Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Комплексная эколого-гигиеническая оценка экстракционной переработки коры березы

На правах рукописи

РАДЬКОВА Евгения Анатольевна

КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭКСТРАКЦИОННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КОРЫ БЕРЕЗЫ

14.00.07 — гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 2007

ООЗОБ1482

003061482

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им И И Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научные руководители:

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор медицинских наук, профессор Семенова Валентина Васильевна

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор медицинских наук, профессор Чащин Валерий Петрович доктор медицинских наук Мироненко Ольга Васильевна

Ведущее учреждение:

Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» Федерального медико-биологического агентства (ФГУП «НИИГПЭЧ» ФМБА России)

Защита диссертации состоится » уу 2007 г в « » часов на заседании Диссертационного совета Д 208 086 02 при ГОУВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им И И Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (195067, Санкт-Петербург, Пискаревский пр , 47)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им И И Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Автореферат разослан 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Воробьева Лидия Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В России сосредоточено более 20% мировых запасов древесины, покрытая лесом площадь составляет 22% общемирового показателя Одним из путей рационального использования лесных ресурсов является их комплексная переработка, предусматривающая использование всей биомассы дерева, в том числе древесных отходов, образующихся при заготовке и переработке древесины (Селю-жицкий Г В , 1996, 1999, Семенова ВВ, 2000, Чернова ГИ, 2002) Особого внимания заслуживает комплексная переработка быстрорастущих лиственных пород, в частности, березы, которая широко используется в качестве основного сырья во многих отраслях деревообрабатывающей промышленности Многотоннажным отходом переработки березы является кора, значительная часть которой в повседневной практике вывозится в отвалы или сжигается, хотя березовая кора в целом и отдельные ее компоненты являются ценным сырьем для различных отраслей промышленности (Селюжицкий Г В , 1994, Воробьева Л.В , 2001, ЧерноваГ.И., 2002, Лойт А.О , 2003, Лим ТЕ , 2004) Одним из перспективных направлений утилизации коры является ее химическая переработка с целью получения биологически активных веществ лечебного и лечебно-профилактического значения (Левин Э Д и соавт , 1984, Веприкова Е В , 2004, Судакова И Г , 2005)

Наибольший интерес с точки зрения получения продуктов для использования в медицине представляет наружный слой коры березы -береста, которая содержит до 50% экстрактивных веществ, среди которых основным компонентом является тритерпеноид бетулин, обладающий широким спектром биологической активности (Семенчен-ко В Ф , 1992, Василенко Ю К и соавт , 1993, Рапп О А , 1993, Флех-тер О Б и соавт , 2002, Дьячук Г И и соавт , 2002-2005; 8ЬеШ К й а1, 1973, Ьш ] е1 а1, 1987, АМша Т , 2002) Остается актуальным поиск новых биологических свойств бетулина с целью расширения направлений применения продуктов на его основе

Наиболее распространенным способом получения бетулина является экстракция бересты различными растворителями и выделение бетулина из полученных экстрактов (Кислицын А Н , 1994, Левданский В А , 2005, ■ГааэкеШпеп Р., 1981, Ескегтап СЬ , 1985) Технологический процесс экстракционной переработки бересты сопровождается формированием ряда неблагоприятных производственных факторов, что обуславливает необходимость разработки гигиенических и медико-профилактических меро-

\

приятий, исключающих их влияние на здоровье работающих (Онищен-ко Г Г, 2000, Измеров Н Ф и соавт, 2002, Артамонова В Г, 2003; Чащин В П, 2006) Актуальной гигиенической проблемой на предприятиях по экстракционной переработке бересты является также проблема обращения с отходами производства, для разработки безопасных направлений утилизации которых требуется проведение дополнительных санитарно-химических и эколого-токсикологических исследований

Вышеизложенное определило актуальность проведения настоящего исследования

Цель исследования - обосновать профилактические мероприятия по обеспечению эколого-гигиенической безопасности технологии производства сухого экстракта бересты (БЭС).

Для достижения цели были поставлены следующие задачи

1 Провести комплексную гигиеническую оценку условий труда на всех этапах производства БЭС

2 Изучить биологические свойства, токсичность и опасность исходных, промежуточных и конечных продуктов производства БЭС

3 Обосновать безопасный уровень воздействия (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны

4 Определить класс опасности отходов производства БЭС для здоровья человека, среды его обитания и окружающей природной среды

5 Разработать гигиенические мероприятия по улучшению условий труда на предприятиях по производству БЭС и определить безопасные направления утилизации отходов

Научная новизна. Впервые проведена комплексная гигиеническая оценка условий труда рабочих, занятых экстракционной переработкой бересты, и разработаны мероприятия по их оптимизации Дана токсико-лого-гигиеническая характеристика исходных, промежуточных и конечных продуктов производства БЭС Получены новые научные данные о биологической активности основного компонента сухого экстракта бересты (бетулина) Разработаны и научно обоснованы гигиенические нормативы (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны Установлены закономерности миграции экстрагента (толуола) из отходов производства БЭС в сопредельные среды (атмосферный воздух, воду) и степень влияния отходов на биологическую активность почвы, высшие растения и жизнедеятельность гидробионтов С учетом токсикологических и экологических критериев определен класс опасности отходов и разработаны основные направления их утилизации

Выполненные исследования и полученные материалы расширяют научные представления о закономерностях влияния продуктов экс-

тракционной переработки древесного сырья на теплокровный организм и окружающую среду

Практическая значимость и внедрение в практику. Для практического здравоохранения представляют ценность результаты аттестации рабочих мест основных профессий на опытно-промышленном предприятии по экстракционной переработке бересты На основании полученных данных разработан комплекс санитарно-гигиенических мероприятий по предупреждению неблагоприятного воздействия условий труда на здоровье работающих В программу производственного контроля рекомендовано включить определение содержания в воздухе рабочей зоны экстрагентов-растворителей (толуола), древесной пыли (пыли коры березы и пыли бересты), уровней шума и вибрации

Полученные на этапе опытно-промышленного производства данные о токсиколого-гигиенических свойствах исходных, промежуточных и конечных продуктов экстракционной переработки бересты необходимы для планирования и разработки мероприятий по технике безопасности и охране окружающей среды при эксплуатации предприятия

Разработаны ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты, которые используются для расчета предельно допустимых выбросов (ПДВ) и мониторинга воздуха рабочей зоны на предприятии по производству сухого экстракта бересты

Определен класс опасности отходов производства БЭС (шрота, кубового остатка) для здоровья человека и среды его обитания и для окружающей природной среды, который позволяет прогнозировать основные направления их утилизации

Данные по изучению специфической биологической активности бе-тулина при моделировании гнойного раневого процесса могут представлять практический интерес в области хирургии и косметологии

Результаты исследований используются в деятельности ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии № 122», предприятий ООО «Березовый мир» и ООО «СНС-фарма», лаборатории токсикологии ФГУН «Северо-западный научный центр гигиены и общественного здоровья», в научно-исследовательской работе НИИ экологии человека и окружающей среды имени А Н Сысина РАМН

Отдельные фрагменты работы включены в учебный процесс и используются при подготовке специалистов в Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И И. Мечникова, Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им И П Павлова

