Skip to content

Базальтовая вата вредна ли для здоровья: Так ли вредна современная базальтовая вата для здоровья

Содержание

Так ли вредна современная базальтовая вата для здоровья

Ноябрь 03, 2016

Такой натуральный теплоизоляционный материал, как маты каменной ваты изготавливают путём расплавления специальных горных пород и последующего склеивания полученных волокон. Базальт представляет собой застывшую на поверхности земли магму. Заметим, что подобное вещество состоит из многих горных пород.

Основными положительными характеристиками базальтовой ваты считается высокая устойчивость к горению, невысокий коэффициент теплопроводности, хорошие теплоизоляционные показатели. Эта информация тщательно маскируется производителями, но у описываемых изделий есть одно негативное качество – это вред для человека.

Насколько вредна каменная вата, изготовленная по современным технологиям

Для многих потребителей экологическая безопасность строительных материалов, в том числе и утеплителей, считается решающим параметром выбора. В нашей статье ознакомимся с возможными рисками, которые могут возникнуть при эксплуатации базальтовой ваты. Актуальность подобного вопроса связана с популярностью утеплителя у конечных потребителей. Несмотря на хорошие теплоизоляционные показатели, плиты утеплителя могут использоваться в качестве звукоизоляции при проектировании и строительстве квартир и частных зданий.

Как можно понять, с утеплителем будет контактировать много работников и жителей дома (при повреждении отделки), поэтому поражение может принимать массовый характер. По мнению многих экспертов, несмотря на наносимый вред, минеральная вата имеет определённые показатели экологичности. Подобные выводы подтверждаются при сравнении описываемых изделий со стекловатой, которая активно использовалась для утепления зданий каких-то 20-30 лет назад.

Здесь нужно обратить внимание на один важный нюанс – это качество сырья и соблюдение технологии изготовления материала. Показатели вредности резко повышаются в дешёвых изделиях. Такой утеплитель получают с нарушением технологии или с некачественного сырья. Качественная базальтовая вата будет отличаться от аналогов следующими техническими характеристиками:

  • небольшая теплопроводность;
  • устойчивость к воздействию открытого огня;
  • продолжительный период эксплуатации;
  • возможность поглощать посторонние звуки.

Кроме использования дешёвого утеплителя определённый вред можно получить при несоблюдении простых мер безопасности. Дело в том, что при укладке матов теплоизоляции строители контактируют с веществом постоянно. Следует заметить, что плиты подобных изделий имеют ограниченный запас прочности. Под воздействием небольших усилий со стороны рабочих происходит разрушение волокон. В данном случае мельчайшие частицы теплоизоляции попадают под складки спецодежды, проникают в дыхательные пути человека. После этого происходит следующее:

  • зуд на коже;
  • поражение дыхательных путей;
  • возможность появления онкологических заболеваний;
  • раздражение слизистой оболочки глаза;
  • отдельный вред организму приносят фенольные смолы. Много таких веществ содержится в теплоизоляции под названием Изобокс.

По мнению экспертов, высококачественная каменная вата с достаточной плотностью, для скрепления волокон которой использовался натуральный клей, не смогут принести вреда.

Особо прочные материалы не будут разрушаться под нагрузкой, поэтому их мельчайшие частицы не попадут на кожу и не проникнут в лёгкие человека.

При изучении описанной информации можно придти к простому выводу, что каменная вата, произведённая без соблюдения стандартов, кустарным способом оказывает вредное влияние на организм человека. В связи с этим необходимо покупать только качественный утеплитель, имеющий соответствующие сертификаты и другие сопровождающие документы.

Вред от попадания волокон утеплителя в дыхательную систему

Многие считают, что попадание частиц базальтовой ваты в лёгкие принесёт непоправимый вред здоровью человека. Далее рассмотрим, так ли это на самом деле. Подобное утверждение может быть справедливым, а особенно если проводятся работы с утеплителем низкого качества. При минимальных показателях прочности при малейшем усилии структура матов начинает разрушаться, освобождаются мельчайшие волокна и воздух насыщается вредоносными частицами.

При защите материала отделочным слоем, а также в случаях, когда базальтовая вата находится за пределами дома, подобные изделия не причинят вреда здоровью человека.

Но здесь есть одно но, при вдыхании воздуха рядом с утеплителем в организме будут накапливаться частицы волокна. В результате подобного воздействия в человека образуются кисты, которые являются очагом развития вредоносных бактерий. При появлении так называемых трематод в организме могут появиться злокачественные опухоли (онкология).

В некоторых людей диагностировались опухоли в лёгких, появление которых врачи связывают с вдыханием азбеста или минеральной ваты. Частицы указанных материалов имеют микроскопические размеры, они острые. При вдыхании подобные вещества проходят сквозь крупные трубки и оседают на мелких сосудах, что приводит к хроническим повреждениям и дефиците ферментов. Через игольчатую структуру мелких частиц в лёгких появляются небольшие ранки, которые со временем превращаются в рубцы. В дальнейшем участки с рубцами превращаются в опухли. Современные утеплители, произведённые по требованиям государственных стандартов, имеют достаточную прочность и хорошую связку волокон, что препятствует попаданию мелких частиц в лёгкие человека.

Какой вред человеку приносят испарения соединяющих веществ

При изготовлении базальтовой ваты для связки отдельных волокон используются такие опасные вещества как фенол и формальдегид. Как утверждают эксперты, подобные ингредиенты могут представлять опасность для человека, а особенно при несоблюдении условий производства материала. При соблюдении технологии работ и использовании высококачественного сырья никакого вреда от теплоизоляции не будет. Дело в том, что подобные изделия также связываются при помощи формальдегидных смол, но указанные компоненты находятся в связном состоянии.

В тех случаях, когда каменная вата производилась кустарным способом, без соблюдения каких либо стандартов из низкосортного сырья, то полученная продукция не будет соответствовать установленным стандартам качества. В составе такого материала в любом случае будут присутствовать вредоносные добавки.

Безопасность работ и оказание первой помощи при отравлении базальтовой ватой

При укладке плит утеплителя нужно непрекословно придерживаться правил техники безопасности. Во время попадания мелких частиц утеплителя на незащищённую кожу человека возникает чесотка, покраснение и зуд. Острые, мельчайшие частицы волокон попадают в микропоры и трещины и остаются там.

Микрочастицы могут проникать и в лёгкие, там они оседают, что часто приводит к серьёзным заболеваниям органов дыхания. Чтоб предотвратить негативное воздействие материала на организм человека используют следующие защитные средства:

  • специальные очки;
  • прорезиненные перчатки;
  • респиратор;
  • спецодежда.
Важно: после проведения утеплительных работ спецодежду выбрасывают, она непригодна для дальнейшего использования.

При случайном попадании волокон на незащищённые участки кожи не нужно чесаться, ведь это приведёт к проникновению материала вглубь пор. Если микрочастицы попали на волосяной покров нужно аккуратно встряхнуть голову над ванной и слить воду, но смывать сам утеплитель не рекомендовано. При встряхивании желательно плотно сомкнуть глаза.

После этого можно принять ванну с сильным напором холодной воды без использования моющих средств. Использовать полотенце или мочалку, включать горячую воду также запрещено.

После холодно душа вода в ванне должна стечь, а тело человека полностью высохнуть. Далее моются обычным способом с использованием мыла. Микрочастицы, попавшие в глаза, тоже смывают струёй холодной воды под напором. При попадании волокон утеплителя в лёгкие, в человека возникает хронический кашель. В подобном случае необходимо обратиться к врачу.

Можно купить много разных утеплителей, но при подборе подобного материала спрашивайте у продавца сертификаты качества на выпускаемую продукцию, а также пользуйтесь защитными средствами и соблюдайте меры безопасности при монтаже.

Базальтовая вата вредна для здоровья???

Первое, что можно сказать о том, что базальтовая вата вредна для здоровья, прочитав множество публикаций в интернете,- это полное непонимание самими писателями, в чём отличие базальтовой ваты от обычной минваты и даже стекловаты, не говоря уже о шлаковате.

Для них базальтовая вата это весь строительный рынок и ROCKWOOL, и PAROC, и Izovol, и Технониколь, и т.д. На самом деле всё перечисленное – это обычная минеральная вата, полученная методом центрифугирования,но никак не базальтовая. Сами производители пишут что это минеральная вата. Для производства  минваты при подготовке шихты перед загрузкой в плавильную печь, основу составляют минералы базальтовой группы, но обязательно добавлен известняк или доломит, иначе волокна не получатся. Минеральные волокна, полученные методом центрифугирования очень мелкие, диаметром 1-3 микрона и короткие. Элементарное минеральное волокно без микроскопа Вы не разглядите. Наверно для «писателей» будет открытием то, что сами минеральные, стеклянные или волокна шлаковаты, которые они называют базальтовыми, были бы безопасными, если бы не были покрыты фенолформальдегидной смолой для образования теплоизоляционных плит. Именно фенол является концерогеном и возбудителем многих опасных болезней, в первую очередь рака.
И количество фенольной пыли в такой плите до 3÷4 % от общей массы утеплителя. Сами посчитайте, сколько фенольной пыли в стенах и кровле, если на дом в среднем уходит около 80 м3 утеплителя при средней плотности 60 кг/м3, т.е. около 6 тонн минеральной ваты и фенолформальдегидной смолы будет в ней около 150 кг.

Поэтому формулируя заголовок: «базальтовая вата вредна для здоровья», авторы статей сайтов преследуют цель: отвлечь внимание потребителя от вредных компонентов минеральных утеплителей, из-за которых утеплители из минваты нельзя называть экологическими, сосредоточившись на мелких волокнах, которые действительно могут попасть в лёгкие человека, как и вся пыль с улиц больших городов. И ещё вопрос что вреднее: мелкодисперсная волокнистая пыль минеральных утеплителей с фенолом, или пыль автомобильных дорог. И то и другое вредно. Да, такая минеральная базальтовая вата вредна для здоровья.

Поэтому во всех технических условиях на установку стекловаты, минваты, шлаковаты и базальтовой ваты будет написано, что работать при установке утеплителя необходимо с использованием респираторов, рукавиц, в плотно застёгнутой спецодежде.

Не секрет, что больше всего больных среди строительных рабочих, это установщики минеральных утеплителей.

И вот что получается, когда вы видите заголовок: «Базальтовая вата вредна для здоровья», то имеется в виду минеральная вата на базальтовой основе с использованием фенолформальдегидной смолы.

Но откуда появилось название базальтовая вата, если почти весь утеплитель сделан из минеральной ваты?

Почему продавцы минваты, стекловаты и шлаковаты называют свой товар базальтовым утеплителем?

А потому, что есть настоящий 100 % базальтовый утеплитель, базальтовые волокна которого произведены без ослабляющих добавок известняка и доломита и без фенольных связующих.

Самолёты утеплены авиационными теплозвукоизоляционными матами (АТМ), изготовление на 100 % из супертонких базальтовых волокон.  Лёгкие (плотность 25÷30 кг/м³) волокна вибростойки и самое главное, они не разрушаются при температурах ниже -40 ˚С, это температура высот где летают самолёты.

А вот минвата при такой температуре разрушается. 100 % базальтовая вата превосходит любую минвату на базальтовой основе по всем показателям.

Компания «Базальт-Мост» производит тонкие базальтовые волокна и теплоизоляционные изделия из них (прошивные маты, плиты различной толщины и плотности) без использования фенолформальдегидной смолы.

Базальтоволокнистые теплоизоляционные материалы, произведённые компанией «Базальт-Мост» абсолютно безопасны для здоровья людей.

Насколько вредна каменная (базальтовая) вата для здоровья

Каменной (базальтовой) ватой часто называют материалы, не имеющие к ней отношение, путая свойства и характеристики. На самом деле, базальтовый утеплитель — это ни что иное, как полученный в условиях повышенной температуры и особого смешивания компонентов экологически чистый материал в основе с горными породами.

Изолятор выпускают в разных формах, начиная от плит и заканчивая матами. Влияние на здоровье человека утеплитель имеет, но о серьезной угрозе можно говорить лишь в определенных случаях.

Что входит в состав теплоизоляции?

Для изготовления базальтовой ваты используют горные породы базальтовой группы. Плавят их при температуре от 1500 градусов Цельсия в специально оборудованных печах, после чего разделяют на отдельные волокна мощным потоком воздуха, смешивают со связующими и водоотталкивающими компонентами.

Готовый утеплитель прессуют в единый ковер для придания ему необходимых показателей плотности. В роли связующих чаще всего выступают синтетические вещества. К ним относят:

  • карбамидные смолы;
  • фенолоспирты;
  • фенолоформальдегидные смолы.

Дополнительно в состав утеплителя на основе базальтовой ваты включают бентонитовые глины и битум.

На финишном этапе производства каменной ваты, о вреде которой слухи часто преувеличивают, ее нарезают на маты, плиты или рулоны с определенными параметрами, пакуют в герметичные упаковки.

Особенности состава как основной недостаток утеплителя

Для теплоизоляции из каменной ваты характерны определенные недостатки. Именно они вызывают бурю недоверия у пользователей, уверенных во вреде материала для здоровья человека.

Стоит отметить, что ни о каком вреде каменной (базальтовой) ваты в чистом виде речь не идет. Изготовленная на основе натуральных горных пород, она является абсолютно безвредной. Тем не менее, о некоторой вредности утеплителя для здоровья все же стоит задуматься и связана она с добавками, включенными в состав для улучшения свойств и характеристик материала.

Для производства утеплителя из минеральной ваты в обязательном порядке используют фенолформальдегидные смолы, способные выделять вредные летучие вещества. Даже в незначительном количестве они могут стать причиной нанесения вреда здоровью человека с такими симптомами отравления, как слабость, головная боль, кашель и даже рвота.

Формальдегидные смолы токсичны, способы вызывать аллергические реакции кожи, представляют определенную вредность для внутренних органов, ставят под угрозу здоровье дыхательных путей, слизистых оболочек.

Входящие в состав смолы фенола, не представляют какой-либо опасности из-за мизерного количества. Более того, считая их вредными, многие ведущие производители перестали включать добавки в состав базальтовой ваты.

Пыль и волокна — еще одна причина задуматься о целесообразности использования утеплителя из базальтовой ваты. Пыль опасна, так же, как и волокна каменной ваты, которые попадут в воздух и на кожу человека во время проведения монтажа. В тендеме они способны стать причиной проблем со здоровьем с проявлением:

  • кашля;
  • отдышки;
  • чихания и более серьезных проблем в случаях аллергической непереносимости.

О серьёзном вреде здоровью человека можно говорить при использовании некачественных утеплителей на основе минеральной (базальтовой) ваты с добавками неясного происхождения.

Пытаясь удешевить конечный продукт, некоторые производители не стесняются добавлять в состав дешевые и непроверенные примеси (в том числе и отходы металлургической промышленности), заменяя ими чистые и экологичные базальтовые породы. Результатом таких сомнительных экспериментов становится не гарантирующий безопасного использования состав утеплителя.

Как влияют составляющие теплоизоляции на здоровье: к чему быть готовыми

Наибольший вред здоровью несут попадающие в воздух отдельные частицы материала. Опускаясь в легкие человека, они имеют свойство накапливаться, рано или поздно вызывая процесс образования кисты, в свою очередь способный привести к развитию вредоносных микроорганизмов. Опасна ли киста? На самом деле более чем, так как может повлечь за собой развитие злокачественных опухолей.

Известны случаи, когда исследования показывали, что в организме людей, продолжительное время вдыхающих примеси базальтового утеплителя, были обнаружены злокачественные новообразования.

Техника безопасности — основные рекомендации по работе и выбору материала

Чтобы не допустить нанесения вреда утеплителем в основе с каменной ватой здоровью в процессе монтажа, следует соблюдать элементарные меры предосторожности. Крайне важно защитить слизистые и кожу от контакта с частицами материала специальной одеждой с длинными рукавами, респиратором, защитными очками и перчатками.

