По временным характеристикам различают постоянную вибрацию, для которой спектральный или корректированный по частоте контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в два раза (6 дБ), и непостоянную вибрацию, для которой эти параметры за время наблюдения изменяются более чем в два раза. Непостоянную вибрацию подразделяют на: колеблющуюся во времени, прерывистую и импульсную [16].
По частотному спектру локальную вибрацию подразделяют: на низко- (8?16 Гц), средне- (31,5?63 Гц) и высокочастотную (125?1000 Гц).
Опасность развития вибрационной болезни наибольшая при вибрации с частотой 16-250 Гц. Порогом восприятия виброскорости считается 10-4 м/с, а порогом болевого ощущения -- 1 м/с.
Профилактика включает организационно-технические (улучшение параметров используемых виброинструментов, использование защитных средств, сокращение времени контакта с виброинструментом), санитарно-гигиенические (организация режима труда) и лечебно-профилактические мероприятия (периодические медицинские осмотры).
Нанотехнологии в гигиене труда
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.
Оценка токсичности и опасности химических соединений
С целью предупреждения отрицательных последствий химизации создана система профилактических мероприятий, среди которых одним из главных является токсикологическая оценка химических веществ и композиций, включающая их предварительный отбор для последующего производства и применения, ограничение допустимых уровней воздействия (гигиеническая регламентация) в производственной среде. Профилактическая направленность здравоохранения в нашей стране предполагает своевременную оценку степени токсичности и опасности химических веществ (токсикометрию).
Токсикометрия представляет собой совокупность методов и приемов исследований для количественной оценки токсичности и опас- ности ядов. В зависимости от цели токсикометрические исследования проводят по-разному, но для решения задач гигиенической регламентации методические приемы, условия проведения и оценка результатов унифицированы. Таким образом, знание методических подходов является обязательным условием деятельности врача-гигиениста.
Токсикометрия химических соединений включает большой объем исследований, обязательными из которых являются установление смертельных исходов, выявление и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожно-раздражающего, резорбтивного, сенсибилизирующего действия, хронического воздействия на организм с учетом отдаленных эффектов.
Своевременные гигиенические рекомендации, начиная с лабораторной разработки новой технологии с использованием ранее не изученных в токсикологическом плане химических соединений, обеспечивают высокую эффективность при создании безопасных условий труда. В связи с этим чрезвычайно ответственна роль врача по гигиене труда при оценке новых технологических процессов
Изучение любого вредного вещества предусматривает установление количественных показателей токсичности и его опасности.
Параметры токсикометрии и критерии токсичности вредных веществ - это количественные показатели опасности вредных веществ. Токсический эффект при действии различных доз и концентраций ядов может проявиться функциональными и структурными (патоморфологическими) изменениями или гибелью организма. В первом случае токсичность принято выражать в виде действующих концентраций и доз СЕ, DE, вызывающих любое действие, кроме летального, во втором - в виде смертельных концентраций и доз СL и DL.
Концентрация средняя смертельная (СL50) - вызывает гибель 50 % подопытных животных (мыши, крысы) при ингаляционном воздействии соответственно в течение 2 и 4 ч и последующем 14-дневном сроке наблюдения.
Доза средняя смертельная (DL50) - вызывает гибель 50 % подопытных животных при однократном введении в желудок, брюшную полость с последующим 14-дневным сроком наблюдения.
Доза (концентрация) максимально переносимая (СL0,, DL0) - наибольшее количество вредного вещества, введение которого в организм не вызывает гибели подопытных животных.
Доза (концентрация) абсолютно смертельная (СL100,, DL100) - наименьшее количество вредного вещества, вызывающее гибель 100 % подопытных животных.
Порог острого интегрального действия (Limac(integr) ) - минимальная концентрация (доза), вызывающая изменения биологических показателей на уровне целостного организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций.
Порог острого избирательного (специфического) действия (Limac.sp)- минимальная концентрация (доза), вызывающая изменения биологических функций отдельных органов и систем организма, котрые выхлдят за пределы приспособительных физиологических реакций.
Порог общетоксического хронического действия (Lim ch(integr)) - минимальная концентрация (доза) вещества, при воздействии которой в течение 4 ч по пять раз в неделю на протяжении не менее 4 месяцев возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.
Порог отдаленных эффектов (Lim ch.sp) - минимальная концентрация (доза) вещества, вызывающая изменения биологических функций отдельных органов и систем организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций в условиях хронического воздействия.