Результаты внедрения подтверждены актами и справками о внедрении Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях «Современные проблемы гигиены труда» (Санкт-Петербург, 2005), «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2006), «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 2006), «Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья человека» (Санкт-Петербург, 2007), «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2007), научно-практических конференциях «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2005), «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург, 2006), «Состояние окружающей среды и здоровья населения Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, 2006), «Состояние здоровья населения, факторы риска» (Санкт-Петербург, 2007)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК

Личный вклад автора. Автор лично принимал участие в выполнении исследований по всем разделам диссертации, включая постановку цели и задач работы, определение объема и методик исследования, сбор и анализ полученных результатов, формулировку выводов и разработку практических рекомендаций Отдельные исследования (гистологические, микробиологические) выполнены при участии специалистов других организаций, на что имеются ссылки в диссертации Доля участия автора в накоплении информации - до 80%, в обработке и анализе материала-до 100%

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Ведущими неблагоприятными факторами условий труда при экстракционной переработке бересты являются физические (шум, вибрация, аэрозоли - пыль коры березы, пыль бересты), химические (пары растворителей-экстрагентов), тяжесть трудового процесса

2 По параметрам острой токсичности исходные, промежуточные и конечные продукты производства БЭС относятся к малоопасным веществам Ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) пыли коры березы в воздухе рабочей зоны составляет 6,0 мг/м3, аэрозоль; пыли бересты - 10,0 мг/м3, аэрозоль

3. По степени вредного воздействия на здоровье человека и среду его обитания шрот относится к отходам IV класса опасности, кубовый остаток - II класса опасности, на окружающую природную среду шрот - к отходам V класса опасности, кубовый остаток - III класса опасности

4 Научно разработаны и обоснованы приоритетные показатели для осуществления мониторинговых наблюдений при экстракционной переработке коры березы

Объем и структура диссертации Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 15 рисунков Состоит из введения, главы обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя использованной литературы, включающего 269 источников, из них 182 отечественных и 87 иностранных авторов

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проведения комплексных многоплановых исследований была разработана программа, алгоритм которой представлен на рис 1

Для решения поставленных задач были применены токсиколого-гигиенические, санитарно-химические, эколого-токсикологические, физиологические, биохимические, гистологические, микробиологические методы исследования и метод лабораторного моделирования

В качестве объекта изучения было выбрано опытно-промышленное производство по получению сухого экстракта бересты с содержанием бетулина не менее 70% (п Морозовка, Ленинградская область).

Уровни звука на рабочих местах измеряли прецизионным импульсным шумомером фирмы «Брюль и Къер» согласно ГОСТ 12 1 050-86 «ССБТ Методы измерения шума на рабочих местах» Результаты измерений сопоставляли с нормами по СН №2 2 4/2 1 8 562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»

Измерение общей вибрации на рабочих местах проводили виброизмерителем ВШВ-003-М2 Результаты исследований сопоставляли с нормами по СН 2 2 4/2 1 8 566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»

При оценке микроклимата рабочих мест были измерены температура воздуха, скорость его движения и относительная влажность Замеры проводили с помощью аспирационного психрометра МВ-4М (Ассма-на) и термоэлектроанемометра ТАМ-1. Результаты измерений оценивали по СанПин 2 2 4 548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»

Рис. 1 Алгоритм комплексной эколого-гигиенической оценки экстракционной переработки коры березы

Уровни искусственной освещенности определяли с помощью цифрового фотометра (люксметра-яркомера) модели ТКА-04/3 Оценку результатов проводили в соответствии с СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»

При анализе содержания толуола в воздухе рабочей зоны определяли максимальную, минимальную и рассчитывали среднюю концентрации, которые сравнивали с соответствующими предельно допустимыми концентрациями по ГН 2 2 5 1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

На участке переработки коры березы и участке экстракции определяли концентрацию древесной пыли в воздухе рабочей зоны При этом были использованы традиционные подходы в соответствии с «Методическими указаниями на гравиметрическое определение пыли в воздухе рабочей зоны и в системах вентиляционных установок» №1719-77 Максимальную, минимальную и среднюю концентрации пыли сравнивали с ПДК, приведенными в ГН 2 2 5 1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Определение тяжести и напряженности трудовых процессов работников проводили в соответствии с Р 2 2 2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса Критерии и классификация условий труда»

Распределение рабочего времени в течение смены изучали методом хронометражных наблюдений, измеряя длительность основных и вспомогательных операций

В дополнение к анализу отдельных факторов производственной среды и трудового процесса была проведена их комплексная оценка с целью установления степени вредности и опасности условий труда на основных рабочих местах

На этапе проведения токсиколого-гигиенической оценки исходных, промежуточных и конечных продуктов производства БЭС изучали параметры токсичности и опасности бересты, шрота и кубового остатка, а также изучали специфическую биологическую активность основного компонента БЭС (бетулина) при моделировании раневой инфекции in vivo

Основными химическими компонентами бересты являются экстрактивные вещества, суберин, лигнин и полисахариды

Шрот представляет собой измельченную бересту, проэкстрагиро-ванную толуолом, содержит до 3,5% толуола Кубовый остаток образуется после регенерации толуола из маточного раствора, содержит до 60% толуола

Конечный продукт производства - сухой экстракт бересты (БЭС) -представляет собой порошок от белого до кремового цвета, содержит не менее 70% бетуленола (тривиальное название - бетулин), 14% лу-пеола, 8% изобетуленола, 5-7% бетулиновой кислоты, 1% платановой кислоты Получаемая на основе БЭС субстанция бетулина представляет собой кристаллический порошок белого цвета, содержание бетулина составляет не менее 98%

Экспериментальные исследования выполнены на половозрелых беспородных мышах с исходной массой 18-20 г и белых беспородных крысах массой 180-200 г Все животные поступали из питомника «Рапполо-во» и содержались на стандартном рационе Острую токсичность определяли в соответствии с МУ № 2163-80 путем однократного введения вытяжки из исследуемого вещества в брюшную полость в дозе 5 г/кг и в желудок белых крыс в дозе 10 г/кг Раздражающее действие на слизистую глаз исследовали на белых крысах в соответствии с МУ № 280279, МУ № 2196-80 Местное раздражающее и кожно-резорбтивное действие изучали на белых крысах и мышах в соответствии с МУ № 219680 и МУ № 2102-79 Исследование аллергенных свойств проводили по методу выявления гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) на мышах в соответствии с МУ 1 1 578-96 и РД 64-126-91

Оценку раздражающего действия бетулина проводили с помощью теста на хорион-аллантоисной оболочке куриного эмбриона (ХЕТ-КАМ тест) Исследование аллергизирующей способности бетулина проводили путем воспроизведения гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) на мышах

Специфическую биологическую активность бетулина изучали на модели гнойных кожно-плоскостных ран Животным 1-ой группы на раны наносили 0,015% эмульсию бетулина, 2-ой группы - основу эмульсии, 3-ю группу составили животные без лечения Критериями эффективности служили продолжительность фазы воспаления, скорость заживления ран, сроки отхождения струпа, гистоморфологиче-ская и микробиологическая картина ран на 4 и 10 дни лечения и сроки полного заживления.