Если контакта избежать не удалось, во избежание еще большего вреда, пораженные участки срочно промывают проточной водой. Проблема в том, что если с кожи частицы волокон смыть можно, хотя и не так просто, то попавшие в легкие элементы осядут на их поверхности. Именно поэтому так важно не пренебрегать правилом использования респиратора.

Не менее важный момент — выбор утеплителя из минеральной (базальтовой) ваты. Чтобы застраховаться от последствий использования некачественной продукции с вредными примесями, нужно выбирать изделия от проверенных поставщиков, готовых предоставить сертификаты качества.

Достойными уважения считаются производители Rockwool, Knauf, Leinrok и Teplit и некоторых других. Продукция, выпускаемая под этими марками, имеет безупречную репутацию и не принесет серьезного вреда здоровью человека при соблюдении правил монтажа и эксплуатации.

Базальтовая вата вредна для здоровья или нет?

Задумывая строительство нового или утепление старого дома, любой домовладелец думает, прежде всего, об удобстве и безопасности своей семьи.

Главный вопрос, встающий перед ним – о безопасности строительных материалов для здоровья проживающих. Первым под обсуждение подпадают теплоизоляторы, в частности, утеплители на минеральной основе – так ли базальтовая вата вредна для здоровья? Чтобы разобраться в этом вопросе, рассмотрим технологию изготовления, состав материала, тонкости процесса укладки и поведение теплоизоляции в процессе эксплуатации.

Технологический процесс производства

Сырьем для минеральных утеплителей служат горные породы базальт и габбро, образованные при вулканической деятельности. Технология производства материала заключается в плавке дробленого камня с одновременным раздувом газовым потоком с высокой температурой. В результате образуются тончайшие и упругие нити, которые с помощью не содержащего фенол клея превращают в базальтовое волокно для производства плит или матов.

Так как в процессе производства тончайшие нити могут ломаться и попасть в дыхательные пути и на слизистые оболочки, персонал работает в защитных костюмах, перчатках, очках и респираторе.

Состав материала

Базальтовый утеплитель экологичен, так как не загрязняет природу вредными выделениями. Процент содержания камня в утеплителе – 97%. Связующее вещество базальтового утеплителя не содержит фенола, чем грешили минеральные теплоизоляторы предыдущего поколения – минвата и стекловата. Отсутствие в составе плит горючих соединений придает материалу огнестойкость – он не горит и не поддерживает горения.

Но если все так хорошо, на основании чего возник миф о том, что каменная вата (второе название утеплителя из базальтовых пород) вредна для здоровья? Все дело в зачастую невидимой глазу пыли из частиц базальтового волокна: как вещество минерального происхождения они инертны, а, значит, не выводятся организмом. Оседая в легких, попадая на слизистые оболочки или кожу, частицы базальтового волокна способны вызвать:

  1. Поражение органов дыхания.
  2. Зуд кожи.
  3. Раздражение слизистых, ̶ которые постепенно могут привести к онкологическим заболеваниям.

Тонкости процесса укладки

Материал чаще всего применяют для наружного утепления зданий в штукатурных и вентилируемых системах. Если при оштукатуривании доступ воздуха к утеплителю закрыт, то в системе «вентилируемый фасад» воздушная прослойка играет большую роль – с ее помощью происходит удаление конденсата с поверхности плит.

Когда утепляют здание значительной высоты, воздушный поток внутри вентзазора приобретает значительную скорость. Так как материал пористый, нити в нем расположены хаотично и ничем не скреплены, постепенно происходит разрушение слоя утепления.

Предотвратить выветривание утеплителя можно, используя плиты с кашированной поверхностью, или защищая его специальным материалом — супердиффузионной мембраной.

При выполнении утепления также должны соблюдаться правила техники безопасности – защита персонала спецодеждой, и индивидуальными средствами (респиратор, очки, рукавицы).

Поведение материала в процессе эксплуатации

Проживание в доме, утепленном базальтовой ватой с соблюдением технологии и рекомендаций производителя, не принесет никаких проблем: защищенный влаго- и паропроницаемыми мембранами, утеплитель не выделяет ни вредных веществ, ни пыли, способных нанести вред для здоровья.

Однако все сказанное выше, относится только к сертифицированным материалам от известных производителей. Недобросовестные изготовители некачественных подделок продают материалы, не соответствующие нормативам:

  • содержат фенол в количестве, значительно превышающем ПДК, установленное санитарными нормами;
  • с низкой прочностью, приводящей к оседанию и выветриванию утеплителя в вертикальных и наклонных конструкциях;
    выделяют большое количество пыли.

Недобросовестные строители вредят репутации базальтовой ваты: несоблюдение технологии выполнения конструкций, отсутствие в системе «вентфасад» защитных мембран, закупка вместо сертифицированного утеплителя дешевой ваты, произведенной в кустарных мастерских, приводит к разрушению утеплителя. В результате жильцы таких домов вынуждены вдыхать опасные для здоровья острые частицы каменной ваты.

Меры предосторожности

Поскольку микроскопические частицы каменной ваты, как инертный материал, невозможно вывести из организма, а спровоцировать они могут серьезные онкозаболевания, единственный способ не навредить здоровью при работе с ним – строгое соблюдение техники безопасности и работа в защитной одежде, включающей:

  • спецодежду;
  • респиратор;
  • защитные очки;
  • рукавицы.

По завершении работы по укладке, транспортировке и монтировании материалов из каменной ваты комплект защитной одежды утилизируют, так как она будет покрыта пылевидным базальтовым волокном.

Если при работе каменная вата попала на кожу или слизистые, чтобы волокна не проникли вглубь, нельзя чесаться. С волос пыль стряхивают над поверхностью воды при плотно зажмуренных глазах. Необходимо принять прохладный душ под сильным напором воды, при этом запрещено применять моющие средства, мочалки, а затем вытираться полотенцем.

После того, как тело обсохнет, повторно принять душ, уже с моющим средством. Если пыль попала в глаза – промыть их струей холодной воды под давлением. При кашле, возникшем после работы с утеплителем, и не прекратившемся в течение пары дней, требуется обращение в лечебное учреждение.

Меры предосторожности – главная защита от возможного негативного влияния на здоровье при работе с каменной ватой.

Подведение итогов

Так, в чем вредность для здоровья утеплителя «каменная вата»? Основное негативное влияние может оказать микроскопическая пыль базальтового волокна. Предотвратить ее попадание на кожу, слизистые и дыхательные пути при работе поможет защитная одежда и соблюдение правил безопасности, при эксплуатации – грамотная конструкция системы утепления, в обоих случаях – закупка качественного материала у сертифицированного производителя.

Базальтовая вата вредна для здоровья или нет?

Базальтовая вата – материал, который часто используют в качестве утеплителя. По своим теплосберегающим свойствам он является наилучшим вариантом среди строительных материалов: формирует воздушную прослойку, не отсыревает, отличается долговечностью. Но существует распространенное мнение, что базальтовая вата вредна для здоровья. Требуется узнать, так ли это в действительности.

Базальт — натуральней не придумаешь

Для производства минеральной ваты расплавляют и измельчают горную породу. Этот материал также называют каменной ватой, поскольку в действительности она произведена из камня.   Чаще всего используют базальт-магматическую породу, которая является экологически чистой и даже используется в медицине. Таким образом, основа утеплителя безвредна для человека.  

Затем для скрепления полученных волокон между собой используют смолу. От состава последней зависит, приносит ли минеральная вата вред организму. Какой тип этого вещества применять, решает производитель.

Некоторые смолы не содержат в своем составе вредных компонентов, и тогда материал является практически безвредным. Но иногда в состав добавляются фенол и формальдегид – вредные для здоровья компоненты.

Вред для здоровья микрочастиц минеральной ваты

Считается, что максимальный вред организму наносится при вдыхании волокон минерального утеплителя. Это правда: попадание микрочастиц базальта и смолы в легкие не принесет ничего хорошего. При разрезании минерального утеплителя во время строительных работ высвобождается мелкая пыль, поэтому работать следует в марлевой повязке.

Но когда утеплитель уже уложен на место, он не производит пыль сам по себе. Кроме того, в большинстве случаев материал закрывают пленкой для повышения теплоизоляционных свойств и гидроизоляции. Таким образом обеспечивается безопасность минваты.

Существует минеральный утеплитель последнего поколения, который не колется и почти не создает пыли. Причина заключается в эластичности акрила, содержащегося в его составе: связанные этим материалом волокна не обламываются и не разлетаются в виде микрочастиц. Это не единственное преимущество материала, он обладает улучшенными звукоизоляционными характеристиками также благодаря акрилу, который более эффективно поглощает звуковые волны. Таким образом, существует возможность полностью избежать появления пыли при использовании минерального утеплителя.

Формальдегидные смолы

Многие хотят знать, вредна ли минеральная вата, в составе которой содержатся формальдегидные смолы. Количество смолы в любом базальтовом утеплителе составляет 2-3%. В данной субстанции содержится совсем небольшое количество формальдегида. Таким образом, в минеральном утеплителе находится минимальное количество веществ, влияющих на здоровье.

Если же необходимо полностью исключить вред минваты, обратите внимание на производителей, которые не используют в производстве вредные вещества.

При укладке утеплителя закройте его пленкой и тщательно заклейте швы, чтобы избежать пыли. Такая минеральная вата на вредна для здоровья.

Огнеопасна ли минеральная вата

Среди самых полезных свойств минваты – ее пожароустойчивость. Поскольку этот материал является измельченным камнем, он не горит даже под воздействием открытого огня. Соответственно, он не выделяет вредных веществ под влиянием высокой температуры, в отличие от пластика и других утеплителей.

Вредна ли во время монтажа

Часто упоминают вред минеральной ваты во время монтажных работ. Если брать этот материал голыми руками, то мельчайшие острые волокна могут впиваться в кожу и вызывать раздражение. Поэтому работать с ним следует только в перчатках.

Тем не менее, если каменная вата попадет на руки без перчаток, ничего страшного не будет. Нужно только тщательно вымыть ладони прохладной водой (чтобы не расширялись поры), а затем собрать все волокна с кожи вручную. Опытные монтажники используют для удаления этих частиц малярный скотч, прикладывая его клейкой стороной к тем участкам кожи, которые соприкасались с минватой.

Во время работы с базальтовым утеплителем рекомендуется использовать марлевую повязку или хотя бы платок, чтобы прикрыть органы дыхания. Особенно это касается моментов, когда приходится резать минвату. При установке пленки для теплоизоляции вредность отсутствует, поэтому марлевую повязку можно снять.

Минеральный утеплитель с акрилом в составе не приносит вреда. Кроме того, он обладает повышенной упругостью. При установке внутри сооружений возникает “эффект пружины” и утеплитель заполняет все отведенное пространство, не оставляя щелей и зазоров. Дополнительная защита от разлетания пыли не требуется.

Правильная утилизация

Утилизация минеральной ваты – сложный процесс. Этот материал не горит, а в природе разлагается многие десятилетия. Поэтому его необходимо отдавать на переработку, особенно если это базальтовая вата, вред здоровью оказывающая и содержащая формальдегид и фенол в своем составе. Если просто выбросить ее на мусорный полигон, вредные вещества попадут в окружающую среду и вернутся к человеку, негативно воздействуя на воздух и воду.

Ursa Pure One

Минеральная вата Ursa Pureone имеет наилучшие теплоизоляционные свойства. При этом она является экологически чистой, не содержит в своем составе никаких вредных веществ. Применение фенола и формальдегида при производстве полностью исключено. Это материал последнего поколения, отличающийся от простой минваты даже внешним видом: он белого цвета, напоминает хлопок или овечью шерсть.

Вместо базальта используется кварцевый песок, чем обусловлен белый цвет материала. В качестве соединяющего компонента вместо смолы берут акрил – безопасное полимерное вещество.

Вредна ли базальтовая вата


Утеплитель из базальтовой ваты появился на отечественном рынке не так давно, но завоевал популярность благодаря высокой степени теплоизоляции и невысокой цене.
Правда, у потребителей часто возникают вопросы относительно вреда данного материала. Попробуем ответить на этот вопрос.

Пока не найдено ни одного доказательства того, что базальтовая вата может нанести вред здоровью человека, как работающего с ней, так и того, который живет в утепленном помещении. Она намного более безопасна, чем утеплители, которые применялись ранее (например, стекловата).

Стекловата была отличным материалом с точки зрения пользователей, поскольку она не горит, обладает низкой теплопроводностью, но она существенно вредит здоровью дыхательной системы тех, кто занимается ее монтажом. Волокна базальтовой ваты отлично скреплены между собой и не отделяются так легко, поэтому работникам не стоит беспокоиться о своем здоровье.

Для скрепления волокон базальтовой ваты между собой используется специальная смола на основе фенолов и формальдегидов – высокотоксичных веществ, способных легко испаряться и становиться причиной множества заболеваний. Правда, в том случае, если технологический процесс не нарушен и производство велось согласно техническим нормам, с использованием высококачественного сырья, эти вредные вещества будут находиться в связанном состоянии и не смогут стать причиной болезней.

Естественно, что в противном случае, если базальтовая вата изготовлена народными умельцами, ни о каких технологических нормах и речи быть не может, поэтому очень важно при покупке потребовать сертификат качества у продавца. Также должна насторожить и заниженная цена изделия.

Следовательно, чтобы полностью исключить риск нанесения вреда здоровью человека при работе с базальтовой ватой, а также в процессе ее использования, нужно пользоваться только качественным продуктом, приобретенным у проверенного поставщика.

Насколько базальтовая вата вредна для здоровья

Базальтовая вата – это один из самых популярных теплоизоляционных материалов, который используется при строительстве жилых домов. И, конечно, многих интересует вопрос, правда ли, что базальтовая вата вредна для здоровья людей, которые работают с ней и, которые будут проживать в доме.

В нашей статье мы постараемся максимально раскрыть вопрос и рассказать об основных ее характеристиках.

Мифы о базальтовой вате

Базальтовая вата применяется при строительстве домов в качестве теплоизоляционной и звукоизоляционной прослойки.

Но существуют некоторые мифы, утверждающие, что базальтовая вата вредна для здоровья.

Итак, рассмотрим некоторые из мифов:

  1. Ее волокна могут попасть в легкие человека и нанести ему вред. Но не стоит путать базальтовую вату со стекловатой. Стекловата характеризуется низкой прочностью, ее волокна очень легко отделяются и действительно могут попасть на кожу или проникнуть в легкие человека. Базальтовая вата отличается высокой прочностью и попадание ее волокон или частиц в организм человека исключено.
  2. Существует еще один миф, который говорит о том, что испарения от базальтовой ваты могут пагубно влиять на здоровье людей, работающих с этим материалом. С чем связано такое мнение? Скорее всего, связывают его с процессом изготовления.

В процессе изготовления теплоизоляционной базальтовой ваты используется специальный связующий элемент – смола, содержащая в себе опасные вещества, которые постепенно испаряясь, наносят человеку вред. Именно поэтому не все признают этот материал — базальтовый утеплитель, вредность, которую он наносит, считают опасной для здоровья.

Но если использовать только высококачественное сырье, при производстве которого были соблюдены все правила, нормы и стандарты технологического процесса, то возможное нанесение вреда человеку исключено.

Это связано с тем, что при четком соблюдении правил процесса изготовления, смола остается только как связующее звено и никаких вредных испарений от нее не исходит.

  1. Аналогичный миф, что базальтовая вата вредна для здоровья, существует и касательно окружающей среды. Точно также как в случае с человеком, так и с экологией, если использовать качественные материалы, то никакого вреда базальтовая вата для окружающей среды не несет и никаких вредных испарений и токсинов в воздух не выбрасывает.

Как обезопасить себя от покупки некачественного материала

Хоть мы и развеяли некоторые мифы, но существует риск того, что базальтовая вата вредна для здоровья человека. Речь идет о некачественных материалах, изготовленных с помощью кустарного производства.

