne ciała stałe, nie mają smaku,
niewyczuwalne organoleptycznie
• Temperatura topnienia od 88°C do 330°C
• Bardzo słabo rozpuszczają się w wodzie, ograniczenie
w rozpuszczalnikach organicznych
• Właściwości lipofilne
• Odporne na działanie czynników fizykochemicznych
• Degradacja pod wpływem promieniowania UV, zwłaszcza
dioksyn rozpuszczonych w rozpuszczalniku organicznym
• Toksyczność
Źródła dioksyn związane z rodzajami reakcji oraz przemianami,
jakie towarzyszą ich powstawaniu:
Źródła dioksyn
Reakcje chemiczne
Reakcje termiczne
Reakcje fotochemiczne
Reakcje enzymatyczne
Reakcje chemiczne
Reakcje termiczne
Reakcje enzymatyczne
Źródła dioksyn związane z miejscem ich powstawania
Źródła dioksyn
Przestarzałe technologie produkcji alkilo- i arylohalogenoorganiocznych
połączeń, w których syntezie są stosowane halogeny i rozpuszczalniki
oraz katalizatory zdolne do przyspieszania syntezy dioksyn;
Awarie związane z niekontrolowaną emisją do środowiska produktów
lub półproduktów przemysłu chemicznego, petro- i karbochemicznego,
celulozowo-papierniczego, metalurgicznego;
Emisje z zakładów likwidujących termicznie odpady przemysłowe i
komunalne;
Gazy z silników spalinowych.
W bardzo wielu chemicznych procesach technologicznych - takich choćby jak
wytwarzanie pestycydów, herbicydów itp., następuje niepożądana reakcja
uboczna, którą jest kondensacja dwóch cząsteczek chlorofenolu z wytworzeniem
cząsteczki PCDD.
Wiele produkowanych obecnie
tworzyw sztucznych zawiera dodatki
substancji utrudniających ich
palenie się (retardantów). Są nimi
najczęściej polibromowane etery
dwufenylowe. W czasie palenia
się takiego tworzywa dochodzi
do powstawania polibromowanych
dibenzofuranów i dioksyn
Źródła emisji dioksyn w Polsce i wielkości emisji.
ŹRÓDŁO
EMISJA [NG (TEQ/KG)]
Miedzi (przerób złomu)
780
Ołowiu (przerób złomu)
0,6-8,3
Żelaza (ruda +złom)
2,0-4,0g/rok/hutę
Hutnictwo
Spalanie paliw kopalnych
Węgiel kamienny
0,422
Wegiel brunatny
0,422
Benzyna ołowiowa
1,1
Olej napędowy
0,024
Drewno
1,0
Papier bielony
15ppt
Ścieki
24ppt
Osady
17ppt
Bielenie papieru
Procesy w trakcie których są emitowane PCDDs i PCDFs
Produkcja i wykorzystanie penta-, tetra-, i trichlorofenolu
Polichlorodibenzofurany w PCB
Likwidacja odpadów w nietypowych spalarniach
Awarie transformatorów zawierających PCB
Produkcja i wykorzystanie chloru
Spalanie odpadów
przemysłowych
i komunalnych
Emisja
dioksyn
na terenie
Polski
TOKSYCZNOŚĆ
PCDD/PCDF zaliczane są do substancji
ekstremalnie toksycznych.
Nie wszystkie jednak są niebezpieczne
w takim samym stopniu.
Stopień toksyczności dioksyny
zależy od stopnia schlorowania
pierścieni benzenowych oraz
wzajemne ułożenie tych atomów
w cząsteczce dibenzodioksyny
czy dibenzofuranu
Drogi wchłaniania
• Drogi oddechowe- zaadsorbowane
fagocytowanych przez pneumocyty
na
cząstkach
pyłu
• Skóra- bezpośredni kontakt warstwy lipofilnej z sadzami
i popiołami lub brudna odzieżą
• Droga pokarmowa- głównie ryby i ich produkty, mięso i mleko,
a także mleko karmiących matek
Parametr
ADI (dzienna dawka
akceptowalna)
TDI (dzienna dawka
tolerowalna
Kraj (organizacja)
USA (EPA- Agencja Ochrony
Środowiska)
USA (Urząd ds. Żywności i Leków)
Wartość
0,006 pg/kg masy ciała
0,06 pg/kg masy ciała
WHO
10 pg/kg masy ciała
Holandia (Ministerstwo Zdrowia)
3 pg/kg masy ciała
RFN (Ministerstwo Zdrowia)
1-2 pg/kg masy ciała
NOEL (dzienna dawka
bezobjawowa)
ogólnie obowiązująca
1 pg/kg masy ciała
NDS (największe
dopuszczalne stężenie)
-w powietrzu
-w wodzie
-w glebie
UE
0,4 pg/m3
0,06 pg/m3
0,02 pg/m3
Toksyczne działanie na człowieka
•
•
•
•
•
•
•
•
Działanie na układ immunologiczny
Toksyczność strukturalna
Działanie mutagenne
Działanie teratogenne
Działanie embriotoksyczne
Działanie alergizujące
Działanie kancerogenne
Zatrucia
Makroskopowy obraz wątroby szczura:
(I) –kontrola, (II) – 3 tyg. po podaniu TCDD, Pow. 400×
CHLORAKNE - bolesna wysypka alergiczna. Zapaleniowoalergiczne zmiany skóry głównie na twarzy i rękach, nie reagują
na antybiotyki, mogą utrzymywać się do 10 lat i pozostawiają
głębokie blizny
Najczęstszymi skutkami
działania dioksyn są:
•
•
•
•
Neurobehawioralne efekty
rozwojowe (nerwowość
w zachowywaniu się)
Zmiany w układzie rozrodczym
samic
Obniżenie ogólnej odporności
organizmu
Bujny rozrost komórek
WHO - Światowa Organizacja Zdrowia - na podstawie
wieloletnich doświadczeń i obserwacji na zwierzętach
oraz badań klinicznych ustaliła niebezpieczną
dla zdrowia ilość dioksyn na poziomie 1 ng
(1 nanogram to 1 miliardowa część grama) na kilogram
masy ciała dziennie, a jako całkowicie bezpiecznąporcję 100 razy mniejszą. I wreszcie w 1997 roku
International Agency for Research on Cancer uznała
najbardziej toksyczną dioksynę (TCDD) za czynnik
rakotwórczy I grupy, czyli o udowodnionym działaniu.
Literatura
•
•
•
•
•
J. K. Piotrowski: „Podstawy toksykologii”,
Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006
,,Toksykologia współczesna”- Witold Seńczuk
www.katastrofakatastrofa.republika.pl
www.wikipedia.pl
www.dioksyny.com.pl
Wiedza na temat właściwości
fizycznych, chemicznych i toksycznych
w dużej mierze zmniejsza ryzyko narażenia
na substancje szkodliwe pracownika
w jego środowisku pracy
Dziękuję za uwagę