Сравнительное изучение противомикробной активности субстанции бетулина и БЭС проводили с помощью дискодиффузионного метода с использованием культур Staphylococcus aureus, Bacillus и плесневого гриба рода Pénicillium

При исследовании микробной обсемененности древесного сырья измельченные образцы коры березы, луба и бересты засевали на питательный агар, далее выдерживали в термостате в течение 48 часов. Оп-

ределяли общее число грибов, общее число бактерий, соотношение грамположительных и грамотрицательных, спорообразующих бактерий и актиномицетов

При обосновании ОБУВ пыли бересты в воздухе рабочей зоны изучали ее дисперсность оптическим методом, оценку цитотоксичности проводили в соответствии с MP №2673-83

Класс опасности отходов производства БЭС определяли в соответствии с СП 2 1 7 1386-03 «Санитарными правилами по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления» и «Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды» (2001) Класс опасности кубового остатка определяли расчетным методом, шрота - расчетным и экспериментальным методами

Содержание толуола в кубовом остатке, шроте и его водном и ацетат-аммонийном буферном экстрактах определяли на хромато-масс-спектрометре «Agilent 5973»

Для оценки водно-миграционной опасности шрота рассчитывали ориентировочный водно-миграционный показатель (ОВМП).

Исследование воздушно-миграционной опасности шрота осуществляли в камерах Б А Курляндского при температуре 20±2°С и 40±2°С. В отобранных пробах воздуха определяли толуол в соответствии с РД 52 04 186-89, полученные результаты сравнивали с ПДК толуола в атмосферном воздухе

Оценка опасности шрота по влиянию на биологическую активность почвы включала тестирование с культурой Azotobacter chroococcum и основными группами почвенных микроорганизмов (микроскопические почвенные грибы, сапрофитные бактерии и актиномицеты) в соответствии с «Методическими указаниями по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве" № 2609-82

Для оценки фитотоксичности шрота в качестве тест-растения использовали семена овса На 3 сутки проводили визуальный учет прорастания семян, на 7 сутки измеряли длину корней проростков

Экотоксикологические исследования на водных организмах выполняли с использованием ветвистоусых рачков Daphnia magna и инфузорий Tetrahimena piryformis Гибель дафний оценивали через 1, 3, 24, 48, 72 и 96 часов Для инфузорий оценивали генеративную (ростовую) функцию в соответствии с МУ «Методические основы биотестирования и определения генетической опасности отходов, поступающих в окружающую среду» (1990) и хемотаксическую (поведенческую) функцию в соответствии «Методическими рекомендациями использо-

вания инфузорий (тетрахимена пириформис) в качестве тест-культуры в приборе «Биотестер-2» (экспресс-метод)» (1991)

При изучении биологической активности шрота в условиях подост-рого токсикологического эксперимента в качестве интегральных показателей исследовали динамику массы тела, поведенческие реакции животных и функциональное состояние центральной нервной системы («норковый рефлекс», суммационно-пороговый показатель), морфологический состав периферической крови (эритроциты, гемоглобин, лейкоциты) Ферментативную функцию печени изучали по активности аспартатаминотрансферазы (АсАТ), аланинаминотрансферазы (АлАТ), синтетическую - по изменению содержания общего белка в сыворотке крови По окончании токсикологических экспериментов оценивали морфологические и гистологические изменения внутренних органов Общий объем проведенных исследований представлен в таблице 1 Статистическую обработку полученных данных проводили методом вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдента на персональном компьютере с помощью пакета программ Microsoft Office ХР и XSTAT 2006

Таблица 1

Общий объем исследований

Вид исследований Количество показателей Единицы информации

Факторы производственной среды и трудового процесса 12 580

Токсикологические эксперименты 25 серий 200 белых крыс 180 белых мышей 10 куриных эмбрионов

Биохимические 7 300

Гистологические 10 235

Санитарно-химические 5 68

Микробиологические 15 134

Эколого-токсикологические 8 485

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Технологический процесс производства сухого экстракта бересты (БЭС) состоит из этапов переработки коры березы с целью получения берестового сырья и экстракции бересты толуолом

К основным технологическим площадкам производства относятся, участок переработки коры (УПК), где можно выделить зону складирования коры березы, зону загрузки коры в молотковую дробилку и зону выгрузки бересты и луба, участок экстракции (УЭ) с зоной у реактора и зоной выгрузки конечных продуктов и участок сушки и упаковки сухого экстракта бересты (УСУ) Основной рабочей профессией является аппаратчик

При изучении производственного шума установлено, что на основных рабочих местах УЭ и УСУ общие уровни звука соответствовали допустимой величине На рабочих местах УПК общие уровни звука превышали допустимую величину и составили на рабочем месте аппаратчика в зоне загрузки коры в молотковую дробилку 91 дБ А, в зоне складирования коры березы - 81 дБ А, в зоне выгрузки бересты и луба - 83 дБ А, для всех рабочих мест эквивалентный, с учетом времени работы, уровень звука составил 88 дБ А, что на 8 дБ А превышает ПДУ Основным источником шума на данном участке является молотковая дробилка

Исследование производственной вибрации показало, что превышение допустимых значений показателей вибрации имело место на рабочем месте аппаратчика в зоне загрузки коры в молотковую дробилку Так, корректированный по частоте и эквивалентный по времени уровень виброускорения составил 114,2 дБ, что на 14,2 дБ превышает допустимую величину Основным источником вибрации в данной зоне является молотковая дробилка

При оценке микроклиматических условий установлено, что наибольшие отклонения всех измеренных величин от оптимальных и допустимых значений наблюдаются на рабочих местах аппаратчиков УПК, в то время как на УЭ и УСУ показатели микроклимата приближались к нормативным значениям

Значения средней температуры воздуха находились в интервале от 18,5°С на рабочих местах УПК до 23,5°С в зоне выгрузки конечных продуктов УЭ Минимальные и максимальные значения температуры воздуха на большинстве рабочих мест выходили за пределы оптимальных, а в некоторых случаях и допустимых величин Самые высокие значения данного фактора (до 25,8°С) отмечены на рабочем месте в зоне выгрузки

конечных продуктов УЭ Наиболее низкие показатели температуры воздуха (до 15,ГС) отмечались на рабочих местах УПК, где дверные проемы периодически открыты, что обуславливает значительную зависимость данного фактора от условий окружающей среды

Последним обстоятельством объясняются более высокие показатели относительной влажности на рабочих местах УПК, где максимальные значения данного фактора составили 85-88%, что значительно превышает не только оптимальные, но и допустимые величины На рабочих местах УЭ и УСУ минимальные и максимальные величины относительной влажности находились в пределах допустимых значений Исключение составляет рабочее место в зоне выгрузки конечных продуктов на УЭ, где более высокие показатели относительной влажности (до 85%) обусловлены выделением пара в момент выгрузки шрота

Скорость движения воздуха на рабочих местах УПК колебалась от 0,32 до 0,52 м/с и была выше допустимых значений, что обусловлено наличием открытых дверных проемов На УЭ и УСУ максимальные и минимальные величины данного фактора не выходили за пределы допустимых значений, а средние величины соответствовали оптимальным за исключением рабочего места у реактора

Анализ уровней искусственной освещенности позволил установить, что минимальные значения данного фактора наблюдались на рабочих местах в зонах загрузки коры в молотковую дробилку и у реактора, где они составили 46 и 45 люкс соответственно, что существенно ниже нормативных величин