Для того чтобы избежать приобретения такого материала, нужно изучить этот вопрос, получить консультацию специалистов и не гнаться за дешевизной.

На строительных рынках можно встретить дешевое некачественное сырье, которое не соответствует установленным нормам и стандартам. Такой материал содержит в себе вредные примеси и действительно может быть опасен для человека.

Хорошую, качественную базальтовую вату лучше всего покупать на проверенных и зарекомендовавших себя с положительной стороны строительных точках. При выборе, необходимо обращать внимание на производителя и стоимость материала.

Лучше переплатить и получить качество, чем приобрести дешевое, но некачественное сырье.

Важно помнить, что фирмы, которые занимаются реализацией строительных материалов, всегда должны иметь сертификаты на свою продукцию и по первому требованию предоставлять их покупателю.

На что обратить внимание при приобретении базальтовой ваты

Чтобы не ставить свое здоровье под угрозу, перед покупкой теплоизоляционного материала базальтовой ваты, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

  • производитель материала. Пусть это будет известная и дорогая марка, очень хорошими производителями этого материала можно назвать немцев;
  • обратите внимание на плотность материала. Чем плотность ваты выше, тем вата дороже и качественней;
  • Цена. Не нужно соблазняться низкой стоимостью материала, это и бывает показателем его низкого качества;
  • Попросите продавца предъявить сертификат качества на его продукцию, это также может уберечь вас от покупки некачественного материала.

Перед тем, как выбирать в качестве утеплителя базальтовую вату, желательно изучить все ее особенности, узнать самых известных производителей и добросовестных продавцов строительных материалов.

Это поможет уберечь как здание, так и здоровье людей, которые будут в нем проживать.

Поведение каменной ваты в легких после ингаляции через нос у крыс

Environ Health Prev Med. 2009 июл; 14 (4): 226–234.

и

Юичиро Кудо

Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Йошихару Айзава Департамент профилактики

Медицина и общественное здравоохранение, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Автор, ответственный за переписку.

Поступило 13 октября 2008 г .; Принято 16 февраля 2009 г. количество и размер волокон с точки зрения длины и ширины, согласно исследованию воздействия ингаляции только через нос. Двадцать крыс-самцов Fischer 344 (в возрасте 6–10 недель) подвергались воздействию волокон RW в концентрации 70 (21) волокон / м 3 и 30 (6.6) мг / м 3 , среднее арифметическое (геометрическое стандартное отклонение), непрерывно в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд. Каждую из пяти крыс умерщвляли вскоре и через 1, 2 и 4 недели после воздействия, и их легкие подвергали озолению низкотемпературным плазмотроном. Затем количество и размеры волокон в озоленных образцах определялись с помощью фазово-контрастного микроскопа и анализатора компьютерных изображений. Количество волокон в легких через 4 недели после воздействия значительно снизилось по сравнению с исходным значением, т.е.е., вскоре после воздействия ( P <0,05). Периоды полураспада волокон RW, рассчитанные по однокамерной модели, составили 32 дня для всех волокон и 10 дней для волокон длиннее 20 мкм. Уменьшение количества волокон составило 53,6% через 4 недели после воздействия (исходная группа = 100%). Аналогичным образом, размер волокон значительно уменьшился через 4 недели после воздействия ( P <0,05), вероятно, потому, что волокна растворялись в жидкости организма, попадали в организм альвеолярных макрофагов или выводились за пределы тела при мукоцилиарном движении.В будущих исследованиях необходимо изучить долговременное сохранение волокон RW в легких.

Ключевые слова: Минеральная вата, Вдыхание только через нос, Клиренс, Биостойкость

Введение

Асбест отличается высокой термостойкостью, изоляционными характеристиками и долговечностью и использовался для изготовления строительных материалов, таких как асбестоцементные изделия, цементные плиты и т. Д. армирующий материал для синтетической смолы, такой как виниловые полы, доски и шестерни, материал для напыления для тепло- или звукоизоляции и теплоизоляционный материал для котельных труб, печей и т. д.Однако сообщалось, что он вызывает фиброзное заболевание легких, рак легких и злокачественную мезотелиому плевры и брюшины [1–3], и было доказано, что он обладает токсичностью во многих экспериментах in vitro и in vivo. Поэтому использование асбеста запрещено или ограничено во всем мире [4–6]. В Японии Приказ о применении Закона о промышленной безопасности и гигиене труда, Положения о промышленной безопасности и охране здоровья и Постановление о предотвращении опасностей, связанных с определенными химическими веществами, были пересмотрены в 1995 году, чтобы запретить производство, импорт, использование и продажу амозита и крокидолита. , и продукты, содержащие любой из них на уровне более 1%.Кроме того, производство, импорт, использование и продажа хризотила и продуктов, содержащих хризотил в количестве, превышающем 1%, были запрещены с октября 2004 года. В этих обстоятельствах соответствующие отрасли сталкиваются с острой необходимостью разработки более безопасного волокнистого вещества, поскольку заменитель асбеста.

На современном рынке различные виды искусственных стекловидных волокон (MMVF) используются в качестве заменителей асбеста. Минеральная вата (RW), разновидность MMVF, производится из расплавленного мягкого шлака, такого как железный шлак, медный шлак, никелевый шлак и т. Д., и натуральный камень, такой как андезит, базальт и амфиболит. Поскольку RW отличается теплостойкостью, огнестойкостью и звукопоглощением, он в основном используется в качестве огнестойкого и жаропрочного материала, теплоизоляционного материала и звукопоглощающего материала [7]. В предыдущем исследовании экспериментов in vivo с использованием RW у крыс наблюдался фиброз легких, но не сообщалось о развитии опухолей легких [8], а β-глюкуронидаза и лактатдегидрогеназа (ЛДГ) высвобождались из макрофагов [9] и образование гигантских клеток. культивируемых клеток [10], хотя такие эффекты RW были слабее, чем у хризотила.На основании этих исследований Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицирует RW как группу 3: ограниченная или незрелая канцерогенность для животных и неклассифицируемая канцерогенность для людей [11].

Для оценки биологических эффектов MMVF, таких как RW, было проведено множество исследований экспериментов in vivo, включая краткосрочное и долгосрочное ингаляционное воздействие, инъекцию MMVF в плевру и брюшину и инъекцию в трахею. В отчетах МАИР [11] доказано, что исследования ингаляционного воздействия являются наиболее подходящим методом для оценки воздействия на здоровье населения.

В настоящем исследовании, чтобы изучить стойкость RW в легких как показатель воздействия RW на дыхательную систему, мы провели исследование краткосрочного ингаляционного воздействия только через нос на крысах.

Материалы и методы

Материалы

В качестве анализируемого материала мы использовали образец RW, произведенный NC Co. Ltd., Япония, предоставленный Ассоциацией каменной ваты, Япония. Флуоресцентная рентгеновская спектроскопия показала, что образец RW химически состоит из 39% SiO 2 , 33% CaO, 14% Al 2 O 3 , 5% MgO, 1.8% Fe 2 O 3 и 0,6% S.

Изначально RW присутствует в виде комков волокон разного размера (длины и ширины). Как правило, проводятся эксперименты на животных для оценки биологических эффектов MMVF. Поскольку известно, что биологический эффект волокон варьируется в зависимости от размера, размер волокна важен для определения максимального вредного воздействия. Поэтому мы скорректировали размер РАО в соответствии с методикой Кохьямы [12], то есть объемные РАО были залиты в цилиндр (диаметр 6 см, диаметр 28 мкм).3 см 2 ), и давление 160 кг / см 2 (4,5 МПа) применяли дважды, используя ручной пресс для масла (тип BRM 32, Maekawa MFG Co., Ltd., Токио). Необработанные волокна RW были измельчены в более короткие волокна с помощью этого процесса, и измельченные более короткие волокна были использованы для настоящего эксперимента по ингаляции. Размеры измельченных волокон RW, диспергированных в камере экспонирования, измеряли путем отбора проб с использованием метода фильтрации и электронной микроскопии. Их средняя геометрическая длина (геометрическое стандартное отклонение) и средняя геометрическая ширина (геометрическое стандартное отклонение) составляли 15.49 (2,02) мкм и 2,44 (1,59) мкм соответственно (рис.). Затем, чтобы упростить образование RW в системе ингаляционного воздействия только через нос, измельченные волокна RW были смешаны со стеклянными шариками (BZ-02, AS ONE Corp., Осака) в соотношении 1 (RW) к 39 ( стеклянные бусины) на развес.

Электронно-микроскопическое изображение волокна перед генерацией (× 1000)

Система ингаляционного воздействия только через нос

Материалы, приготовленные в соответствии с описанной выше процедурой, обрабатывались следующим образом: воздух подавался от воздушного компрессора к генератору материала, как сообщалось Кудо и др.[13], со скоростью 30 л / мин, и материалы были помещены в резервуар для хранения материала генератора материалов. Материалы, смешанные со стеклянными шариками, были псевдоожижены воздухом из воздушного компрессора и отделены от стеклянных шариков. В результате материалы были выброшены в воздух. Полученные материалы отправляли в субкамеру, разбавляли фильтрованным воздухом до заданной концентрации и переносили в камеру экспонирования. Скорость вытяжного потока в камере экспонирования была установлена ​​на уровне 40 л / мин.Чтобы поддерживать концентрацию волокон RW (10000 имп / мин) в камере экспонирования, концентрацию контролировали с помощью цифрового измерителя пыли, а количество материалов, которые должны были образоваться, регулировали путем подачи обратной связи на питатель. Держатели для крыс помещали в камеру экспонирования.

Исследование воздействия

Десять крыс-самцов Fischer 344 (в возрасте 6–10 недель) использовались для каждого эксперимента, и каждый эксперимент проводился дважды (всего 20 крыс). Чтобы акклиматизировать крыс к окружающей среде лаборатории, их сначала помещали в клетки на 1 неделю со свободным доступом к воде, пище и свежему фильтрованному воздуху.В камере поддерживалась температура 22 ° C и влажность 40%.

Эксперимент проводился путем непрерывного воздействия на крыс волокон RW в течение 3 часов в день в течение пяти дней подряд. Целевая концентрация волокон в воздухе была установлена ​​равной 30 мг / м 3 по массовой концентрации и 50 ± 10 волокон / см 3 по концентрации волокон. Каждый день в течение экспериментального периода крыс, закрепленных в верхних держателях для крыс основной камеры, заменяли крысами в нижних держателях для крыс, меняя положения между верхними и нижними держателями для крыс.В течение периода экспонирования концентрацию волокна в камере контролировали пять раз в день (30, 60, 90, 120 и 150 минут после начала эксперимента по экспонированию) с помощью следующих методов мониторинга волокон в воздухе в дополнение к постоянному мониторингу с помощью цифровой измеритель пыли (Shibata Corp., Токио). Для контроля концентрации волокон в воздухе в камере экспонирования только для носа отбирали пробы воздуха с использованием мембранных фильтров (Nihon Millipore KK, Токио, диаметр пор 0,8 мкм и диаметр 25 мм; именуемые «MF»), фильтры T60A20 (Tokyo Dylec Corp., Токио, диаметр 25 мм; называемые «T60A20»), и фильтры Nuclepore (Nomura Micro Science Co., Ltd., Kanagawa, диаметр пор 0,2 мкм, диаметр 25 мм; именуемые «NF»), установленные в пластиковом держателе. В течение заданного периода времени образцы волокон собирали на MF в течение 1 мин, T60A20 в течение 10 минут и NF в течение 5 минут с помощью электрического всасывающего насоса (GilAir-5: Gilian, США), и концентрацию волокон подтверждали измерением количество волокон (волокно / см 3 ) и массовая концентрация (мг / м 3 ) с использованием соответствующих фильтров.Волокна, собранные на MF с соотношением сторон (отношение длины к ширине) 3 или выше, были измерены с помощью фазово-контрастной микроскопии в соответствии с критериями измерения волокон [14]. Для измерения массовой концентрации (мг / м 3 ) вес собранных по воздуху волокон T60A20 измеряли с помощью электронных весов, сравнивая с весом до отбора пробы.

Вскоре после пятого дня воздействия пять крыс (средний вес 180 г) были умерщвлены (группа вскоре после заражения). По пять крыс также умерщвляли через 1 неделю (группа через 1 неделю), через 2 недели (группа через 2 недели) и через 4 недели (группа через 4 недели) после окончания периода воздействия.Вес тела крыс измеряли один раз в неделю, а их внешний вид и состояние периодически контролировали на предмет любых изменений во время и после периода воздействия.

Измерение волокон в легких крыс

Под анестезией пентобарбиталом (0,15 мг / кг массы тела) крыс умерщвляли кровотечением из брюшной аорты и резецировали их легкие. Резецированные легкие хранили при низкой температуре (-20 ° C). Затем ткани легких размораживали при комнатной температуре, измельчали ​​и лиофилизировали, чтобы снизить их вес до заданного уровня.Вес после лиофилизации рассматривался как вес высушенных легких. Лиофилизированные легкие около 17 мг сжигали в низкотемпературной печи (Plasma Asher LTA-102, Yanaco Corp., Киото) в течение 24 часов.

После сжигания дистиллированная вода, отфильтрованная с помощью Minisart (Sartorius KK, Tokyo), была добавлена ​​в бутыль для взвешивания, чтобы суспендировать волокна, и волокна были собраны на MF (диаметр пор 0,22 мкм) с использованием всасывающего фильтра и оставлены для хранения. сухой. Высушенный фильтр помещали на предметное стекло и обрабатывали парами ацетона с помощью Quick Fix, делая его прозрачным.На каждом образце фильтра подсчитывали не менее 200 волокон RW с помощью фазово-контрастного микроскопа (BX41, Olympus Corp., Токио). Подсчитывались волокна с соотношением сторон 3 или выше. Win Roof (программное обеспечение для анализа изображений, Mitani Corp., Токио) использовался для получения количества волокон, различая длину ( L ) как L ≤ 5 мкм, 5 мкм < L ≤ 20 мкм и L > 20 мкм. Среди подсчитанных волокон также была измерена концентрация волокон ( L, > 5 мкм и ширина <3 мкм) в соответствии с методом Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (именуемым «волокна ВОЗ») [11].Затем количество волокон переводили в количество волокон на вес высушенной легочной ткани. Период полураспада волокон в легких крысы был рассчитан исходя из предположения, что среднее геометрическое значение общего количества волокон, деленное на общий вес легких (волокна / мг) в легких в группе, получавшей вскоре после этого, было 100% [15].

Измерение размеров волокон

Для измерения размеров волокон (длины и ширины) в воздухе и в легких волокна в пределах измеряемого визуального диапазона и с соотношением сторон 3 или выше были измерены с помощью фазово-контрастного микроскопа. при увеличении 400 ×.На каждую крысу подсчитывали не менее 200 волокон 0,36 мкм или более.

Статистический анализ

Были рассчитаны среднее геометрическое и геометрическое стандартное отклонение общего числа волокон по длине и ширине. Более того, для измерения длины и ширины для каждой крысы использовали минимум 200 волокон, полученных в двух экспериментах, которые попали в легкие крыс. Затем рассчитывали среднее геометрическое для группы из пяти крыс. Был проведен односторонний дисперсионный анализ и множественные сравнения с помощью теста Шеффе.

Результаты

Мониторинг концентрации волокна в камере экспонирования

В таблице показана концентрация волокна в камере экспонирования в каждом эксперименте. Средние (SD) значения подсчета, полученные цифровым измерителем пыли для первого и второго экспериментов (5 дней каждый), составили 9 257 (182,4) и 10 042 (966) отсчетов / мин. Средние концентрации волокон (SD) в камере экспонирования составляли 75,1 (18,0) и 63,7 (23,3) волокна / см 3 , и аналогично средние массовые концентрации (SD) составляли 30.0 (5,7) мг / м 3 и 30,5 (7,4) мг / м 3 соответственно. На рис. 2 показано частотное распределение (гистограмма) длины и ширины волокон внутри камеры экспонирования, в котором среднее геометрическое (GSD) длины составляло 15,49 (2,02) мкм, а ширина - 2,44 (1,59) мкм.

