[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Jolanta Matusiak, Beata Rams
Substancje rakotwórcze występujących w zanieczyszczeniach emitowanych podczas
procesów spawalniczych.
Wprowadzenie
Czynniki rakotwórcze (kancerogeny) są to substancje chemiczne, biologiczne lub czynniki
fizyczne powodujące wzrost zapadalności i umieralności na choroby nowotworowe u osób
narażonych na te czynniki, w porównaniu z osobami nienarażonymi [1]. Do określenia
właściwości rakotwórczych związków chemicznych wykorzystuje się wyniki badań
epidemiologicznych, długoterminowych badań doświadczalnych, krótkoterminowych testów
umożliwiających ocenę toksyczności genetycznej. Zbieraniem i analizą wszystkich
dostępnych danych z badań, prac doświadczalnych i testów zajmują się eksperci
Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem (IARC) w Lyonie. Eksperci Grup Roboczych
IARC opracowali kryteria dowodów działania rakotwórczego dla substancji chemicznej,
mieszaniny lub zespołu czynników charakterystycznych dla danego procesu
technologicznego [2]. Oceniany czynnik w zależności od siły dowodu wynikającego z analizy
wszystkich dostępnych informacji, może być zaliczony do następujących grup:
Grupa 1 – czynniki rakotwórcze dla człowieka.
Grupa 2 – czynniki prawdopodobnie i przypuszczalnie rakotwórcze dla ludzi.
Grupa 2A – czynniki prawdopodobnie kancerogenne dla ludzi.
Grupa 2B - czynniki przypuszczalnie rakotwórcze dla ludzi.
Grupa 3 – czynniki nieklasyfikowalne pod względem rakotwórczości dla ludzi.
Grupa 4 – czynniki prawdopodobnie nierakotwórcze dla ludzi.
Kryteria zaproponowane przez IARC są w wielu krajach wykorzystywane do ustalania
własnych wykazów lub list czynników, które według obowiązującego tam prawa traktowane
są jako rakotwórcze. Przy procesach spawania metali pracownicy narażeni są na kontakt z
substancjami o stwierdzonym lub prawdopodobnym działaniu rakotwórczym. Do substancji
najczęściej wymienianych w tym kontekście należą związki: chromu, niklu, kadmu i berylu.
Związki chromu w pyłach spawalniczych
Związki chromu zaliczane są do grupy związków chemicznych, których zagrożenie dla
człowieka klasyfikowane jest w różnych kategoriach zależnie od ich postaci chemicznej.
Toksyczność chromu uzależniona jest od stopnia utlenienia i rozpuszczalności, przy czym
1
silnie toksyczne i rakotwórcze działanie wykazują przede wszystkim związki chromu sześcio-
wartościowego. Klasyfikację stopnia działania kancerogennego związków chromu na ludzi
wg IARC [2] przedstawiono w tablicy 1.
Tablica 1. Klasyfikacja stopnia działania kancerogennego chromu i jego związków.
Czynniki rakotwórcze
Stopień dowodu działania rakotwórczego
Grupa
Cr(VI)
++
1
Cr (III) związki
-
3
Cr metaliczny
-
3
Dymy spawalnicze
+
2B
++
wystarczający
1 – czynniki rakotwórcze
+
ograniczony
2B – czynniki przypuszczalnie rakotwórcze
-
niewystarczający 3 – czynniki nieklasyfikowalne pod względem rakotwórczości
Komisja VIII Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa w 1997 r. opublikowała raport
dotyczący występowania przy procesach spawalniczych chromu i niklu oraz ich wpływu na
zdrowie pracowników [3]. W raporcie podano klasyfikację substancji rakotwórczych, która
jest stosowana w Niemczech i oparta została na kryteriach zaproponowane przez IARC, a
opracowana została przez Norddeutsche Metall-Berufsgenossenschaft. Substancje
rakotwórcze zaliczane są do trzech następujących kategorii:
•
Kategoria 1 – substancje rakotwórcze dla człowieka (istnieją dostateczne dowody pomiędzy
ekspozycją człowieka na te substancje a rozwojem choroby nowotworowej),
•
Kategoria 2 – substancje prawdopodobnie rakotwórcze dla człowieka
(istnieją dowody
domniemanego wpływu tych substancji na rozwój choroby nowotworowej oparte głównie o
wyniki długotrwałych badań na zwierzętach lub innych przedmiotowych informacjach),
•
Kategoria 3 – substancje przypuszczalnie rakotwórcze dla człowieka, ale informacje o ich
wpływie nie są wystarczające do oceny ich kancerogenności, informacje pochodzą z badań,
lecz nie pozwalają zaliczyć tych substancji do Kategorii 2.