При производстве БЭС в воздух рабочей зоны УПК поступает пыль коры березы, которая образуется при ее размоле, а на УЭ наблюдается запыленность воздуха пылью бересты в момент загрузки высушенной и измельченной бересты в реактор При исследовании данного фактора было установлено превышение ПДК содержания древесной пыли в воздухе рабочей зоны на УПК, где максимальная концентрация пыли коры березы составила 7,5 мг/м3 (ПДК-6,0 мг/м3) при средней З,2±1,0мг/м3 На УЭ максимальная разовая концентрация пыли бересты составляла 0,6 мг/м3, а средняя - 0,3±0,1 мг/м3

Наряду с пылью бересты в воздушную среду УЭ поступает толуол, используемый при производстве БЭС в качестве экстрагента Средняя концентрация толуола находилась в пределах от 22,3 до 31,5 мг/м3 (ПДКСС - 50 мг/м3), а максимальная концентрация, зарегистрированная в период выгрузки отходов производства, составила 160,8 мг/м3, что превышает ПДКМр (150 мг/м3)

Тяжесть трудового процесса аппаратчиков соответствовала допустимым значениям, за исключением аппаратчика, занятого в зоне складирования коры березы, у которого условия труда были классифицированы как вредные (3 класс) 1 степени, что связано с необходимостью перемещения большой массы груза, длительным нахождением в позе стоя, а также большим количеством наклонов корпуса в течение рабочей смены Напряженность труда аппаратчиков на УЭ соответствовала 2 классу (допустимые условия труда), на остальных участках - 1 классу (оптимальные условия труда)

В соответствии с «Руководством по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса Критерии и классификация условий труда» (Р 2 2 2006-05) на всех рабочих местах отсутствуют оптимальные условия труда, а к допустимым можно отнести условия труда аппаратчика на УСУ Условия труда на рабочем месте аппаратчика УПК были отнесены к 3 степени 3 класса (вредные) на основании существенного превышения ПДУ физических факторов (вибрации и шума) и ПДК содержания пыли коры березы в воздухе рабочей зоны Условия труда на рабочем месте аппаратчика на УЭ были классифицированы как вредные (3 класс) 1 степени в первую очередь за счет превышения ПДКМ р содержания толуола в воздухе рабочей зоны

Исследование параметров токсичности и опасности исходного сырья (бересты) показало, что внутрижелудочное и внутрибрюшинное введение максимально возможной дозы водной вытяжки из бересты не приводило к гибели экспериментальных животных и развитию клинических симптомов отравления В соответствии с принятой классификацией ГОСТ 12 1 007-76 береста по параметрам острой токсичности относится к малоопасным веществам, IV класс опасности Установлено, что береста не раздражает слизистые глаз, не обладает кожно-резорбтивным действием, при повторном воздействии вызывает слабое раздражение кожных покровов, обладает слабым аллергизирующим действием

При изучении токсических свойств шрота однократное введение в желудок и брюшную полость белых крыс и мышей максимально возможной дозы масляной вытяжки из шрота не вызывало гибели животных и развития признаков отравления В соответствии с ГОСТ 12 1 007-76 шрот относится к веществам IV класса опасности Выявлено, что шрот не обладает аллергизирующим, кожно-резорбтивным действием, не раздражает слизистую оболочку глаз, может вызывать слабое раздражение кожных покровов

Результаты токсиколого-гигиенической оценки кубового остатка свидетельствуют, что по ГОСТ 12 1 007-76 он относится к малоопасным веществам (IV класс опасности), не оказывает раздражающего действия на слизистую глаз, не проникает через неповрежденную кожу в дозе, способной вызвать признаки отравления, не обладает аллерги-зирующим действием, при однократном нанесении обладает слабым, а при повторном - выраженным раздражающим действием на кожные покровы

БЭС является малоопасным веществом, раздражающим, кожно-резорбтивным, аллергизирующим действиями не обладает (Санитарно-гигиеническое заключение МЗ РФ № 004726 Р 643 09 2002)

Использование БЭС при производстве косметических продуктов лечебно-профилактического направления, в которых в качестве основного действующего вещества выступает бетулин, послужило предпосылкой для изучения влияния бетулина на процесс заживления гнойных ран, инфицированных Staphylococcus aureus Объектом исследования являлась субстанция с содержанием бетулина не менее 98%. Предварительно в экспериментальных исследованиях нами было установлено, что бетулин не обладает раздражающими и аллергизирующими свойствами

При нанесении на гнойные раны с первой фазы раневого процесса 0,015% эмульсия бетулина оказывала ранозаживляющее действие за счет стимуляции репаративных процессов, достоверное по сравнению с группой животных без лечения Так уменьшение площади раны за сутки у животных без лечения составило 4,41±0,6%, в опытной группе - 6,26±0,7% (р<0,05), продолжительность фазы воспаления - 11,5±0,5 сут и 9,0±0,6 сут (р<0,05), сроки отхождения струпа - 22,0±1,8 сут и 15,8±0,8 сут (р<0,05), сроки полного заживления - 25,0±1,9 сут и 20,0±1,2 сут (р<0,05) соответственно Однако при сравнении группы лечения с группой животных, получавших аппликации основы эмульсии, достоверных различий в эффективности не наблюдали Эти данные могут быть объяснены результатами, полученными при изучении противомикробной активности бетулина in vitro Было обнаружено, что 0,02%, 0,2% и 0,5% растворы бетулина не тормозили рост Staphylococcus aureus

Однако о противомикробной активности бетулина сообщается в работах J. Liu et al. (1987), но авторами не указывается его процентное содержание в изучаемом образце, в то время как в работах В Ф Се-менченко (1993) показана противомикробная активность в отношении Staphylococcus aureus суммы тритерпеноидов из коры березы с содержа-

нием бетулина до 70% Учитывая данные литературы, было проведено сравнительное исследование in vitro противомикробной активности БЭС с содержанием бетулина не менее 70% и субстанции с содержанием бетулина не менее 98%, которое выявило различия в спектре и выраженности их противомикробного действия В отличие от субстанции 0,2%, 0,5% и 0,8% растворы БЭС вызывали дозозависимую задержку роста Staphylococcus aureus, более выражено подавляли рост плесневого гриба рода Penicillium и не влияли на рост Bacillus В целом противомикроб-ное действие и субстанции и БЭС в отношении изучаемых культур может быть охарактеризовано как слабое, поскольку величины зон задержки роста были незначительными (до 1 мм) Таким образом, поскольку для субстанции бетулина не выявлено противомикробной активности в отношении Staphylococcus aureus, препараты на основе бетулина могут использоваться лишь со II фазы раневого процесса (фазы регенерации) с целью стимуляции репаративных процессов в гнойной ране Кроме того, выявленные различия в противомикробной активности субстанции бетулина и БЭС позволяют предположить наличие противомикробного действия у минорных компонентов БЭС

В ходе производства БЭС рабочие контактируют с древесным сырьем (кора березы, береста и луб), которое при транспортировке, хранении и переработке может значительно обсеменяться микроорганизмами, в том числе грибами Это, в свою очередь, может привести к развитию сенсибилизации к бактериальной флоре и грибам у рабочих, контактирующих не только с древесным сырьем, но и образующейся древесной пылью При исследовании микробной обсемененности древесного сырья выявлено, что кора березы, береста и луб на 98-100% кон-таминированы сапрофитными грамположительными спорообразую-щими бактериями рода Bacillus