Таблица 1

Концентрация волокна в камере экспонирования

Первый эксперимент Второй эксперимент
Цифровой измеритель пыли (кол / мин) Концентрация волокна (ф / см 3 ) Весовая концентрация (мг / м 3 ) Цифровой измеритель пыли (количество / мин) Концентрация волокна (ф / см 3 ) Весовая концентрация (мг / м 3 )
День 1 ( n = 5) 9861 (274) 81.0 (19,5) 30,0 (6,2) 9550 (134) 39,8 (14,3) 24,4 (3,6)
День 2 ( n = 5) 9237 (197) 72,8 (5,0) 27,0 (7,1) 9824 (585) 77,4 (27,4) 30,8 (4,6)
День 3 ( n = 5) 9247 (97) 81,3 ( 14,9) 33,2 (7,8) 10419 (215) 69,9 (20,1) 37,2 (5.4)
День 4 ( n = 5) 9313 (154) 65,0 (26,2) 29,2 (2,3) 9636 (1697) 63,1 (21,6) 24,4 (6,2 )
День 5 ( n = 5) 9137 (81) 86,8 (12,0) 30,4 (4,3) 10851 (458) 68,5 (20,1) 37,2 (5,0)
Среднее ( n = 25) 9257 (182,4) 75.1 (18,0) 30,0 (5,7) 10042 (966) 63,7 (23,3) 30,5 (7,4)

a Распределение длины образующихся волокон (внутри камеры). b Распределение ширины образовавшихся волокон (внутри камеры)

Скорость внутрилегочного осаждения волокон

Общее количество волокон RW, вдыхаемых крысами в течение экспериментального периода, рассчитывалось по следующему уравнению:

Объем дыхания у крыс был рассчитан по следующему уравнению [16]:

Поскольку средняя масса тела крыс составляла 131 г, дыхательный объем был рассчитан следующим образом:

Концентрация волокон RW в камере экспонирования, рассчитанная в соответствии с правилами в Руководство по измерению условий труда [14], было 70.6 волокон / см 3 . Поскольку крысы подвергались воздействию в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд, общее количество вдыхаемых волокон RW было рассчитано следующим образом:

Поскольку общее количество волокон в легких, соответствующее этому количеству, оказалось равным 7,09 × 10 5 Вскоре после воздействия волокна скорость отложения внутрилегочного волокна была рассчитана следующим образом:

Таким образом, скорость отложения внутрилегочного волокна составила 13,7%.

Изменения количества волокон в обоих легких

Таблица и рис.показывают количество волокон RW, накопленных в легких, и их пропорции, исходя из предположения, что значение вскоре после воздействия составляло 100%.

Таблица 2

Число волокон в легких и их пропорции

Группа неделя - после группы 5,20174 -после группы
Группа умерщвленных крыс Всего волокон Волокна короче или равны 5 мкм ( L ≤ 5 мкм) Волокна длиннее 5 мкм и короче 20 мкм (5 мкм < L ≤ 20 мкм) Волокна длиннее 20 мкм ( L > 20 мкм) Волокна ВОЗ
Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) %
9.43 (1,13) 100,0 2,12 (1,24) 100,0 6,08 (1,13) 100,0 1,21 (1,14) 100,0 7,09 (1,12) 100,0 7,42 (1,35) 78,7 2,04 (1,50) 96,3 4,75 (1,34) 78,2 0,54 (1,83) 73,9
Группа через 2 недели после 7.68 (1,17) 81,5 2,12 (1,16) 100,3 5,07 (1,21) 83,4 0,42 (1,73) 34,7 5,45 (1,20) 76,9 76,9 5,05 (1,23) a, c 53,6 1,59 (1,48) 74,9 3,13 (1,24) a, c 51,5 0,22 (2,27) 9000 17,9 3,38 (1,25) а, б, в 47.7

Процент волокон в легких: закрашенный квадрат группа вскоре после операции, полосатая полоса группа через 1 неделю, квадрат с точками группа через 2 недели, открытый квадрат 4 недели -после группы. Процент, при условии, что значение группы «вскоре после» равно 100%. n = 5, L Длина волокна (мкм)

Среднее значение общего количества волокон в обоих высушенных легких имело тенденцию к снижению в течение периода от вскоре после воздействия до 4 недель после воздействия.Хотя скорость уменьшения количества волокон длиной 5 мкм или меньше ( L ≤ 5 мкм), волокна длиннее 5 мкм, но короче или равны 20 мкм (5 мкм < L ≤ 20 мкм) , и волокна ВОЗ ( L > 5 мкм и W <3 мкм) были низкими в определенный момент, количество волокон в группе через 4 недели было меньше, чем в группе, получавшей вскоре после этого (100 %). В то же время волокна длиной более 20 мкм ( L > 20) имели тенденцию к относительно быстрому уменьшению в течение периода от вскоре после воздействия до 4 недель после воздействия.Множественное сравнение с помощью теста Шеффе показало, что количество волокон с 5 мкм < L ≤ 20 мкм, с L > 20 мкм и волокон ВОЗ в группе через 4 недели после этого значительно уменьшилось по сравнению с вскоре после группы ( P <0,05).

Период полураспада волокон

Данные, полученные путем построения графика зависимости количества волокон в легких крысы от времени измерения в логарифмической шкале, показали линейное (т.е. экспоненциальное) уменьшение. Таким образом, период полураспада был рассчитан по однокамерной модели, как показано на рис.. Периоды полураспада, основанные на этом расчете, составили 32 дня для общего количества волокон, 86 дней для L ≤ 5 мкм, 31 день для 5 мкм < L ≤ 20 мкм, 10 дней для L > 20 мкм, и 27 дней для волокон ВОЗ. Период полураспада более длинных волокон ( L > 20 мкм), как правило, короче, чем у более коротких волокон ( L ≤ 20 мкм).

Клиренс RW волокон из легких крысы (%), рассчитанный исходя из предположения, что значение группы, полученной вскоре после операции, равно 100%

Распределение и изменение размера волокон

В таблице показаны изменения длины и ширины внутрилегочных волокон в группах вскоре после и через 1, 2 и 4 недели после, выраженное средним геометрическим, с геометрическим стандартным отклонением в скобках.

Таблица 3

Изменения длины и ширины волокон в легких

Группа вскоре после 2-138
Группа убитых крыс Среднее геометрическое (GSD)
Длина (мкм) Ширина (мкм)
8,58 (1,94) 1,26 (1,43)
Группа через 1 неделю 7,53 (1,87) a 1,18 (1,39) a
группа недель после 7.35 (1,80) a 1,17 (1,37) a
Группа через 4 недели после 6,87 (1,75) a, b 1,14 (1,32) a

Средняя длина составила 8,58 мкм в группе, получавшей вскоре после этого, и значительно уменьшилась в трех других группах, составляя 6,87 мкм в группе, получавшей 4 недели после ( P <0,05). По сравнению с группой через 1 неделю после этого, он значительно снизился в группе через 4 недели ( P <0.05).

Средняя ширина составила 1,26 мкм в группе, получавшей вскоре после этого, и значительно уменьшилась в трех других группах, составляя 1,14 мкм в группе, получавшей 4 недели после ( P <0,05).

Обсуждение

Во многих предыдущих эпидемиологических, физико-химических исследованиях и исследованиях на животных было показано, что размер волокна и биоперсистентность асбеста или MMVF являются важными факторами с точки зрения их неблагоприятного воздействия на здоровье, особенно канцерогенности. Что касается вдыхаемых волокон, эти предыдущие исследования показали, что чем тоньше и длиннее волокна, тем канцерогенными они становятся.Кроме того, что касается биоперсистенции, волокна, которые остаются в тканях легких в течение длительного периода времени без разрушения или передачи, считаются более канцерогенными [15]. Говорят, что волокна длиной 20 мкм и более с длительным периодом полураспада имеют тенденцию вызывать фиброз или рак из-за их низкой деградации в живом организме [11, 15]. Биоперсистенция связана с количеством волокон, которые остаются в легких (количество удерживаемых внутрилегочных волокон). Количество удерживаемых внутрилегочных волокон - это количество волокон, которые вошли в легкие и остались, за вычетом объема, выведенного за счет самоочищающего действия легких.Он показывает количество, которое присутствует в легких в результате воздействия. Количество удерживаемой внутрилегочной клетчатки основано на балансе удержания-экскреции: если внутрилегочный удерживаемый объем слишком велик для того, чтобы экскреция могла наверстать упущенное, или если экскреция не работает должным образом, это количество увеличивается, вызывая повреждение легких [11].

Система ингаляционной экспозиции только через нос, используемая в этом эксперименте, является улучшенной версией традиционного типа, в которой субкамера была установлена ​​непосредственно перед камерой экспонирования.У этого подхода есть два преимущества. Во-первых, субкамера может контролировать концентрацию образующихся волокон RW, позволяя подавать заданную концентрацию в камеру экспонирования. Во-вторых, субкамера может отбирать волокна одинакового размера и подавать их в основную камеру экспонирования. Поскольку в субкамере осаждаются длинные и толстые волокна, которые не могут быть вдохнуты крысами, в камеру экспонирования можно подавать только вдыхаемые волокна. Этот метод также позволял постоянно генерировать волокна RW с относительно высокой концентрацией в течение определенного периода времени.Следовательно, волокна RW генерировались почти с одинаковой концентрацией, потому что они генерировались почти с целевыми волокнами и изначально предполагаемыми весовыми концентрациями, хотя были некоторые ежедневные колебания.

Hammad et al. [17] сообщили, что скорость отложения волокон была почти в диапазоне 1-7% у крыс, вскрытых на 5-й день после воздействия волокон в течение 6 часов ежедневно в течение пяти дней подряд, тогда как скорость отложения волокон в нашем исследовании вскоре после конец воздействия после воздействия в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд составил 13.7%, хотя невозможно провести прямое сравнение между двумя исследованиями. В будущих исследованиях мы планируем измерить скорость осаждения при тех же условиях, что и в предыдущем исследовании [17], чтобы результаты можно было сравнить.

Общее количество волокон и количество волокон, подсчитанное по длине, имеет тенденцию к уменьшению со временем от вскоре после воздействия до конца четвертой недели. В предыдущих исследованиях искусственные волокна стекловидного тела всех размеров уменьшались на 30–50% в течение 30 дней после воздействия [18, 19].Волокна, которые вдыхаются и осаждаются в легких, демонстрируют различные механизмы очистки в зависимости от места выпадения осадка. Волокна, отложенные в бронхиолах, переносятся мукоцилиарными движениями в глотку и выводятся из организма [11, 14]. Предполагается, что волокна, отложенные в альвеолах, выводятся либо (а) растворяются в жидкости организма или фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами (химическая экскреция), либо (б) переносятся в дыхательные пути или лимфатическую ткань альвеолярными макрофагами и разряжаются. из организма (физическое выделение).Фагоцитируется волокно или нет, зависит от его длины. Волокна длиной 20 мкм или короче, по-видимому, фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами [11, 15], тогда как волокна длиной более 20 мкм не могут быть полностью фагоцитированы альвеолярными макрофагами. Предполагается, что эти волокна либо (а) растворяются жидкостью организма, либо (б) складываются в поперечном направлении и измельчаются для уменьшения длины, а затем фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами, либо попадают в легочные эпителиальные клетки и переносятся в лимфатическую ткань, таким образом, будучи выделяется из организма [11, 15].Считается, что эти механизмы уменьшают количество волокон. Более того, скорость уменьшения количества волокон с длиной короче 20 мкм замедлилась в группах через 1 и 2 недели. Возможная причина этого явления заключается в том, что волокна длиной более 20 мкм были растворены внеклеточной жидкостью и сложены в поперечном направлении с измельчаемыми волокнами, таким образом увеличивая количество более коротких волокон (короче 20 мкм) и, как следствие, увеличивая скорость образования волокон. накопление по ряду показателей, в том числе по общему количеству волокон [11].

Период полураспада был особенно коротким (10 дней) для длинных волокон длиной 20 мкм и более. В предыдущем исследовании период полураспада составлял 111 дней для волокон ВОЗ из RW ( L > 5 мкм и W <3 мкм) и 53 дня для волокон длиной 20 мкм или более [18 ]. Период полураспада волокон длиннее 20 мкм был короче, чем у волокон других размеров в этом исследовании. Причина, по-видимому, в следующем: количество волокон длиной более 20 мкм быстро уменьшалось, что приводило к короткому периоду полураспада, поскольку они складывались в поперечном направлении и становились короче.Напротив, количество волокон 20 мкм или короче не уменьшалось быстро, и, таким образом, период полураспада был больше, потому что более длинные волокна складывались и становились короче, что приводило к увеличению количества волокон на 20 мкм или короче, даже если количество из более коротких волокон был уменьшен фагоцитозом макрофагами.

Распределение волокон по размерам (длине и ширине) образовавшихся волокон значительно отличалось от распределения волокон в легких. Сообщалось, что волокна, вдыхаемые через нос крысы, обычно имеют длину менее 80 мкм и менее 1.Шириной 5 мкм [20]. Следовательно, разница, наблюдаемая в этом исследовании, может указывать на разделение по размеру из-за вдыхания крысами. После вдыхания волокон в легкие размеры волокон (как по длине, так и по ширине) имеют тенденцию уменьшаться со временем по сравнению с размерами вскоре после воздействия. В предыдущем исследовании RW, проведенном в Дании, средняя длина уменьшилась с примерно 9 мкм вскоре после воздействия до примерно 8 мкм на четвертой неделе [21]. Средняя ширина также уменьшилась с примерно 0,7 мкм вскоре после экспонирования до примерно 0.6 мкм на четвертой неделе [21]. В другом исследовании RW, проведенном в Дании, средняя длина уменьшилась с примерно 11 мкм вскоре после воздействия до примерно 10 мкм на четвертой неделе, а средняя ширина уменьшилась с примерно 0,8 мкм вскоре после воздействия до примерно 0,6 мкм на четвертой неделе [ 18]. Причина уменьшения средней длины и ширины, по-видимому, заключается в следующем: волокна длиной 20 мкм или короче были фагоцитированы альвеолярными макрофагами, как указывалось ранее, в то время как волокна длиной более 20 мкм были либо (а) захвачены в трахее и выведены из нее. тело путем мукоцилиарного движения или (б) растворяется жидкостью тела или складывается, укорачивается и фагоцитируется макрофагами [15].Длина, по-видимому, уменьшилась благодаря тому же механизму уменьшения количества волокон, который описан ранее. Между тем считается, что ширина уменьшилась в результате растворения жидкостью организма.

В другом сообщении говорилось, что уменьшение размера клетчатки жидкостью организма было вызвано изменением химического состава [21]. В этом исследовании изменения химического состава MMVF наблюдались в течение года, и предполагалось, что размеры волокон равномерно уменьшаются [21]. При исследовании стекловаты было показано, что оксиды щелочных и щелочноземельных металлов уменьшаются, а химические составляющие волокон растворяются неравномерно.После этого волокна складывались в поперечном направлении и фагоцитировались альвеолярными макрофагами, уменьшая длину и ширину [21].

В этом исследовании мы изучили поведение RW в легких, чтобы оценить его стойкость в легких, с помощью краткосрочного ингаляционного воздействия только через нос на крысах. Строго говоря, невозможно провести прямое сравнение результатов длительного и краткосрочного наблюдения, как это было в настоящем исследовании. Основываясь на признании этого ограничения, настоящее исследование, по-видимому, предполагает безопасность волокон RW.В настоящее время мы проводим эксперимент по долговременному ингаляционному воздействию через нос, чтобы изучить патологические эффекты RW, такие как длительное сохранение RW в легких, канцерогенность и легочный фиброз, и планируем дополнительно оценить безопасность RW, принимая во внимание также результаты настоящего исследования.