Klasyfikacja związków chromu wg wyżej przedstawionej kategorii jest następująca:
•
Związki chromu (VI) zawarte w pyłach, aerozolach
Kategoria 2
(związki nierozpuszczalne)
•
Chromian litu
Kategoria 3
•
Chromian cynku
Kategoria 1
•
Chromian cynkowo-potasowy
Kategoria 1
•
Chromiany trójtlenowe
Kategoria 1
2
Związki chromu (VI) mogą stanowić grupę związków chemicznych rozpuszczalnych, i do
niej należą chromiany sodu i potasu, lub grupę związków nierozpuszczalnych, do której
zalicza się chromiany cynku, litu, wapnia i baru. Chromiany rozpuszczalne powodują przy
narażeniu zawodowym zmiany w nerkach i choroby układu oddechowego. Natomiast
chromiany nierozpuszczalne uważane są za bardziej niebezpieczne, bowiem dają dla
organizmu człowieka efekt kancerogenny powodując raka płuc. Do procesów spawalniczych
charakteryzujących się najwyższymi stężeniami w pyłach chromu (VI) zaliczono procesy
spawania stali wysokostopowych elektrodami otulonymi i drutami proszkowymi. W tych
pyłach występują głównie chromiany sodu (Na
2
CrO
4
), chromiany potasu (K
2
CrO
4
) oraz
chromiany wapnia (CaCrO
4
). Występowanie wysokich stężeń chromu (VI) przypisano
również procesom cięcia plazmowego i laserowego stali wysokostopowych. Spawacze stali
wysokostopowych stanowiący na świecie ok. 10% ogólnej liczby spawaczy, narażeni są na
toksyczne dymy i gazy zawierające do 25% chromu o różnym stopniu utlenienia i różnej
rozpuszczalności [6]. W tablicy 2 przedstawiono zawartość chromu całkowitego w pyłach
spawalniczych emitowanych z różnych procesów spawania stali.
Tablica 2. Zawartość chromu całkowitego w pyłach spawalniczych emitowanych z różnych
procesów spawania stali [7].
Metoda
spawania,
materiał
Materiał spawany
Zawartość Cr
w pyle % m/m
dodatkowy
MAG w osłonie 80%Ar+20%CO
2
drut G3Si1
stal węglowa i niskostopowa
0,03
MIG w osłonie Ar
drut Sp06H19N9G1S
stal wysokostopowa
20,0
MAG w osłonie 99%Ar+1%O
2
drut Sp06H19N9G1S
stal wysokostopowa
19,0
MAG prądem pulsującym
w osłonie 80%Ar+20%CO
2
drut G3Si1
stal węglowa i niskostopowa
0,03
MAG, drut proszkowy z rdzeniem
metalowym, osłona MIX18
stal węglowa i niskostopowa
0,83
Drut proszkowy z rdzeniem
rutylowym, osłona MIX18
stal austenityczna
8,25
Drut proszkowy osłona MIX18
stal ferrytyczno-austenityczna
7,68
Drut proszkowy samoosłonowy
stal węglowa i niskostopowa
0,02
Elektroda rutylowa
stal wysokostopowa
7-11
Elektroda zasadowa
stal wysokostopowa
3-22
3
Chrom (VI) został zaliczony do czynników chemicznych wiodących przy ocenie ryzyka dla
zdrowia, przy spawaniu stali wysokostopowych elektrodami, drutami litymi i proszkowymi w
osłonie gazowej [5]. W tablicy 3 przedstawiono wyniki badań spawania drutami
proszkowymi stali wysokostopowych [8]. Wyznaczono skład chemiczny powstających pyłów
uwzględniając zawartość chromu całkowitego oraz chromu (VI) w zależności od parametrów
prądowych procesu oraz od składu gazu osłonowego.
Tablica 3. Emisja pyłu całkowitego i skład chemiczny pyłu przy spawaniu stali
wysokostopowej drutem proszkowym o średnicy 1,2 mm.
Skład gazu
osłonowego
Natężenie
prądu
Skład chemiczny w % m/m
Emisja pyłu
[A]
Fe
Mn
Cr
Cr(VI)
Ni
Si
[mg/s]
CO
2
160
270
6,06
6,33
8,79
6,80
6,77
3,56
0,34
0,48
1,03
0,90
1,91
0,93
6,33
14,33
Ar+20%CO
2
+2%O
2
160
270
5,36
7,37
7,52
8,30
4,58
5,26
1,09
4,39
1,11
0,76
0,65
0,22
4,33
8,33
Działanie biologiczne związków chromu na organizm człowieka
Drogi wchłaniania
W warunkach narażenia zawodowego wchłanianie substancji toksycznych występujących w
powietrzu może zachodzić w drogach oddechowych, przewodzie pokarmowym i przez skórę.