Для контроля за качеством воздуха рабочей зоны при экстракционной переработке коры березы нами были разработаны гигиенические нормативы (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны При обосновании ОБУВ пыли бересты учитывались данные литературы и результаты собственных экспериментальных исследований ее физико-химических и токсиколого-гигиенических свойств

Установлено, что по химическому составу береста состоит, главным образом, из нерастворимых в воде органических полимеров, а содержание водорастворимых компонентов составляет 1,1-1,4% от абсолютной сухой массы По физическим свойствам пыль бересты представляет собой частицы самой разнообразной формы и дисперсности 45% частиц имеют размеры в пределах 100-1000 мкм и более, 38%) - 50-

100 мкм, 17% - до 50 мкм, при этом минимальный размер частиц составляет 31,57 мкм Крупные частицы размером 100 -1000 мкм и более имеют форму пластинок с изломами и изрезанными краями, размером 50-100 мкм - удлиненную форму с шероховатыми и неровными краями, размером менее 50 мкм - разнообразную геометрическую форму с неровными краями Полученные результаты свидетельствуют о том, что пыль бересты преимущественно опасна с точки зрения механического раздражения верхних дыхательных путей, поскольку размер пылевых частиц составляет более 10 мкм

По уровню острой токсичности пыль бересты относится к малоопасной IIIB класса по классификации пылей, приведенной в МР №2673-83. При изучении цитотоксичности пыли бересты достоверных отличий в цитологических показателях бронхо-легочного пер-фузата крыс контрольной и опытной групп не обнаружено

В соответствии с «Гигиеническими критериями для обоснования необходимости разработки ПДК и ОБУВ вредных веществ в воздухе рабочей зоны» нами рекомендованы ориентировочные безопасные уровни воздействия пыли бересты в воздухе рабочей зоны на уровне 10,0 мг/м3, аэрозоль, пыли коры березы - 6,0 мг/м3, аэрозоль, по аналогии с древесной пылью.

При обращении с отходами производства БЭС важное гигиеническое значение имеют данные о степени опасности отхода для здоровья человека и среды его обитания, а также окружающей природной среды, которые определяют основные направления их утилизации

Расчетным методом установлено, что шрот по степени воздействия на среду обитания и здоровье человека относится к отходам III класса опасности (К=794,1), кубовый остаток - к отходам II класса опасности (К=9624,3)

Учитывая, что на предприятиях по экстракционной переработке бересты наиболее актуальной гигиенической проблемой является проблема утилизации шрота, который, в отличие от кубового остатка, образуется в более значительном количестве, далее не используется в технологическом процессе и накапливается, для оценки опасности шрота как отхода, помимо расчетного метода, были проведены экспериментальные исследования

Ориентировочные водно-миграционные показатели по результатам химического анализа водного (ОВМПв) и буферного (ОВМПб) экстрактов шрота составили 0,12 и 0,2 соответственно, что позволяет отнести шрот к IV классу (малоопасные отходы)

При моделировании воздушно-миграционных процессов в камерах Б А Курляндского при двух температурных режимах концентрация толуола в отобранных пробах не превышала ПДК толуола в атмосферном воздухе (0,6 мг/м3), что позволяет отнести шрот по данному показателю также к малоопасным отходам

Исследование опасности шрота по влиянию на биологическую активность почвы показало, что шрот в дозе 200 г/кг тормозит рост АгоШЬа^ег сЬгоососсиш до 10 суток, при этом наибольшее подавление роста наблюдалось на 7 сутки и составило 22% К 14 суткам наблюдалась стимуляция роста азотобактера на 8%, к 20 суткам - на 10,8% и к 30 суткам - на 14,3% Тестирование с основными группами почвенных микроорганизмов не выявило подавления роста сапрофитных бактерий, грибов и актиномицетов Таким образом, по данному показателю шрот является малоопасным отходом

Изучение влияния шрота на высшие растения экспресс-методом с использованием семян овса к 3 и 7 суткам не выявило статистически достоверных отличий между контрольными и опытными группами по показателям прорастания семян и интенсивности роста корней По фи-тотоксическому эффекту шрот относится к малоопасным отходам

При биотестировании на гидробионтах в исходной вытяжке из шрота и ее разведении 1 10 через 96 часов гибель дафний составила 80 и 60% соответственно, разведения 1 100 и 1 1000 гибель дафний не вызывали В исследовании на инфузориях торможения их ростовой функции более чем на 50% не наблюдалось Так, через 48 часов для исходной вытяжки данный показатель составил 42%, для разведения 1 10 - 37%, 1.100 - 20%, 1 1000 - 3% При тестировании на хемотакси-ческую функцию инфузорий токсического действия вытяжки из шрота и ее разведений не обнаружено По данному показателю шрот относится к малоопасным отходам

Для изучения биологической активности масляной вытяжки из шрота в условиях подострого токсикологического эксперимента была выбрана доза 1000 мг/кг, что составляет 1/10 от максимально возможной В течение всего периода исследований достоверных различий в динамике массы тела крыс опытной группы по сравнению с контрольной обнаружено не было Изменений показателя «норковый рефлекс» не выявлено При оценке функционального состояния ЦНС по величине суммационно-порогового показателя ответная реакция животных опытной группы не отличалась от таковой у животных контрольной группы Анализ результатов гематологических реакций показал, что шрот не вызывает статистически значимых сдвигов количественных показателей гемоглобина,

эритроцитов и лейкоцитов Исследование влияния шрота на ферментативную функцию печени выявило отклонение АлАТ по сравнению с контрольной группой, начиная с 30 суток опыта, однако изменения были статистически недостоверны При гистологическом исследовании печени, почек и селезенки морфологических изменений в их паренхиме и микроциркуляторном русле не обнаружено

Обобщая результаты проведенных экспериментальных исследований по оценке опасности шрота, можно заключить, что он относится к малоопасным отходам (IV класс опасности) в соответствии с СП 2.1 7 1386-03 «Санитарными правилами по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления» Различие в классах опасности, определенных расчетным (III класс) и экспериментальным (IV класс) методами, объясняется более полным учетом действия реального химического состава шрота в экспериментах

При определении класса опасности отходов для окружающей природной среды (ОПС) расчетным методом в соответствии с «Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды» установлено, что шрот относится к малоопасным отходам IV класса (К=35,95) Однако отсутствие достоверного негативного влияния шрота на гидробионты при биотестировании позволяет отнести шрот к практически не опасным отходам V класса, степень вредного воздействия на окружающую природную среду - очень низкая

Кубовый остаток относится к умеренно опасным отходам III класса (К=600,4), степень вредного воздействия на окружающую природную среду - средняя

ВЫВОДЫ

1 Трудовая деятельность рабочих, занятых экстракционной переработкой бересты, связана с воздействием вредных производственных факторов, ведущими из которых являются на рабочем месте аппаратчика участка переработки коры - интенсивный производственный шум и вибрация, воздействие пыли коры березы, тяжелый физический труд; на рабочем месте аппаратчика участка экстракции - присутствие в воздухе рабочей зоны растворителя-экстрагента (толуола) и пыли бересты