Выражение признательности

Мы хотели бы выразить нашу глубочайшую благодарность доктору Хидеки Эндзэ, Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, за поддержку, руководство и корректуру рукописи.Мы также хотели бы поблагодарить г-жу Юмико Сугиура, г-жу Йоко Иноуэ, г-жу Юми Комацу, г-жу Мичио Кояма и г-жу Аску Ямамото, факультет профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, и г-на Сичиро. Миядзаве и г-же Норико Немото, Центр электронной микроскопии, за их дотошные советы и поддержку.

Список литературы

1. Долл Р. Смертность от рака легких у рабочих, работающих с асбестом. Br J Ind Med. 1993; 50: 485–90. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

2. Отдел планирования, Бюро качества воздуха, Министерство окружающей среды ред.Все об асбесте и цеолите. Кавасаки: Японский центр экологической санитарии, 1987: 1–476.

3. Моринага К., Кохьяма Н. Здравоохранение рабочих, работающих с асбестом. Токио: Фонд содействия гигиене труда; 1993. стр. 141–66.

4. Берри Г. Смертность рабочих, аттестованных по медиальным панелям пневмокониоза, как больных асбестозом. Br J Ind Med. 1981; 38: 130–7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 5. Гормли И.П., Болтон Р.Э., Браун Г.М. и др. Некоторые наблюдения по цитотоксичности in vitro хризотила, полученного методом влажного диспергирования.Перспектива здоровья окружающей среды. 1983; 51: 35–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

6. Коши К., Сакабе Х. Влияние асбестовой пыли на культивируемые макрофаги. Ind Health. 1972; 10: 16–23.

7. Отдел планирования Бюро качества воздуха Министерства окружающей среды изд. Все о заменителях асбеста. Кавасаки: Японский центр экологической санитарии 1989: 106–9.

8. МакКоннелл Е.Е., Экстен С., Хестерберг Т.В. и др. Исследования ингаляционной токсикологии двух стекловолоконных материалов и амозитного асбеста на сирийском золотом хомяке.Часть II. Результаты хронического воздействия. Вдыхать токсикол. 1999; 11: 785–835. [PubMed] 9. Дэвис Р. Влияние минеральных волокон на макрофаги. IARC Sci Publ. 1980; 30: 419–25. [PubMed] 10. Браун Р.К., Чемберлен М., Скидмор Дж. В.. Эффекты искусственных минеральных волокон in vitro. Ann Occup Hyg. 1979; 22: 175–9. [PubMed] 11. Искусственные жилые волокна. Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека, вып. 81. Лион: МАИР; 2002. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 12. Кохьяма Н., Танака И., Томита М. и др. Подготовка и характеристика стандартных образцов волокнистых минералов для биологических экспериментов.Ind Health. 1997; 35: 415–32. [PubMed] 13. Кудо Ю., Шибата К., Мики Т. и др. Поведение нового типа минеральной ваты (HT-ваты) в легких после воздействия через нос у крыс. Environ Health Prev Med. 2005; 10: 239–48. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

14. Управление по улучшению окружающей среды, Департамент промышленной безопасности и здравоохранения, Министерство труда, ред. Минеральная пыль. Руководство по измерению рабочей среды I, Токио: Японская ассоциация по измерению рабочей среды, 2000: 167–80.

15.Хестерберг Т.В., Харт Г.А. Синтетические стекловидные волокна: обзор токсикологических исследований и их влияние на классификацию опасности. Crit Rev Toxicol. 2001; 31: 1–53. [PubMed]

16. Танака И. Отложение и удаление частиц в органах дыхания у мелких животных. J Aerosol Res. 1988. 3: 16–23. (на японском).

17. Хаммад Ю., Дием Дж., Крейгхед Дж. И др. Отложение вдыхаемых искусственных минеральных волокон в легких крыс. Ann Occup Hyg. 1982; 26: 179–87. [PubMed] 18. Хестерберг Т.В., Чейз Дж., Экстен С. и др.Биоперсистенция синтетических волокон стекловидного тела и амозитного асбеста в легких крыс после вдыхания. Toxicol Appl Pharmacol. 1998. 151: 262–75. [PubMed] 19. Массельман Р.П., Мюллер В.С., Истес В. и др. Биоперсистенция искусственных стекловидных волокон и волокон крокидолита в легких крыс после кратковременного воздействия. Перспектива здоровья окружающей среды. 1994; 102 (добавление 5): 139–43. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

20. МакКоннелл Е.Е., Камструп О., Массельман Р.П. и др. Хроническое ингаляционное исследование разделенных по размеру изоляционных волокон из каменной и шлаковой ваты на крысах Fischer 344 / N.Вдыхать токсикол. 1994; 6: 571–614.

21. Хестерберг Т.В., Мюллер В.С., Массельман Р.П. и др. Биоперсистентность искусственных стекловидных волокон и крокидолитового асбеста в легких крыс после вдыхания. Fundam Appl Toxicol. 1996; 29: 267–79. [PubMed]

Поведение каменной ваты в легких после воздействия через нос у крыс

Environ Health Prev Med. 2009 июл; 14 (4): 226–234.

и

Юичиро Кудо

Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Йошихару Айзава Департамент профилактики

Медицина и общественное здравоохранение, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Автор, ответственный за переписку.

Поступило 13 октября 2008 г .; Принято 16 февраля 2009 г. количество и размер волокон с точки зрения длины и ширины, согласно исследованию воздействия ингаляции только через нос. Двадцать крыс-самцов Fischer 344 (в возрасте 6–10 недель) подвергались воздействию волокон RW в концентрации 70 (21) волокон / м 3 и 30 (6.6) мг / м 3 , среднее арифметическое (геометрическое стандартное отклонение), непрерывно в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд. Каждую из пяти крыс умерщвляли вскоре и через 1, 2 и 4 недели после воздействия, и их легкие подвергали озолению низкотемпературным плазмотроном. Затем количество и размеры волокон в озоленных образцах определялись с помощью фазово-контрастного микроскопа и анализатора компьютерных изображений. Количество волокон в легких через 4 недели после воздействия значительно снизилось по сравнению с исходным значением, т.е.е., вскоре после воздействия ( P <0,05). Периоды полураспада волокон RW, рассчитанные по однокамерной модели, составили 32 дня для всех волокон и 10 дней для волокон длиннее 20 мкм. Уменьшение количества волокон составило 53,6% через 4 недели после воздействия (исходная группа = 100%). Аналогичным образом, размер волокон значительно уменьшился через 4 недели после воздействия ( P <0,05), вероятно, потому, что волокна растворялись в жидкости организма, попадали в организм альвеолярных макрофагов или выводились за пределы тела при мукоцилиарном движении.В будущих исследованиях необходимо изучить долговременное сохранение волокон RW в легких.

Ключевые слова: Минеральная вата, Вдыхание только через нос, Клиренс, Биостойкость

Введение

Асбест отличается высокой термостойкостью, изоляционными характеристиками и долговечностью и использовался для изготовления строительных материалов, таких как асбестоцементные изделия, цементные плиты и т. Д. армирующий материал для синтетической смолы, такой как виниловые полы, доски и шестерни, материал для напыления для тепло- или звукоизоляции и теплоизоляционный материал для котельных труб, печей и т. д.Однако сообщалось, что он вызывает фиброзное заболевание легких, рак легких и злокачественную мезотелиому плевры и брюшины [1–3], и было доказано, что он обладает токсичностью во многих экспериментах in vitro и in vivo. Поэтому использование асбеста запрещено или ограничено во всем мире [4–6]. В Японии Приказ о применении Закона о промышленной безопасности и гигиене труда, Положения о промышленной безопасности и охране здоровья и Постановление о предотвращении опасностей, связанных с определенными химическими веществами, были пересмотрены в 1995 году, чтобы запретить производство, импорт, использование и продажу амозита и крокидолита. , и продукты, содержащие любой из них на уровне более 1%.Кроме того, производство, импорт, использование и продажа хризотила и продуктов, содержащих хризотил в количестве, превышающем 1%, были запрещены с октября 2004 года. В этих обстоятельствах соответствующие отрасли сталкиваются с острой необходимостью разработки более безопасного волокнистого вещества, поскольку заменитель асбеста.

На современном рынке различные виды искусственных стекловидных волокон (MMVF) используются в качестве заменителей асбеста. Минеральная вата (RW), разновидность MMVF, производится из расплавленного мягкого шлака, такого как железный шлак, медный шлак, никелевый шлак и т. Д., и натуральный камень, такой как андезит, базальт и амфиболит. Поскольку RW отличается теплостойкостью, огнестойкостью и звукопоглощением, он в основном используется в качестве огнестойкого и жаропрочного материала, теплоизоляционного материала и звукопоглощающего материала [7]. В предыдущем исследовании экспериментов in vivo с использованием RW у крыс наблюдался фиброз легких, но не сообщалось о развитии опухолей легких [8], а β-глюкуронидаза и лактатдегидрогеназа (ЛДГ) высвобождались из макрофагов [9] и образование гигантских клеток. культивируемых клеток [10], хотя такие эффекты RW были слабее, чем у хризотила.На основании этих исследований Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицирует RW как группу 3: ограниченная или незрелая канцерогенность для животных и неклассифицируемая канцерогенность для людей [11].

Для оценки биологических эффектов MMVF, таких как RW, было проведено множество исследований экспериментов in vivo, включая краткосрочное и долгосрочное ингаляционное воздействие, инъекцию MMVF в плевру и брюшину и инъекцию в трахею. В отчетах МАИР [11] доказано, что исследования ингаляционного воздействия являются наиболее подходящим методом для оценки воздействия на здоровье населения.

В настоящем исследовании, чтобы изучить стойкость RW в легких как показатель воздействия RW на дыхательную систему, мы провели исследование краткосрочного ингаляционного воздействия только через нос на крысах.

Материалы и методы

Материалы

В качестве анализируемого материала мы использовали образец RW, произведенный NC Co. Ltd., Япония, предоставленный Ассоциацией каменной ваты, Япония. Флуоресцентная рентгеновская спектроскопия показала, что образец RW химически состоит из 39% SiO 2 , 33% CaO, 14% Al 2 O 3 , 5% MgO, 1.8% Fe 2 O 3 и 0,6% S.

Изначально RW присутствует в виде комков волокон разного размера (длины и ширины). Как правило, проводятся эксперименты на животных для оценки биологических эффектов MMVF. Поскольку известно, что биологический эффект волокон варьируется в зависимости от размера, размер волокна важен для определения максимального вредного воздействия. Поэтому мы скорректировали размер РАО в соответствии с методикой Кохьямы [12], то есть объемные РАО были залиты в цилиндр (диаметр 6 см, диаметр 28 мкм).3 см 2 ), и давление 160 кг / см 2 (4,5 МПа) применяли дважды, используя ручной пресс для масла (тип BRM 32, Maekawa MFG Co., Ltd., Токио). Необработанные волокна RW были измельчены в более короткие волокна с помощью этого процесса, и измельченные более короткие волокна были использованы для настоящего эксперимента по ингаляции. Размеры измельченных волокон RW, диспергированных в камере экспонирования, измеряли путем отбора проб с использованием метода фильтрации и электронной микроскопии. Их средняя геометрическая длина (геометрическое стандартное отклонение) и средняя геометрическая ширина (геометрическое стандартное отклонение) составляли 15.49 (2,02) мкм и 2,44 (1,59) мкм соответственно (рис.). Затем, чтобы упростить образование RW в системе ингаляционного воздействия только через нос, измельченные волокна RW были смешаны со стеклянными шариками (BZ-02, AS ONE Corp., Осака) в соотношении 1 (RW) к 39 ( стеклянные бусины) на развес.

Электронно-микроскопическое изображение волокна перед генерацией (× 1000)

Система ингаляционного воздействия только через нос

Материалы, приготовленные в соответствии с описанной выше процедурой, обрабатывались следующим образом: воздух подавался от воздушного компрессора к генератору материала, как сообщалось Кудо и др.[13], со скоростью 30 л / мин, и материалы были помещены в резервуар для хранения материала генератора материалов. Материалы, смешанные со стеклянными шариками, были псевдоожижены воздухом из воздушного компрессора и отделены от стеклянных шариков. В результате материалы были выброшены в воздух. Полученные материалы отправляли в субкамеру, разбавляли фильтрованным воздухом до заданной концентрации и переносили в камеру экспонирования. Скорость вытяжного потока в камере экспонирования была установлена ​​на уровне 40 л / мин.Чтобы поддерживать концентрацию волокон RW (10000 имп / мин) в камере экспонирования, концентрацию контролировали с помощью цифрового измерителя пыли, а количество материалов, которые должны были образоваться, регулировали путем подачи обратной связи на питатель. Держатели для крыс помещали в камеру экспонирования.

Исследование воздействия

Десять крыс-самцов Fischer 344 (в возрасте 6–10 недель) использовались для каждого эксперимента, и каждый эксперимент проводился дважды (всего 20 крыс). Чтобы акклиматизировать крыс к окружающей среде лаборатории, их сначала помещали в клетки на 1 неделю со свободным доступом к воде, пище и свежему фильтрованному воздуху.В камере поддерживалась температура 22 ° C и влажность 40%.

Эксперимент проводился путем непрерывного воздействия на крыс волокон RW в течение 3 часов в день в течение пяти дней подряд. Целевая концентрация волокон в воздухе была установлена ​​равной 30 мг / м 3 по массовой концентрации и 50 ± 10 волокон / см 3 по концентрации волокон. Каждый день в течение экспериментального периода крыс, закрепленных в верхних держателях для крыс основной камеры, заменяли крысами в нижних держателях для крыс, меняя положения между верхними и нижними держателями для крыс.В течение периода экспонирования концентрацию волокна в камере контролировали пять раз в день (30, 60, 90, 120 и 150 минут после начала эксперимента по экспонированию) с помощью следующих методов мониторинга волокон в воздухе в дополнение к постоянному мониторингу с помощью цифровой измеритель пыли (Shibata Corp., Токио). Для контроля концентрации волокон в воздухе в камере экспонирования только для носа отбирали пробы воздуха с использованием мембранных фильтров (Nihon Millipore KK, Токио, диаметр пор 0,8 мкм и диаметр 25 мм; именуемые «MF»), фильтры T60A20 (Tokyo Dylec Corp., Токио, диаметр 25 мм; называемые «T60A20»), и фильтры Nuclepore (Nomura Micro Science Co., Ltd., Kanagawa, диаметр пор 0,2 мкм, диаметр 25 мм; именуемые «NF»), установленные в пластиковом держателе. В течение заданного периода времени образцы волокон собирали на MF в течение 1 мин, T60A20 в течение 10 минут и NF в течение 5 минут с помощью электрического всасывающего насоса (GilAir-5: Gilian, США), и концентрацию волокон подтверждали измерением количество волокон (волокно / см 3 ) и массовая концентрация (мг / м 3 ) с использованием соответствующих фильтров.Волокна, собранные на MF с соотношением сторон (отношение длины к ширине) 3 или выше, были измерены с помощью фазово-контрастной микроскопии в соответствии с критериями измерения волокон [14]. Для измерения массовой концентрации (мг / м 3 ) вес собранных по воздуху волокон T60A20 измеряли с помощью электронных весов, сравнивая с весом до отбора пробы.

Вскоре после пятого дня воздействия пять крыс (средний вес 180 г) были умерщвлены (группа вскоре после заражения). По пять крыс также умерщвляли через 1 неделю (группа через 1 неделю), через 2 недели (группа через 2 недели) и через 4 недели (группа через 4 недели) после окончания периода воздействия.Вес тела крыс измеряли один раз в неделю, а их внешний вид и состояние периодически контролировали на предмет любых изменений во время и после периода воздействия.