Najbardziej istotną drogą wchłaniania w warunkach przemysłowych jest zawsze układ
oddechowy. Wchłanianie gazów oparte jest na zjawisku dyfuzji. Wchłanianie aerozoli
stanowiących m.in. układy dwufazowe ciało stałe - gaz, tj. pyłów (zawiesina substancji
stałych w powietrzu powstała przez mechaniczne rozdrobnienie) i dymów (zawiesina cząstek
stałych powstałych w procesie kondensacji) zależy od wielkości ziaren i ich rozpuszczalności
[10]. Cząstki związków rozpuszczalnych są lepiej wchłaniane z płuc do krwi, a
nierozpuszczalnych są wychwytywane i zatrzymywane w płucach [11]. Nierozpuszczalne
ziarna osadzane w górnych drogach oddechowych przenoszone są ze śluzem przez ruch
nabłonka migawkowego w kierunku krtani i przełyku. Następnie mogą ulec połknięciu lub
usunięciu na zewnątrz ustroju w ślinie. Przewlekłe uszkodzenie mechanizmu
samooczyszczania może spowodować wydłużenie czasu przebywania pyłu w tej części
układu oddechowego. W dolnych drogach oddechowych obejmujących pęcherzyki płucne i
związane z nimi przewody pęcherzykowe, nabłonek nie posiada migawek. Ziarna pyłu
osadzone w tym obszarze usuwane są z różną prędkością zależnie od rozpuszczalności w
4
wodzie. Ze względu na możliwe skutki zdrowotne narażenia na pył o działaniu
zwłókniającym i toksycznym najważniejsze są ziarna o wymiarach umożliwiających ich
przenikanie do obszaru pęcherzyków płucnych. Wchłonięta substancja dostaje się do
przedziału centralnego (krew) i jest rozprowadzana po całym organiźmie. W badaniach
absorpcji Cr(VI) przez skórę u ludzi wykazano, że chrom dobrze wchłania się przez skórę, a
stopień absorpcji zależy od czasu narażenia i stężenia Cr (VI). Chrom (VI) we krwi jest
wychwytywany przez erytrocyty i redukowany do Cr (III). Wiąże się z hemoglobiną, podczas
gdy Cr(III) wiąże się z białkami osocza [12].
Działanie toksyczne na ludzi .
U ludzi zawodowo narażonych drogą inhalacyjną na związki Cr (VI) może dochodzić
do martwicy, a następnie do perforacji przegrody nosowej. Zaburzenia czynnościowe w
układzie oddechowym obserwowano u galwanizerów, spawaczy i pracowników narażonych
na żelazochrom [2]. Następstwem narażenia na pył chromu lub pył trójtlenku chromu może
być także astma oskrzelowa. Chroniczne owrzodzenia chromowe i ostre podrażnienia skóry
występują u osób eksponowanych na różne materiały zawierające chrom. Chrom i chromiany
(VI) wywołują alergiczne kontaktowe zapalenie skóry.
Działanie rakotwórcze chromu na spawaczy
Badania wpływu Cr (VI) na zdrowie spawaczy są prowadzone w wielu ośrodkach
medycznych całej Europy od ponad 40 lat. Szeroką akcję badawczą w grupie spawaczy
prowadzi Agencja IARC, która na przełomie lat 80-90 swoim badaniom poddała w krajach
europejskich grupę ponad 11tys. spawaczy stali wysokostopowych, stali węglowych i
niskostopowych [14]. Na podstawie wyników obserwacji stwierdzono w badanej grupie
spawaczy występowanie z chorób nowotworowych najczęściej raka płuc i jako przyczynę
identyfikowano występowanie chromu (VI). Natomiast badania prowadzone przez zespół
lekarzy Centralnego Departamentu Medycyny Pracy w Norwegii zwróciły uwagę na rolę
toksycznych gazów powstających przy spawaniu w wywoływaniu choroby nowotworowej -
raka płuc u spawaczy. Szczególnie fakt dużej emisji CO, NO
X
i O
3
jest upatrywany jako
przyczyna raka płuc u spawaczy stali węglowych i niskostopowych [15]. Jako grupę
spawaczy stali wysokostopowych najbardziej narażoną na działanie kancerogenne chromu
(VI) i niklu podano spawaczy spawających ręcznie elektrodami otulonymi. W polskim
Instytucie Medycyny Pracy dymy spawalnicze są przedmiotem badań również głównie z
uwagi na występowanie chromu (VI). Badania powietrza i monitoring biologiczny spawaczy
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]