2 Условия труда на рабочем месте аппаратчика участка переработки коры березы классифицированы как вредные 3 класса 3 степени, аппаратчика участка экстракции - вредные 3 класса 1 степени, аппаратчика участка сушки и упаковки БЭС - 2 класса (допустимые) в соответствии с Р 2 2 2006-05 «Руководство по гигиенической оценке

факторов рабочей среды и трудового процесса Критерии и классификация условий труда»

Причинами неблагоприятных условий труда являются несовершенство технологического процесса производства БЭС, включая недостаточную механизацию труда, неэффективную организацию воздухообмена, многостадийность и гигиеническое несовершенство используемого оборудования

3 Изученные сырье (береста) и отходы (шрот и кубовый остаток) относятся к малоопасным веществам (IV класс опасности по ГОСТ 12 1 007-76), не обладают кожно-резорбтивным действием, не раздражают слизистые глаз При этом береста обладает слабым аллергизи-рующим и местно раздражающим действием, шрот может вызывать слабое раздражение кожных покровов, а кубовый остаток при повторном контакте с кожными покровами оказывает выраженное раздражающее действие

4 Основной компонент сухого экстракта бересты (бетулин) не обладает раздражающим и аллергизирующим свойствами, может использоваться в лечении гнойных ран со II фазы раневого процесса (фазы регенерации) с целью стимуляции репаративных процессов в ране В отличие от субстанции бетулина сухой экстракт бересты обладает про-тивомикробным действием в отношении Staphylococcus aureus и более выражено подавляет рост грибов рода Penicillium

5 Рекомендованы ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) в воздухе рабочей зоны пыли коры березы - 6,0 мг/м3, аэрозоль (по аналогии с древесной пылью), пыли бересты - 10,0 мг/м3, аэрозоль (на основании результатов исследования токсиколого-гигиенических, физико-химических и цитотоксических свойств)

6 Отход производства БЭС - шрот - не оказывает негативного влияния на биологическую активность почвы, начальную стадию развития высших растений и процессы жизнедеятельности гидробионтов, воздушно-миграционная и водно-миграционная опасность шрота связана с миграцией толуола

7 При длительном поступлении в организм экспериментальных животных в дозе 1/10 от максимально возможной шрот не приводит к достоверным изменениям в динамике массы тела, поведенческих реакциях, функциональном состоянии центральной нервной системы, морфологическом составе периферической крови, функции печени, гистологической картине внутренних органов экспериментальных животных

8 По степени вредного воздействия на здоровье человека и среду его обитания шрот относится к малоопасным отходам (IV класс опасности), для окружающей природной среды - к практически не опасным отходам (V класс)

9 Кубовый остаток по степени вредного воздействия на здоровье человека и среду его обитания относится к высоко опасным отходам (II класс опасности), для окружающей природной среды - к умеренно опасным отходам (III класс)

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Для оптимизации условий труда рабочих, занятых экстракционной переработкой коры березы, считать приоритетными направлениями в системе санитарно-гигиенических и медико-профилактических мероприятий следующие

• Автоматизация и механизация отдельных этапов технологического процесса производства сухого экстракта бересты с герметизацией оборудования

• Замена толуола менее опасными органическими растворителями и осуществление контроля за их содержанием в воздухе рабочей зоны

• Использование разработанных гигиенических регламентов (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты для мониторинга воздуха рабочей зоны

• На участке переработки коры устройство местной вытяжной вентиляции, установка звукоизолирующих кожухов, реконструкция систем отопления и освещения, оборудование рабочего места аппаратчика у молотковой дробилки ковриками из виброизолирующих материалов

• На участке экстракции повышение эффективности работы местной вытяжной вентиляции, реконструкция системы освещения

• Применение средств индивидуальной защиты спецодежды, антифонов, виброзащитной обуви, средств защиты органов дыхания

• С целью снижения риска нарушений здоровья работающих составление плана мероприятий по первичной профилактике профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний

2 При решении вопросов утилизации отходов производства БЭС предприятиям, учреждениям Роспотребнадзора рекомендуется использовать полученные в работе эколого-гигиенические данные о токсичности и опасности отходов для человека и окружающей природной среды

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Радькова Е А Бетулин - биологически активный экстракт коры березы / Е А Радькова // Человек и его здоровье - 2005 Сб науч тр к 60-летию победы - СПб , 2005 - С 224-225

2 Радькова Е А Использование ХЕТ-КАМ теста для оценки раздражающего действия бетулина / Е А Радькова, Н А Громов // Современные проблемы гигиены труда- Материалы Всероссийской научн -практ конф - СПб, 2005 -С 135

3. Радькова Е А Токсикологическая оценка бетулина - отхода переработки древесины /АС Чернова, Е А Радькова // Человек и его здоровье - 2005 Сб науч тр. к 60-летию победы. - СПб , 2005. -С 311-312

4 Радькова Е А Гигиеническая оценка биологически активных веществ коры березы / Е.А. Радькова // Состояние окружающей среды и здоровье населения Северо-Западного региона Материалы научн -практ конф -СПб, 2006 - С 151-152.

5 Радькова Е А Оценка аллергизующих свойств бересты / Е.А Радькова // Вестник Российской военно-медицинской академии -2006 -№1 -С 403

6 Радькова Е А Токсикологическая оценка бересты /АЛ Рыжков, Е А Радькова // Вестник Российской военно-медицинской академии -2006 -№1 -С 402

7. Радькова Е А Оценка раздражающего действия бетулина / Е А Радькова, А В Виткова, Е Ю Кузнецова, А И Селезнева // Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины Материалы научн-практ. конф - СПб , 2006 - С 258

8 Радькова Е А Изучение аллергизующих свойств бетулина для прогнозирования развития нарушений состояния здоровья работающих / Е А Радькова // Молодые ученые в медицине Материалы Всероссийской научн-практ конф - Казань, 2006 -С 40-41

9. Радькова Е А Оценка токсичности и опасности отходов переработки древесины березы / Е А Радькова // Экология человека -2006 - №4/2 (приложение) - С 405

10 Радькова ЕА Изучение противомикробной активности бетулина / Е А Радькова, О Д Васильев, Е Ю. Кузнецова, А.В Виткова, М.В Кузнецов // Состояние здоровья населения и факторы риска Материалы научн -практ конф - СПб , 2007 - С 128-129

11 Радькова Е А Изучение условий труда на предприятии по химической переработке коры березы / Е А Радькова // Молодые ученые в медицине Материалы Всероссийской научн -практ конф - Казань, 2007 - С 45

12. Радькова ЕА Оценка дисперсности пыли коры березы при экспериментальном ингаляционном воздействии / Е А Радькова, С Н Носков // Вестник СПбГМА им. И И Мечникова - 2007 - №1/2 (приложение) - С 84

13 Радькова Е А Токсиколого-гигиеническая оценка отходов экстракции наружной части коры березы / Е А Радькова, Л.И Дьякова, Н И Сходкина // Вестник СПбГМА им ИИ Мечникова - 2007 -№1/2 (приложение) - С 56

Радькова Е А Комплексная эколого-гигиеническая оценка экстракционной переработки коры березы // Автореф дис канд мед наук. 14.00.07 - гигиена - Санкт-Петербург, 2007 - 24 с