Измерение волокон в легких крыс

Под анестезией пентобарбиталом (0,15 мг / кг массы тела) крыс умерщвляли кровотечением из брюшной аорты и резецировали их легкие. Резецированные легкие хранили при низкой температуре (-20 ° C). Затем ткани легких размораживали при комнатной температуре, измельчали ​​и лиофилизировали, чтобы снизить их вес до заданного уровня.Вес после лиофилизации рассматривался как вес высушенных легких. Лиофилизированные легкие около 17 мг сжигали в низкотемпературной печи (Plasma Asher LTA-102, Yanaco Corp., Киото) в течение 24 часов.

После сжигания дистиллированная вода, отфильтрованная с помощью Minisart (Sartorius KK, Tokyo), была добавлена ​​в бутыль для взвешивания, чтобы суспендировать волокна, и волокна были собраны на MF (диаметр пор 0,22 мкм) с использованием всасывающего фильтра и оставлены для хранения. сухой. Высушенный фильтр помещали на предметное стекло и обрабатывали парами ацетона с помощью Quick Fix, делая его прозрачным.На каждом образце фильтра подсчитывали не менее 200 волокон RW с помощью фазово-контрастного микроскопа (BX41, Olympus Corp., Токио). Подсчитывались волокна с соотношением сторон 3 или выше. Win Roof (программное обеспечение для анализа изображений, Mitani Corp., Токио) использовался для получения количества волокон, различая длину ( L ) как L ≤ 5 мкм, 5 мкм < L ≤ 20 мкм и L > 20 мкм. Среди подсчитанных волокон также была измерена концентрация волокон ( L, > 5 мкм и ширина <3 мкм) в соответствии с методом Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (именуемым «волокна ВОЗ») [11].Затем количество волокон переводили в количество волокон на вес высушенной легочной ткани. Период полураспада волокон в легких крысы был рассчитан исходя из предположения, что среднее геометрическое значение общего количества волокон, деленное на общий вес легких (волокна / мг) в легких в группе, получавшей вскоре после этого, было 100% [15].

Измерение размеров волокон

Для измерения размеров волокон (длины и ширины) в воздухе и в легких волокна в пределах измеряемого визуального диапазона и с соотношением сторон 3 или выше были измерены с помощью фазово-контрастного микроскопа. при увеличении 400 ×.На каждую крысу подсчитывали не менее 200 волокон 0,36 мкм или более.

Статистический анализ

Были рассчитаны среднее геометрическое и геометрическое стандартное отклонение общего числа волокон по длине и ширине. Более того, для измерения длины и ширины для каждой крысы использовали минимум 200 волокон, полученных в двух экспериментах, которые попали в легкие крыс. Затем рассчитывали среднее геометрическое для группы из пяти крыс. Был проведен односторонний дисперсионный анализ и множественные сравнения с помощью теста Шеффе.

Результаты

Мониторинг концентрации волокна в камере экспонирования

В таблице показана концентрация волокна в камере экспонирования в каждом эксперименте. Средние (SD) значения подсчета, полученные цифровым измерителем пыли для первого и второго экспериментов (5 дней каждый), составили 9 257 (182,4) и 10 042 (966) отсчетов / мин. Средние концентрации волокон (SD) в камере экспонирования составляли 75,1 (18,0) и 63,7 (23,3) волокна / см 3 , и аналогично средние массовые концентрации (SD) составляли 30.0 (5,7) мг / м 3 и 30,5 (7,4) мг / м 3 соответственно. На рис. 2 показано частотное распределение (гистограмма) длины и ширины волокон внутри камеры экспонирования, в котором среднее геометрическое (GSD) длины составляло 15,49 (2,02) мкм, а ширина - 2,44 (1,59) мкм.

Таблица 1

Концентрация волокна в камере экспонирования

Первый эксперимент Второй эксперимент
Цифровой измеритель пыли (кол / мин) Концентрация волокна (ф / см 3 ) Весовая концентрация (мг / м 3 ) Цифровой измеритель пыли (количество / мин) Концентрация волокна (ф / см 3 ) Весовая концентрация (мг / м 3 )
День 1 ( n = 5) 9861 (274) 81.0 (19,5) 30,0 (6,2) 9550 (134) 39,8 (14,3) 24,4 (3,6)
День 2 ( n = 5) 9237 (197) 72,8 (5,0) 27,0 (7,1) 9824 (585) 77,4 (27,4) 30,8 (4,6)
День 3 ( n = 5) 9247 (97) 81,3 ( 14,9) 33,2 (7,8) 10419 (215) 69,9 (20,1) 37,2 (5.4)
День 4 ( n = 5) 9313 (154) 65,0 (26,2) 29,2 (2,3) 9636 (1697) 63,1 (21,6) 24,4 (6,2 )
День 5 ( n = 5) 9137 (81) 86,8 (12,0) 30,4 (4,3) 10851 (458) 68,5 (20,1) 37,2 (5,0)
Среднее ( n = 25) 9257 (182,4) 75.1 (18,0) 30,0 (5,7) 10042 (966) 63,7 (23,3) 30,5 (7,4)

a Распределение длины образующихся волокон (внутри камеры). b Распределение ширины образовавшихся волокон (внутри камеры)

Скорость внутрилегочного осаждения волокон

Общее количество волокон RW, вдыхаемых крысами в течение экспериментального периода, рассчитывалось по следующему уравнению:

Объем дыхания у крыс был рассчитан по следующему уравнению [16]:

Поскольку средняя масса тела крыс составляла 131 г, дыхательный объем был рассчитан следующим образом:

Концентрация волокон RW в камере экспонирования, рассчитанная в соответствии с правилами в Руководство по измерению условий труда [14], было 70.6 волокон / см 3 . Поскольку крысы подвергались воздействию в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд, общее количество вдыхаемых волокон RW было рассчитано следующим образом:

Поскольку общее количество волокон в легких, соответствующее этому количеству, оказалось равным 7,09 × 10 5 Вскоре после воздействия волокна скорость отложения внутрилегочного волокна была рассчитана следующим образом:

Таким образом, скорость отложения внутрилегочного волокна составила 13,7%.

Изменения количества волокон в обоих легких

Таблица и рис.показывают количество волокон RW, накопленных в легких, и их пропорции, исходя из предположения, что значение вскоре после воздействия составляло 100%.

Таблица 2

Число волокон в легких и их пропорции

Группа неделя - после группы 5,20174 -после группы
Группа умерщвленных крыс Всего волокон Волокна короче или равны 5 мкм ( L ≤ 5 мкм) Волокна длиннее 5 мкм и короче 20 мкм (5 мкм < L ≤ 20 мкм) Волокна длиннее 20 мкм ( L > 20 мкм) Волокна ВОЗ
Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) %
9.43 (1,13) 100,0 2,12 (1,24) 100,0 6,08 (1,13) 100,0 1,21 (1,14) 100,0 7,09 (1,12) 100,0 7,42 (1,35) 78,7 2,04 (1,50) 96,3 4,75 (1,34) 78,2 0,54 (1,83) 73,9
Группа через 2 недели после 7.68 (1,17) 81,5 2,12 (1,16) 100,3 5,07 (1,21) 83,4 0,42 (1,73) 34,7 5,45 (1,20) 76,9 76,9 5,05 (1,23) a, c 53,6 1,59 (1,48) 74,9 3,13 (1,24) a, c 51,5 0,22 (2,27) 9000 17,9 3,38 (1,25) а, б, в 47.7

Процент волокон в легких: закрашенный квадрат группа вскоре после операции, полосатая полоса группа через 1 неделю, квадрат с точками группа через 2 недели, открытый квадрат 4 недели -после группы. Процент, при условии, что значение группы «вскоре после» равно 100%. n = 5, L Длина волокна (мкм)

Среднее значение общего количества волокон в обоих высушенных легких имело тенденцию к снижению в течение периода от вскоре после воздействия до 4 недель после воздействия.Хотя скорость уменьшения количества волокон длиной 5 мкм или меньше ( L ≤ 5 мкм), волокна длиннее 5 мкм, но короче или равны 20 мкм (5 мкм < L ≤ 20 мкм) , и волокна ВОЗ ( L > 5 мкм и W <3 мкм) были низкими в определенный момент, количество волокон в группе через 4 недели было меньше, чем в группе, получавшей вскоре после этого (100 %). В то же время волокна длиной более 20 мкм ( L > 20) имели тенденцию к относительно быстрому уменьшению в течение периода от вскоре после воздействия до 4 недель после воздействия.Множественное сравнение с помощью теста Шеффе показало, что количество волокон с 5 мкм < L ≤ 20 мкм, с L > 20 мкм и волокон ВОЗ в группе через 4 недели после этого значительно уменьшилось по сравнению с вскоре после группы ( P <0,05).

Период полураспада волокон

Данные, полученные путем построения графика зависимости количества волокон в легких крысы от времени измерения в логарифмической шкале, показали линейное (т.е. экспоненциальное) уменьшение. Таким образом, период полураспада был рассчитан по однокамерной модели, как показано на рис.. Периоды полураспада, основанные на этом расчете, составили 32 дня для общего количества волокон, 86 дней для L ≤ 5 мкм, 31 день для 5 мкм < L ≤ 20 мкм, 10 дней для L > 20 мкм, и 27 дней для волокон ВОЗ. Период полураспада более длинных волокон ( L > 20 мкм), как правило, короче, чем у более коротких волокон ( L ≤ 20 мкм).

Клиренс RW волокон из легких крысы (%), рассчитанный исходя из предположения, что значение группы, полученной вскоре после операции, равно 100%

Распределение и изменение размера волокон

В таблице показаны изменения длины и ширины внутрилегочных волокон в группах вскоре после и через 1, 2 и 4 недели после, выраженное средним геометрическим, с геометрическим стандартным отклонением в скобках.

Таблица 3

Изменения длины и ширины волокон в легких

Группа вскоре после 2-138
Группа убитых крыс Среднее геометрическое (GSD)
Длина (мкм) Ширина (мкм)
8,58 (1,94) 1,26 (1,43)
Группа через 1 неделю 7,53 (1,87) a 1,18 (1,39) a
группа недель после 7.35 (1,80) a 1,17 (1,37) a
Группа через 4 недели после 6,87 (1,75) a, b 1,14 (1,32) a

Средняя длина составила 8,58 мкм в группе, получавшей вскоре после этого, и значительно уменьшилась в трех других группах, составляя 6,87 мкм в группе, получавшей 4 недели после ( P <0,05). По сравнению с группой через 1 неделю после этого, он значительно снизился в группе через 4 недели ( P <0.05).

Средняя ширина составила 1,26 мкм в группе, получавшей вскоре после этого, и значительно уменьшилась в трех других группах, составляя 1,14 мкм в группе, получавшей 4 недели после ( P <0,05).

Обсуждение

Во многих предыдущих эпидемиологических, физико-химических исследованиях и исследованиях на животных было показано, что размер волокна и биоперсистентность асбеста или MMVF являются важными факторами с точки зрения их неблагоприятного воздействия на здоровье, особенно канцерогенности. Что касается вдыхаемых волокон, эти предыдущие исследования показали, что чем тоньше и длиннее волокна, тем канцерогенными они становятся.Кроме того, что касается биоперсистенции, волокна, которые остаются в тканях легких в течение длительного периода времени без разрушения или передачи, считаются более канцерогенными [15]. Говорят, что волокна длиной 20 мкм и более с длительным периодом полураспада имеют тенденцию вызывать фиброз или рак из-за их низкой деградации в живом организме [11, 15]. Биоперсистенция связана с количеством волокон, которые остаются в легких (количество удерживаемых внутрилегочных волокон). Количество удерживаемых внутрилегочных волокон - это количество волокон, которые вошли в легкие и остались, за вычетом объема, выведенного за счет самоочищающего действия легких.Он показывает количество, которое присутствует в легких в результате воздействия. Количество удерживаемой внутрилегочной клетчатки основано на балансе удержания-экскреции: если внутрилегочный удерживаемый объем слишком велик для того, чтобы экскреция могла наверстать упущенное, или если экскреция не работает должным образом, это количество увеличивается, вызывая повреждение легких [11].

Система ингаляционной экспозиции только через нос, используемая в этом эксперименте, является улучшенной версией традиционного типа, в которой субкамера была установлена ​​непосредственно перед камерой экспонирования.У этого подхода есть два преимущества. Во-первых, субкамера может контролировать концентрацию образующихся волокон RW, позволяя подавать заданную концентрацию в камеру экспонирования. Во-вторых, субкамера может отбирать волокна одинакового размера и подавать их в основную камеру экспонирования. Поскольку в субкамере осаждаются длинные и толстые волокна, которые не могут быть вдохнуты крысами, в камеру экспонирования можно подавать только вдыхаемые волокна. Этот метод также позволял постоянно генерировать волокна RW с относительно высокой концентрацией в течение определенного периода времени.Следовательно, волокна RW генерировались почти с одинаковой концентрацией, потому что они генерировались почти с целевыми волокнами и изначально предполагаемыми весовыми концентрациями, хотя были некоторые ежедневные колебания.

Hammad et al. [17] сообщили, что скорость отложения волокон была почти в диапазоне 1-7% у крыс, вскрытых на 5-й день после воздействия волокон в течение 6 часов ежедневно в течение пяти дней подряд, тогда как скорость отложения волокон в нашем исследовании вскоре после конец воздействия после воздействия в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд составил 13.7%, хотя невозможно провести прямое сравнение между двумя исследованиями. В будущих исследованиях мы планируем измерить скорость осаждения при тех же условиях, что и в предыдущем исследовании [17], чтобы результаты можно было сравнить.

Общее количество волокон и количество волокон, подсчитанное по длине, имеет тенденцию к уменьшению со временем от вскоре после воздействия до конца четвертой недели. В предыдущих исследованиях искусственные волокна стекловидного тела всех размеров уменьшались на 30–50% в течение 30 дней после воздействия [18, 19].Волокна, которые вдыхаются и осаждаются в легких, демонстрируют различные механизмы очистки в зависимости от места выпадения осадка. Волокна, отложенные в бронхиолах, переносятся мукоцилиарными движениями в глотку и выводятся из организма [11, 14]. Предполагается, что волокна, отложенные в альвеолах, выводятся либо (а) растворяются в жидкости организма или фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами (химическая экскреция), либо (б) переносятся в дыхательные пути или лимфатическую ткань альвеолярными макрофагами и разряжаются. из организма (физическое выделение).Фагоцитируется волокно или нет, зависит от его длины. Волокна длиной 20 мкм или короче, по-видимому, фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами [11, 15], тогда как волокна длиной более 20 мкм не могут быть полностью фагоцитированы альвеолярными макрофагами. Предполагается, что эти волокна либо (а) растворяются жидкостью организма, либо (б) складываются в поперечном направлении и измельчаются для уменьшения длины, а затем фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами, либо попадают в легочные эпителиальные клетки и переносятся в лимфатическую ткань, таким образом, будучи выделяется из организма [11, 15].Считается, что эти механизмы уменьшают количество волокон. Более того, скорость уменьшения количества волокон с длиной короче 20 мкм замедлилась в группах через 1 и 2 недели. Возможная причина этого явления заключается в том, что волокна длиной более 20 мкм были растворены внеклеточной жидкостью и сложены в поперечном направлении с измельчаемыми волокнами, таким образом увеличивая количество более коротких волокон (короче 20 мкм) и, как следствие, увеличивая скорость образования волокон. накопление по ряду показателей, в том числе по общему количеству волокон [11].

Период полураспада был особенно коротким (10 дней) для длинных волокон длиной 20 мкм и более. В предыдущем исследовании период полураспада составлял 111 дней для волокон ВОЗ из RW ( L > 5 мкм и W <3 мкм) и 53 дня для волокон длиной 20 мкм или более [18 ]. Период полураспада волокон длиннее 20 мкм был короче, чем у волокон других размеров в этом исследовании. Причина, по-видимому, в следующем: количество волокон длиной более 20 мкм быстро уменьшалось, что приводило к короткому периоду полураспада, поскольку они складывались в поперечном направлении и становились короче.Напротив, количество волокон 20 мкм или короче не уменьшалось быстро, и, таким образом, период полураспада был больше, потому что более длинные волокна складывались и становились короче, что приводило к увеличению количества волокон на 20 мкм или короче, даже если количество из более коротких волокон был уменьшен фагоцитозом макрофагами.

Распределение волокон по размерам (длине и ширине) образовавшихся волокон значительно отличалось от распределения волокон в легких. Сообщалось, что волокна, вдыхаемые через нос крысы, обычно имеют длину менее 80 мкм и менее 1.Шириной 5 мкм [20]. Следовательно, разница, наблюдаемая в этом исследовании, может указывать на разделение по размеру из-за вдыхания крысами. После вдыхания волокон в легкие размеры волокон (как по длине, так и по ширине) имеют тенденцию уменьшаться со временем по сравнению с размерами вскоре после воздействия. В предыдущем исследовании RW, проведенном в Дании, средняя длина уменьшилась с примерно 9 мкм вскоре после воздействия до примерно 8 мкм на четвертой неделе [21]. Средняя ширина также уменьшилась с примерно 0,7 мкм вскоре после экспонирования до примерно 0.6 мкм на четвертой неделе [21]. В другом исследовании RW, проведенном в Дании, средняя длина уменьшилась с примерно 11 мкм вскоре после воздействия до примерно 10 мкм на четвертой неделе, а средняя ширина уменьшилась с примерно 0,8 мкм вскоре после воздействия до примерно 0,6 мкм на четвертой неделе [ 18]. Причина уменьшения средней длины и ширины, по-видимому, заключается в следующем: волокна длиной 20 мкм или короче были фагоцитированы альвеолярными макрофагами, как указывалось ранее, в то время как волокна длиной более 20 мкм были либо (а) захвачены в трахее и выведены из нее. тело путем мукоцилиарного движения или (б) растворяется жидкостью тела или складывается, укорачивается и фагоцитируется макрофагами [15].Длина, по-видимому, уменьшилась благодаря тому же механизму уменьшения количества волокон, который описан ранее. Между тем считается, что ширина уменьшилась в результате растворения жидкостью организма.

В другом сообщении говорилось, что уменьшение размера клетчатки жидкостью организма было вызвано изменением химического состава [21]. В этом исследовании изменения химического состава MMVF наблюдались в течение года, и предполагалось, что размеры волокон равномерно уменьшаются [21]. При исследовании стекловаты было показано, что оксиды щелочных и щелочноземельных металлов уменьшаются, а химические составляющие волокон растворяются неравномерно.После этого волокна складывались в поперечном направлении и фагоцитировались альвеолярными макрофагами, уменьшая длину и ширину [21].

В этом исследовании мы изучили поведение RW в легких, чтобы оценить его стойкость в легких, с помощью краткосрочного ингаляционного воздействия только через нос на крысах. Строго говоря, невозможно провести прямое сравнение результатов длительного и краткосрочного наблюдения, как это было в настоящем исследовании. Основываясь на признании этого ограничения, настоящее исследование, по-видимому, предполагает безопасность волокон RW.В настоящее время мы проводим эксперимент по долговременному ингаляционному воздействию через нос, чтобы изучить патологические эффекты RW, такие как длительное сохранение RW в легких, канцерогенность и легочный фиброз, и планируем дополнительно оценить безопасность RW, принимая во внимание также результаты настоящего исследования.

Выражение признательности

Мы хотели бы выразить нашу глубочайшую благодарность доктору Хидеки Эндзэ, Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, за поддержку, руководство и корректуру рукописи.Мы также хотели бы поблагодарить г-жу Юмико Сугиура, г-жу Йоко Иноуэ, г-жу Юми Комацу, г-жу Мичио Кояма и г-жу Аску Ямамото, факультет профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, и г-на Сичиро. Миядзаве и г-же Норико Немото, Центр электронной микроскопии, за их дотошные советы и поддержку.

Список литературы

1. Долл Р. Смертность от рака легких у рабочих, работающих с асбестом. Br J Ind Med. 1993; 50: 485–90. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

2. Отдел планирования, Бюро качества воздуха, Министерство окружающей среды ред.Все об асбесте и цеолите. Кавасаки: Японский центр экологической санитарии, 1987: 1–476.

3. Моринага К., Кохьяма Н. Здравоохранение рабочих, работающих с асбестом. Токио: Фонд содействия гигиене труда; 1993. стр. 141–66.

4. Берри Г. Смертность рабочих, аттестованных по медиальным панелям пневмокониоза, как больных асбестозом. Br J Ind Med. 1981; 38: 130–7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 5. Гормли И.П., Болтон Р.Э., Браун Г.М. и др. Некоторые наблюдения по цитотоксичности in vitro хризотила, полученного методом влажного диспергирования.Перспектива здоровья окружающей среды. 1983; 51: 35–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

6. Коши К., Сакабе Х. Влияние асбестовой пыли на культивируемые макрофаги. Ind Health. 1972; 10: 16–23.

7. Отдел планирования Бюро качества воздуха Министерства окружающей среды изд. Все о заменителях асбеста. Кавасаки: Японский центр экологической санитарии 1989: 106–9.

8. МакКоннелл Е.Е., Экстен С., Хестерберг Т.В. и др. Исследования ингаляционной токсикологии двух стекловолоконных материалов и амозитного асбеста на сирийском золотом хомяке.Часть II. Результаты хронического воздействия. Вдыхать токсикол. 1999; 11: 785–835. [PubMed] 9. Дэвис Р. Влияние минеральных волокон на макрофаги. IARC Sci Publ. 1980; 30: 419–25. [PubMed] 10. Браун Р.К., Чемберлен М., Скидмор Дж. В.. Эффекты искусственных минеральных волокон in vitro. Ann Occup Hyg. 1979; 22: 175–9. [PubMed] 11. Искусственные жилые волокна. Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека, вып. 81. Лион: МАИР; 2002. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 12. Кохьяма Н., Танака И., Томита М. и др. Подготовка и характеристика стандартных образцов волокнистых минералов для биологических экспериментов.Ind Health. 1997; 35: 415–32. [PubMed] 13. Кудо Ю., Шибата К., Мики Т. и др. Поведение нового типа минеральной ваты (HT-ваты) в легких после воздействия через нос у крыс. Environ Health Prev Med. 2005; 10: 239–48. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

14. Управление по улучшению окружающей среды, Департамент промышленной безопасности и здравоохранения, Министерство труда, ред. Минеральная пыль. Руководство по измерению рабочей среды I, Токио: Японская ассоциация по измерению рабочей среды, 2000: 167–80.

15.Хестерберг Т.В., Харт Г.А. Синтетические стекловидные волокна: обзор токсикологических исследований и их влияние на классификацию опасности. Crit Rev Toxicol. 2001; 31: 1–53. [PubMed]

16. Танака И. Отложение и удаление частиц в органах дыхания у мелких животных. J Aerosol Res. 1988. 3: 16–23. (на японском).

17. Хаммад Ю., Дием Дж., Крейгхед Дж. И др. Отложение вдыхаемых искусственных минеральных волокон в легких крыс. Ann Occup Hyg. 1982; 26: 179–87. [PubMed] 18. Хестерберг Т.В., Чейз Дж., Экстен С. и др.Биоперсистенция синтетических волокон стекловидного тела и амозитного асбеста в легких крыс после вдыхания. Toxicol Appl Pharmacol. 1998. 151: 262–75. [PubMed] 19. Массельман Р.П., Мюллер В.С., Истес В. и др. Биоперсистенция искусственных стекловидных волокон и волокон крокидолита в легких крыс после кратковременного воздействия. Перспектива здоровья окружающей среды. 1994; 102 (добавление 5): 139–43. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

20. МакКоннелл Е.Е., Камструп О., Массельман Р.П. и др. Хроническое ингаляционное исследование разделенных по размеру изоляционных волокон из каменной и шлаковой ваты на крысах Fischer 344 / N.Вдыхать токсикол. 1994; 6: 571–614.

21. Хестерберг Т.В., Мюллер В.С., Массельман Р.П. и др. Биоперсистентность искусственных стекловидных волокон и крокидолитового асбеста в легких крыс после вдыхания. Fundam Appl Toxicol. 1996; 29: 267–79. [PubMed]

Поведение каменной ваты в легких после воздействия через нос у крыс

Environ Health Prev Med. 2009 июл; 14 (4): 226–234.

и

Юичиро Кудо

Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Йошихару Айзава Департамент профилактики

Медицина и общественное здравоохранение, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, 1-15-1 Китасато, Сагамихара, Канагава 228-8555 Япония

Автор, ответственный за переписку.

Поступило 13 октября 2008 г .; Принято 16 февраля 2009 г. количество и размер волокон с точки зрения длины и ширины, согласно исследованию воздействия ингаляции только через нос. Двадцать крыс-самцов Fischer 344 (в возрасте 6–10 недель) подвергались воздействию волокон RW в концентрации 70 (21) волокон / м 3 и 30 (6.6) мг / м 3 , среднее арифметическое (геометрическое стандартное отклонение), непрерывно в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд. Каждую из пяти крыс умерщвляли вскоре и через 1, 2 и 4 недели после воздействия, и их легкие подвергали озолению низкотемпературным плазмотроном. Затем количество и размеры волокон в озоленных образцах определялись с помощью фазово-контрастного микроскопа и анализатора компьютерных изображений. Количество волокон в легких через 4 недели после воздействия значительно снизилось по сравнению с исходным значением, т.е.е., вскоре после воздействия ( P <0,05). Периоды полураспада волокон RW, рассчитанные по однокамерной модели, составили 32 дня для всех волокон и 10 дней для волокон длиннее 20 мкм. Уменьшение количества волокон составило 53,6% через 4 недели после воздействия (исходная группа = 100%). Аналогичным образом, размер волокон значительно уменьшился через 4 недели после воздействия ( P <0,05), вероятно, потому, что волокна растворялись в жидкости организма, попадали в организм альвеолярных макрофагов или выводились за пределы тела при мукоцилиарном движении.В будущих исследованиях необходимо изучить долговременное сохранение волокон RW в легких.

Ключевые слова: Минеральная вата, Вдыхание только через нос, Клиренс, Биостойкость

Введение

Асбест отличается высокой термостойкостью, изоляционными характеристиками и долговечностью и использовался для изготовления строительных материалов, таких как асбестоцементные изделия, цементные плиты и т. Д. армирующий материал для синтетической смолы, такой как виниловые полы, доски и шестерни, материал для напыления для тепло- или звукоизоляции и теплоизоляционный материал для котельных труб, печей и т. д.Однако сообщалось, что он вызывает фиброзное заболевание легких, рак легких и злокачественную мезотелиому плевры и брюшины [1–3], и было доказано, что он обладает токсичностью во многих экспериментах in vitro и in vivo. Поэтому использование асбеста запрещено или ограничено во всем мире [4–6]. В Японии Приказ о применении Закона о промышленной безопасности и гигиене труда, Положения о промышленной безопасности и охране здоровья и Постановление о предотвращении опасностей, связанных с определенными химическими веществами, были пересмотрены в 1995 году, чтобы запретить производство, импорт, использование и продажу амозита и крокидолита. , и продукты, содержащие любой из них на уровне более 1%.Кроме того, производство, импорт, использование и продажа хризотила и продуктов, содержащих хризотил в количестве, превышающем 1%, были запрещены с октября 2004 года. В этих обстоятельствах соответствующие отрасли сталкиваются с острой необходимостью разработки более безопасного волокнистого вещества, поскольку заменитель асбеста.

На современном рынке различные виды искусственных стекловидных волокон (MMVF) используются в качестве заменителей асбеста. Минеральная вата (RW), разновидность MMVF, производится из расплавленного мягкого шлака, такого как железный шлак, медный шлак, никелевый шлак и т. Д., и натуральный камень, такой как андезит, базальт и амфиболит. Поскольку RW отличается теплостойкостью, огнестойкостью и звукопоглощением, он в основном используется в качестве огнестойкого и жаропрочного материала, теплоизоляционного материала и звукопоглощающего материала [7]. В предыдущем исследовании экспериментов in vivo с использованием RW у крыс наблюдался фиброз легких, но не сообщалось о развитии опухолей легких [8], а β-глюкуронидаза и лактатдегидрогеназа (ЛДГ) высвобождались из макрофагов [9] и образование гигантских клеток. культивируемых клеток [10], хотя такие эффекты RW были слабее, чем у хризотила.На основании этих исследований Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицирует RW как группу 3: ограниченная или незрелая канцерогенность для животных и неклассифицируемая канцерогенность для людей [11].

Для оценки биологических эффектов MMVF, таких как RW, было проведено множество исследований экспериментов in vivo, включая краткосрочное и долгосрочное ингаляционное воздействие, инъекцию MMVF в плевру и брюшину и инъекцию в трахею. В отчетах МАИР [11] доказано, что исследования ингаляционного воздействия являются наиболее подходящим методом для оценки воздействия на здоровье населения.

В настоящем исследовании, чтобы изучить стойкость RW в легких как показатель воздействия RW на дыхательную систему, мы провели исследование краткосрочного ингаляционного воздействия только через нос на крысах.

Материалы и методы

Материалы

В качестве анализируемого материала мы использовали образец RW, произведенный NC Co. Ltd., Япония, предоставленный Ассоциацией каменной ваты, Япония. Флуоресцентная рентгеновская спектроскопия показала, что образец RW химически состоит из 39% SiO 2 , 33% CaO, 14% Al 2 O 3 , 5% MgO, 1.8% Fe 2 O 3 и 0,6% S.

Изначально RW присутствует в виде комков волокон разного размера (длины и ширины). Как правило, проводятся эксперименты на животных для оценки биологических эффектов MMVF. Поскольку известно, что биологический эффект волокон варьируется в зависимости от размера, размер волокна важен для определения максимального вредного воздействия. Поэтому мы скорректировали размер РАО в соответствии с методикой Кохьямы [12], то есть объемные РАО были залиты в цилиндр (диаметр 6 см, диаметр 28 мкм).3 см 2 ), и давление 160 кг / см 2 (4,5 МПа) применяли дважды, используя ручной пресс для масла (тип BRM 32, Maekawa MFG Co., Ltd., Токио). Необработанные волокна RW были измельчены в более короткие волокна с помощью этого процесса, и измельченные более короткие волокна были использованы для настоящего эксперимента по ингаляции. Размеры измельченных волокон RW, диспергированных в камере экспонирования, измеряли путем отбора проб с использованием метода фильтрации и электронной микроскопии. Их средняя геометрическая длина (геометрическое стандартное отклонение) и средняя геометрическая ширина (геометрическое стандартное отклонение) составляли 15.49 (2,02) мкм и 2,44 (1,59) мкм соответственно (рис.). Затем, чтобы упростить образование RW в системе ингаляционного воздействия только через нос, измельченные волокна RW были смешаны со стеклянными шариками (BZ-02, AS ONE Corp., Осака) в соотношении 1 (RW) к 39 ( стеклянные бусины) на развес.

Электронно-микроскопическое изображение волокна перед генерацией (× 1000)

Система ингаляционного воздействия только через нос

Материалы, приготовленные в соответствии с описанной выше процедурой, обрабатывались следующим образом: воздух подавался от воздушного компрессора к генератору материала, как сообщалось Кудо и др.[13], со скоростью 30 л / мин, и материалы были помещены в резервуар для хранения материала генератора материалов. Материалы, смешанные со стеклянными шариками, были псевдоожижены воздухом из воздушного компрессора и отделены от стеклянных шариков. В результате материалы были выброшены в воздух. Полученные материалы отправляли в субкамеру, разбавляли фильтрованным воздухом до заданной концентрации и переносили в камеру экспонирования. Скорость вытяжного потока в камере экспонирования была установлена ​​на уровне 40 л / мин.Чтобы поддерживать концентрацию волокон RW (10000 имп / мин) в камере экспонирования, концентрацию контролировали с помощью цифрового измерителя пыли, а количество материалов, которые должны были образоваться, регулировали путем подачи обратной связи на питатель. Держатели для крыс помещали в камеру экспонирования.