ЛР № 020365

Подписано в печать 16 07 2007 г Заказ № 1040 Формат бумаги 60x84/16 Тираж 100 экз Уел печ л 1,0

ГОУВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им И И Мечникова» Типография ООО «КАРО» Санкт-Петербург, Красногвардейская пл , д 3

Актуальность темы. В России сосредоточено более 20% мировых запасов древесины, покрытая лесом площадь составляет 22% общемирового показателя. Одним из путей рационального использования лесных ресурсов является их комплексная переработка, предусматривающая использование всей биомассы дерева, в том числе древесных отходов, образующихся при заготовке и переработке древесины (Селюжицкий Г.В., 1996, 1999; Семенова В.В., 2000; Чернова Г.И., 2002). Особого внимания заслуживает комплексная переработка быстрорастущих лиственных пород, в частности, березы, которая широко используется в качестве основного сырья во многих отраслях деревообрабатывающей промышленности. Многотоннажным отходом переработки березы является кора, значительная часть которой в повседневной практике вывозится в отвалы или сжигается, хотя березовая кора в целом и отдельные ее компоненты являются ценным сырьем для различных отраслей промышленности (Селюжицкий Г.В., 1994; Воробьева JI.B., 2001; Чернова Г.И., 2002; Лойт А.О., 2003; Лим Т.Е., 2004). Одним из перспективных направлений утилизации коры является ее химическая переработка с целью получения биологически активных веществ лечебного и лечебно-профилактического значения (Левин Э.Д. и соавт., 1984; Веприкова Е.В., 2004; Судакова И.Г., 2005).

Наибольший интерес с точки зрения получения продуктов для использования в медицине представляет наружный слой коры березы - береста, которая содержит до 50% экстрактивных веществ, среди которых основным компонентом является тритерпеноид бетулин, обладающий широким спектром биологической активности (Семенченко В.Ф., 1992; Василенко Ю.К. и соавт., 1993; Рапп О.А., 1993; Флехтер О.Б. и соавт., 2002; Дьячук Г.И. и соавт., 2002-2005; Sheth К. et al., 1973; Liu J. et al., 1987; Akihisa Т., 2002). Остается актуальным поиск новых биологических свойств бетулина с целью расширения направлений применения продуктов на его основе.

Наиболее распространенным способом получения бетулина является экстракция бересты различными растворителями и выделение бетулина из полученных экстрактов (Кислицын А.Н., 1994; Левданский В.А., 2005; 1аазке1атеп Р., 1981; Ескегтап СИ., 1985). Технологический процесс экстракционной переработки бересты сопровождается формированием ряда неблагоприятных производственных факторов, что обуславливает необходимость разработки гигиенических и медико-профилактических мероприятий, исключающих их влияние на здоровье работающих (Онищенко Г.Г., 2000; Изме-ров Н.Ф. и соавт., 2002; Артамонова В.Г., 2003; Чащин В.П., 2006). Актуальной гигиенической проблемой на предприятиях по экстракционной переработке бересты является также проблема обращения с отходами производства, для разработки безопасных направлений утилизации которых требуется проведение дополнительных санитарно-химических и эколого-токсикологических исследований.

Вышеизложенное определило актуальность проведения настоящего исследования.

Цель исследования - обосновать профилактические мероприятия по обеспечению эколого-гигиенической безопасности технологии производства сухого экстракта бересты (БЭС).

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести комплексную гигиеническую оценку условий труда на всех этапах производства БЭС.

2. Изучить биологические свойства, токсичность и опасность исходных, промежуточных и конечных продуктов производства БЭС.

3. Обосновать безопасный уровень воздействия (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны.

4. Определить класс опасности отходов производства БЭС для здоровья человека, среды его обитания и окружающей природной среды.

5. Разработать гигиенические мероприятия по улучшению условий труда на предприятиях по производству БЭС и определить безопасные направления утилизации отходов.

Научная новизна. Впервые проведена комплексная гигиеническая оценка условий труда рабочих, занятых экстракционной переработкой бересты, и разработаны мероприятия по их оптимизации. Дана токсиколого-гигиеническая характеристика исходных, промежуточных и конечных продуктов производства БЭС. Получены новые научные данные о биологической активности основного компонента сухого экстракта бересты (бетулина). Разработаны и научно обоснованы гигиенические нормативы (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны. Установлены закономерности миграции экстрагента (толуола) из отходов производства БЭС в сопредельные среды (атмосферный воздух, воду) и степень влияния отходов на биологическую активность почвы, высшие растения и жизнедеятельность гидробионтов. С учетом токсикологических и экологических критериев определен класс опасности отходов и разработаны основные направления их утилизации.

Выполненные исследования и полученные материалы расширяют научные представления о закономерностях влияния продуктов экстракционной переработки древесного сырья на теплокровный организм и окружающую среду.

Практическая значимость и внедрение в практику. Для практического здравоохранения представляют ценность результаты аттестации рабочих мест основных профессий на опытно-промышленном предприятии по экстракционной переработке бересты. На основании полученных данных разработан комплекс санитарно-гигиенических мероприятий по предупреждению неблагоприятного воздействия условий труда на здоровье работающих. В программу производственного контроля рекомендовано включить определение содержания в воздухе рабочей зоны экстрагентов-растворителей (толуола), древесной пыли (пыли коры березы и пыли бересты), уровней шума и вибрации.

Полученные на этапе опытно-промышленного производства данные о токсиколого-гигиенических свойствах исходных, промежуточных и конечных продуктов экстракционной переработки бересты необходимы для планирования и разработки мероприятий по технике безопасности и охране окружающей среды при эксплуатации предприятия.

Разработаны ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты, которые используются для расчета предельно допустимых выбросов (ПДВ) и мониторинга воздуха рабочей зоны на предприятии по производству сухого экстракта бересты.

Определен класс опасности отходов производства БЭС (шрота, кубового остатка) для здоровья человека и среды его обитания и для окружающей природной среды, который позволяет прогнозировать основные направления их утилизации.

Данные по изучению специфической биологической активности бету-лина при моделировании гнойного раневого процесса могут представлять практический интерес в области хирургии и косметологии.

Результаты исследований используются в деятельности ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии № 122», предприятий ООО «Березовый мир» и ООО «СНС-фарма», лаборатории токсикологии ФГУН «Северо-западный научный центр гигиены и общественного здоровья», в научно-исследовательской работе НИИ экологии человека и окружающей среды имени А.Н. Сысина РАМН.

Отдельные фрагменты работы включены в учебный процесс и используются при подготовке специалистов в Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова.

Результаты внедрения подтверждены актами и справками о внедрении.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях: «Современные проблемы гигиены труда» (Санкт-Петербург, 2005), «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2006), «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 2006), «Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья человека» (Санкт-Петербург, 2007), «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2007); научно-практических конференциях: «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2005), «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург, 2006), «Состояние окружающей среды и здоровья населения Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, 2006), «Состояние здоровья населения, факторы риска» (Санкт-Петербург, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора. Автор лично принимал участие в выполнении исследований по всем разделам диссертации, включая постановку цели и задач работы, определение объема и методик исследования, сбор и анализ полученных результатов, формулировку выводов и разработку практических рекомендаций. Отдельные исследования (гистологические, микробиологические) выполнены при участии специалистов других организаций, на что имеются ссылки в диссертации. Доля участия автора в накоплении информации - до 80%, в обработке и анализе материала - до 100%.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Ведущими неблагоприятными факторами условий труда при экстракционной переработке бересты являются: физические (шум, вибрация, аэрозоли - пыль коры березы, пыль бересты), химические (пары растворите-лей-экстрагентов), тяжесть трудового процесса.

2. По параметрам острой токсичности исходные, промежуточные и конечные продукты производства БЭС относятся к малоопасным веществам. Ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) пыли коры березы в воздухе рабочей зоны составляет 6,0 мг/м , аэрозоль; пыли бересты — 10,0 мг/м , аэрозоль.

3. По степени вредного воздействия на здоровье человека и среду его обитания шрот относится к отходам IV класса опасности, кубовый остаток - II класса опасности, на окружающую природную среду шрот - к отходам V класса опасности, кубовый остаток — III класса опасности.

4. Научно разработаны и обоснованы приоритетные показатели для осуществления мониторинговых наблюдений при экстракционной переработке коры березы.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 15 рисунков. Состоит из введения, главы обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя использованной литературы, включающего 269 источников, из них 182 отечественных и 87 иностранных авторов.

Результаты исследования свидетельствуют, что исходная водная вытяжка из шрота и ее разведение в 10 оказывают негативное действие на дафний, разведения в 100 и 1000 раз не вызывали гибель дафний.

При тестировании на хемотаксическую реакцию инфузорий действие шрота оценивалось по угнетению способности инфузорий к таксису посредством ресничного движения. Результаты представлены в таблице 6.9.

Та б л иц а 6.9

Токсическое действие водных вытяжек шрота для разного времени экспозиции, к контролю

Разведение водной вытяжки Время, час

0,5 1 1,5 3 исходная 20 40 26 32

1:10 14 25 5 31

1:100 18 20 -

1:1000 13 3 - г

Учитывая, что статистически достоверным отличием от контроля для данного биотеста принято считать 50%-ое значение, токсичность исходной вытяжки шрота и ее разведений следует считать не выявленной по данному показателю.

Ростовая функция инфузорий может служить оценочным показателем как хронического, так и эмбриотоксического действия вытяжек. Деление клеток, за которым проводится наблюдение в течение 48 часов, зависит как от общетоксического действия, так и от нарушений, возникающих на стадии размножения.

При тестировании водных вытяжек шрота торможения ростовой функции инфузорий более чем на 50% (статистически достоверное отличие) не наблюдалось. Так, через 48 часов для исходной вытяжки данный показатель составил 42%, для разведения 1:10 - 37%, 1:100 - 20%, 1:1000 - 3%.

Таким образом, в исследованиях на гидробионтах выявлено отрицательное воздействие шрота на процессы жизнедеятельности, как дафний, так и инфузорий, однако выраженность действия достоверно не отличалась от контроля. Таким образом, по данному показателю шрот относится к малоопасным отходам IV класса.

Одно из главных мест в ряду биологических методов оценки опасности отходов является оценка по фитотоксическому действию. Экспресс-методом оценки фитотоксического эффекта является проращивание семян. Критерием вредного действия является ингибирование роста корней семян. Параметром фитотоксичности является среднее эффективное разведение (ЕК50), вызывающее фотоэффект на уровне 50%.

При фитотестировании шрота в качестве тест-растения использовали семена овса. Результаты опыта учитывали на 3 и 7 сутки. На 3 сутки проводился визуальный учет прорастания семян, на 7 сутки — измерение длины корней. В результате эксперимента к 3 суткам не установлено статистически достоверных отличий между контрольными и опытными группами по показателю прорастания семян (рис. 6.1). К седьмым суткам шрот тормозил рост и развитие корней овса в диапазоне разведений 1 - 100 на 11,8-20,6% (рис. 6.2). контроль 01 ЕЮ И 100 01000

Рис. 6.1, Влияние шрота на проращивание семян овса на 3 сутки изучения фитотоксичного действия. контроль НЮ шпюо 01000

Рис. 6.2. Влияние шрота на рост корней овса на 7 сутки изучения фитотоксичного действия.

Таким образом, по фитотоксическому эффекту (ЕК50 < 0,1) шрот относится к IV классу опасности (малоопасные отходы).

6.1.7. Оценка острой токсичности шрота

Токсичность шрота исследовали на белых мышах при однократном введении масляной вытяжки из шрота на подсолнечном масле (1:2) в желудок в дозе 10 г/кг и в брюшную полость в дозе 5 г/кг. Контрольные животные получали подсолнечное масло в соответствующих дозах и аналогичных путях введения. В ходе наблюдения за экспериментальными животными в течение 14 дней клинических симптомов отравления и гибели животных не наблюдалось. Таким образом, в соответствии с СП 2.1.7.1386-03 по показателю острой токсичности шрот относится к малоопасным отходам IV класса опасности.

6.1.8. Оценка подострой токсичности шрота

Для выявления характера и особенностей общетоксического действия шрота на теплокровных животных был проведен подострый эксперимент в течение 45 суток на крысах-самцах. В предыдущих исследованиях было показано, что введение в желудок белых крыс максимально возможной дозы масляной вытяжки из шрота (10 г/кг) не приводило к гибели экспериментальных животных. Для изучения биологического действия была выбрана доза 1000 мг/кг, что составляет 1/10 от максимально возможной.

Наблюдение за динамикой массы тела подопытных белых крыс может быть весьма чувствительным показателем их общего состояния. Уменьшение или недостаточная прибавка массы тела является явным доказательством действия токсического вещества. Установлено, что в течение всего периода исследований масляная вытяжка из шрота в дозе 1000 мг/кг не вызывала достоверных различий в динамике массы тела крыс по сравнению с контрольной группой (табл. 6.10).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для оптимизации условий труда рабочих, занятых экстракционной переработкой коры березы, считать приоритетными направлениями в системе санитарно-гигиенических и медико-профилактических мероприятий следующие:

• Автоматизация и механизация отдельных этапов технологического процесса производства сухого экстракта бересты с герметизацией оборудования.

• Замена толуола менее опасными органическими растворителями и осуществление контроля за их содержанием в воздухе рабочей зоны.

• Использование разработанных гигиенических регламентов (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты для мониторинга воздуха рабочей зоны.

• На участке переработки коры устройство местной вытяжной вентиляции, установка звукоизолирующих кожухов, реконструкция систем отопления и освещения; оборудование рабочего места аппаратчика у молотковой дробилки ковриками из виброизолирующих материалов.

• На участке экстракции повышение эффективности работы местной вытяжной вентиляции, реконструкция системы освещения.

• Применение средств индивидуальной защиты: спецодежды, перчаток, антифонов, виброзащитной обуви, средств защиты органов дыхания.

• С целью снижения риска нарушений здоровья работающих составление плана мероприятий по первичной профилактике профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний.

2. При решении вопросов утилизации отходов производства БЭС предприятиям, учреждениям Роспотребнадзора рекомендуется использовать полученные в работе эколого-гигиенические данные о токсичности и опасности отходов для человека и окружающей природной среды.