Исследование воздействия

Десять крыс-самцов Fischer 344 (в возрасте 6–10 недель) использовались для каждого эксперимента, и каждый эксперимент проводился дважды (всего 20 крыс). Чтобы акклиматизировать крыс к окружающей среде лаборатории, их сначала помещали в клетки на 1 неделю со свободным доступом к воде, пище и свежему фильтрованному воздуху.В камере поддерживалась температура 22 ° C и влажность 40%.

Эксперимент проводился путем непрерывного воздействия на крыс волокон RW в течение 3 часов в день в течение пяти дней подряд. Целевая концентрация волокон в воздухе была установлена ​​равной 30 мг / м 3 по массовой концентрации и 50 ± 10 волокон / см 3 по концентрации волокон. Каждый день в течение экспериментального периода крыс, закрепленных в верхних держателях для крыс основной камеры, заменяли крысами в нижних держателях для крыс, меняя положения между верхними и нижними держателями для крыс.В течение периода экспонирования концентрацию волокна в камере контролировали пять раз в день (30, 60, 90, 120 и 150 минут после начала эксперимента по экспонированию) с помощью следующих методов мониторинга волокон в воздухе в дополнение к постоянному мониторингу с помощью цифровой измеритель пыли (Shibata Corp., Токио). Для контроля концентрации волокон в воздухе в камере экспонирования только для носа отбирали пробы воздуха с использованием мембранных фильтров (Nihon Millipore KK, Токио, диаметр пор 0,8 мкм и диаметр 25 мм; именуемые «MF»), фильтры T60A20 (Tokyo Dylec Corp., Токио, диаметр 25 мм; называемые «T60A20»), и фильтры Nuclepore (Nomura Micro Science Co., Ltd., Kanagawa, диаметр пор 0,2 мкм, диаметр 25 мм; именуемые «NF»), установленные в пластиковом держателе. В течение заданного периода времени образцы волокон собирали на MF в течение 1 мин, T60A20 в течение 10 минут и NF в течение 5 минут с помощью электрического всасывающего насоса (GilAir-5: Gilian, США), и концентрацию волокон подтверждали измерением количество волокон (волокно / см 3 ) и массовая концентрация (мг / м 3 ) с использованием соответствующих фильтров.Волокна, собранные на MF с соотношением сторон (отношение длины к ширине) 3 или выше, были измерены с помощью фазово-контрастной микроскопии в соответствии с критериями измерения волокон [14]. Для измерения массовой концентрации (мг / м 3 ) вес собранных по воздуху волокон T60A20 измеряли с помощью электронных весов, сравнивая с весом до отбора пробы.

Вскоре после пятого дня воздействия пять крыс (средний вес 180 г) были умерщвлены (группа вскоре после заражения). По пять крыс также умерщвляли через 1 неделю (группа через 1 неделю), через 2 недели (группа через 2 недели) и через 4 недели (группа через 4 недели) после окончания периода воздействия.Вес тела крыс измеряли один раз в неделю, а их внешний вид и состояние периодически контролировали на предмет любых изменений во время и после периода воздействия.

Измерение волокон в легких крыс

Под анестезией пентобарбиталом (0,15 мг / кг массы тела) крыс умерщвляли кровотечением из брюшной аорты и резецировали их легкие. Резецированные легкие хранили при низкой температуре (-20 ° C). Затем ткани легких размораживали при комнатной температуре, измельчали ​​и лиофилизировали, чтобы снизить их вес до заданного уровня.Вес после лиофилизации рассматривался как вес высушенных легких. Лиофилизированные легкие около 17 мг сжигали в низкотемпературной печи (Plasma Asher LTA-102, Yanaco Corp., Киото) в течение 24 часов.

После сжигания дистиллированная вода, отфильтрованная с помощью Minisart (Sartorius KK, Tokyo), была добавлена ​​в бутыль для взвешивания, чтобы суспендировать волокна, и волокна были собраны на MF (диаметр пор 0,22 мкм) с использованием всасывающего фильтра и оставлены для хранения. сухой. Высушенный фильтр помещали на предметное стекло и обрабатывали парами ацетона с помощью Quick Fix, делая его прозрачным.На каждом образце фильтра подсчитывали не менее 200 волокон RW с помощью фазово-контрастного микроскопа (BX41, Olympus Corp., Токио). Подсчитывались волокна с соотношением сторон 3 или выше. Win Roof (программное обеспечение для анализа изображений, Mitani Corp., Токио) использовался для получения количества волокон, различая длину ( L ) как L ≤ 5 мкм, 5 мкм < L ≤ 20 мкм и L > 20 мкм. Среди подсчитанных волокон также была измерена концентрация волокон ( L, > 5 мкм и ширина <3 мкм) в соответствии с методом Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (именуемым «волокна ВОЗ») [11].Затем количество волокон переводили в количество волокон на вес высушенной легочной ткани. Период полураспада волокон в легких крысы был рассчитан исходя из предположения, что среднее геометрическое значение общего количества волокон, деленное на общий вес легких (волокна / мг) в легких в группе, получавшей вскоре после этого, было 100% [15].

Измерение размеров волокон

Для измерения размеров волокон (длины и ширины) в воздухе и в легких волокна в пределах измеряемого визуального диапазона и с соотношением сторон 3 или выше были измерены с помощью фазово-контрастного микроскопа. при увеличении 400 ×.На каждую крысу подсчитывали не менее 200 волокон 0,36 мкм или более.

Статистический анализ

Были рассчитаны среднее геометрическое и геометрическое стандартное отклонение общего числа волокон по длине и ширине. Более того, для измерения длины и ширины для каждой крысы использовали минимум 200 волокон, полученных в двух экспериментах, которые попали в легкие крыс. Затем рассчитывали среднее геометрическое для группы из пяти крыс. Был проведен односторонний дисперсионный анализ и множественные сравнения с помощью теста Шеффе.

Результаты

Мониторинг концентрации волокна в камере экспонирования

В таблице показана концентрация волокна в камере экспонирования в каждом эксперименте. Средние (SD) значения подсчета, полученные цифровым измерителем пыли для первого и второго экспериментов (5 дней каждый), составили 9 257 (182,4) и 10 042 (966) отсчетов / мин. Средние концентрации волокон (SD) в камере экспонирования составляли 75,1 (18,0) и 63,7 (23,3) волокна / см 3 , и аналогично средние массовые концентрации (SD) составляли 30.0 (5,7) мг / м 3 и 30,5 (7,4) мг / м 3 соответственно. На рис. 2 показано частотное распределение (гистограмма) длины и ширины волокон внутри камеры экспонирования, в котором среднее геометрическое (GSD) длины составляло 15,49 (2,02) мкм, а ширина - 2,44 (1,59) мкм.

Таблица 1

Концентрация волокна в камере экспонирования

Первый эксперимент Второй эксперимент
Цифровой измеритель пыли (кол / мин) Концентрация волокна (ф / см 3 ) Весовая концентрация (мг / м 3 ) Цифровой измеритель пыли (количество / мин) Концентрация волокна (ф / см 3 ) Весовая концентрация (мг / м 3 )
День 1 ( n = 5) 9861 (274) 81.0 (19,5) 30,0 (6,2) 9550 (134) 39,8 (14,3) 24,4 (3,6)
День 2 ( n = 5) 9237 (197) 72,8 (5,0) 27,0 (7,1) 9824 (585) 77,4 (27,4) 30,8 (4,6)
День 3 ( n = 5) 9247 (97) 81,3 ( 14,9) 33,2 (7,8) 10419 (215) 69,9 (20,1) 37,2 (5.4)
День 4 ( n = 5) 9313 (154) 65,0 (26,2) 29,2 (2,3) 9636 (1697) 63,1 (21,6) 24,4 (6,2 )
День 5 ( n = 5) 9137 (81) 86,8 (12,0) 30,4 (4,3) 10851 (458) 68,5 (20,1) 37,2 (5,0)
Среднее ( n = 25) 9257 (182,4) 75.1 (18,0) 30,0 (5,7) 10042 (966) 63,7 (23,3) 30,5 (7,4)

a Распределение длины образующихся волокон (внутри камеры). b Распределение ширины образовавшихся волокон (внутри камеры)

Скорость внутрилегочного осаждения волокон

Общее количество волокон RW, вдыхаемых крысами в течение экспериментального периода, рассчитывалось по следующему уравнению:

Объем дыхания у крыс был рассчитан по следующему уравнению [16]:

Поскольку средняя масса тела крыс составляла 131 г, дыхательный объем был рассчитан следующим образом:

Концентрация волокон RW в камере экспонирования, рассчитанная в соответствии с правилами в Руководство по измерению условий труда [14], было 70.6 волокон / см 3 . Поскольку крысы подвергались воздействию в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд, общее количество вдыхаемых волокон RW было рассчитано следующим образом:

Поскольку общее количество волокон в легких, соответствующее этому количеству, оказалось равным 7,09 × 10 5 Вскоре после воздействия волокна скорость отложения внутрилегочного волокна была рассчитана следующим образом:

Таким образом, скорость отложения внутрилегочного волокна составила 13,7%.

Изменения количества волокон в обоих легких

Таблица и рис.показывают количество волокон RW, накопленных в легких, и их пропорции, исходя из предположения, что значение вскоре после воздействия составляло 100%.

Таблица 2

Число волокон в легких и их пропорции

Группа неделя - после группы 5,20174 -после группы
Группа умерщвленных крыс Всего волокон Волокна короче или равны 5 мкм ( L ≤ 5 мкм) Волокна длиннее 5 мкм и короче 20 мкм (5 мкм < L ≤ 20 мкм) Волокна длиннее 20 мкм ( L > 20 мкм) Волокна ВОЗ
Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) % Среднее геометрическое (GSD) %
9.43 (1,13) 100,0 2,12 (1,24) 100,0 6,08 (1,13) 100,0 1,21 (1,14) 100,0 7,09 (1,12) 100,0 7,42 (1,35) 78,7 2,04 (1,50) 96,3 4,75 (1,34) 78,2 0,54 (1,83) 73,9
Группа через 2 недели после 7.68 (1,17) 81,5 2,12 (1,16) 100,3 5,07 (1,21) 83,4 0,42 (1,73) 34,7 5,45 (1,20) 76,9 76,9 5,05 (1,23) a, c 53,6 1,59 (1,48) 74,9 3,13 (1,24) a, c 51,5 0,22 (2,27) 9000 17,9 3,38 (1,25) а, б, в 47.7

Процент волокон в легких: закрашенный квадрат группа вскоре после операции, полосатая полоса группа через 1 неделю, квадрат с точками группа через 2 недели, открытый квадрат 4 недели -после группы. Процент, при условии, что значение группы «вскоре после» равно 100%. n = 5, L Длина волокна (мкм)

Среднее значение общего количества волокон в обоих высушенных легких имело тенденцию к снижению в течение периода от вскоре после воздействия до 4 недель после воздействия.Хотя скорость уменьшения количества волокон длиной 5 мкм или меньше ( L ≤ 5 мкм), волокна длиннее 5 мкм, но короче или равны 20 мкм (5 мкм < L ≤ 20 мкм) , и волокна ВОЗ ( L > 5 мкм и W <3 мкм) были низкими в определенный момент, количество волокон в группе через 4 недели было меньше, чем в группе, получавшей вскоре после этого (100 %). В то же время волокна длиной более 20 мкм ( L > 20) имели тенденцию к относительно быстрому уменьшению в течение периода от вскоре после воздействия до 4 недель после воздействия.Множественное сравнение с помощью теста Шеффе показало, что количество волокон с 5 мкм < L ≤ 20 мкм, с L > 20 мкм и волокон ВОЗ в группе через 4 недели после этого значительно уменьшилось по сравнению с вскоре после группы ( P <0,05).

Период полураспада волокон

Данные, полученные путем построения графика зависимости количества волокон в легких крысы от времени измерения в логарифмической шкале, показали линейное (т.е. экспоненциальное) уменьшение. Таким образом, период полураспада был рассчитан по однокамерной модели, как показано на рис.. Периоды полураспада, основанные на этом расчете, составили 32 дня для общего количества волокон, 86 дней для L ≤ 5 мкм, 31 день для 5 мкм < L ≤ 20 мкм, 10 дней для L > 20 мкм, и 27 дней для волокон ВОЗ. Период полураспада более длинных волокон ( L > 20 мкм), как правило, короче, чем у более коротких волокон ( L ≤ 20 мкм).

Клиренс RW волокон из легких крысы (%), рассчитанный исходя из предположения, что значение группы, полученной вскоре после операции, равно 100%

Распределение и изменение размера волокон

В таблице показаны изменения длины и ширины внутрилегочных волокон в группах вскоре после и через 1, 2 и 4 недели после, выраженное средним геометрическим, с геометрическим стандартным отклонением в скобках.

Таблица 3

Изменения длины и ширины волокон в легких

Группа вскоре после 2-138
Группа убитых крыс Среднее геометрическое (GSD)
Длина (мкм) Ширина (мкм)
8,58 (1,94) 1,26 (1,43)
Группа через 1 неделю 7,53 (1,87) a 1,18 (1,39) a
группа недель после 7.35 (1,80) a 1,17 (1,37) a
Группа через 4 недели после 6,87 (1,75) a, b 1,14 (1,32) a

Средняя длина составила 8,58 мкм в группе, получавшей вскоре после этого, и значительно уменьшилась в трех других группах, составляя 6,87 мкм в группе, получавшей 4 недели после ( P <0,05). По сравнению с группой через 1 неделю после этого, он значительно снизился в группе через 4 недели ( P <0.05).

Средняя ширина составила 1,26 мкм в группе, получавшей вскоре после этого, и значительно уменьшилась в трех других группах, составляя 1,14 мкм в группе, получавшей 4 недели после ( P <0,05).

Обсуждение

Во многих предыдущих эпидемиологических, физико-химических исследованиях и исследованиях на животных было показано, что размер волокна и биоперсистентность асбеста или MMVF являются важными факторами с точки зрения их неблагоприятного воздействия на здоровье, особенно канцерогенности. Что касается вдыхаемых волокон, эти предыдущие исследования показали, что чем тоньше и длиннее волокна, тем канцерогенными они становятся.Кроме того, что касается биоперсистенции, волокна, которые остаются в тканях легких в течение длительного периода времени без разрушения или передачи, считаются более канцерогенными [15]. Говорят, что волокна длиной 20 мкм и более с длительным периодом полураспада имеют тенденцию вызывать фиброз или рак из-за их низкой деградации в живом организме [11, 15]. Биоперсистенция связана с количеством волокон, которые остаются в легких (количество удерживаемых внутрилегочных волокон). Количество удерживаемых внутрилегочных волокон - это количество волокон, которые вошли в легкие и остались, за вычетом объема, выведенного за счет самоочищающего действия легких.Он показывает количество, которое присутствует в легких в результате воздействия. Количество удерживаемой внутрилегочной клетчатки основано на балансе удержания-экскреции: если внутрилегочный удерживаемый объем слишком велик для того, чтобы экскреция могла наверстать упущенное, или если экскреция не работает должным образом, это количество увеличивается, вызывая повреждение легких [11].

Система ингаляционной экспозиции только через нос, используемая в этом эксперименте, является улучшенной версией традиционного типа, в которой субкамера была установлена ​​непосредственно перед камерой экспонирования.У этого подхода есть два преимущества. Во-первых, субкамера может контролировать концентрацию образующихся волокон RW, позволяя подавать заданную концентрацию в камеру экспонирования. Во-вторых, субкамера может отбирать волокна одинакового размера и подавать их в основную камеру экспонирования. Поскольку в субкамере осаждаются длинные и толстые волокна, которые не могут быть вдохнуты крысами, в камеру экспонирования можно подавать только вдыхаемые волокна. Этот метод также позволял постоянно генерировать волокна RW с относительно высокой концентрацией в течение определенного периода времени.Следовательно, волокна RW генерировались почти с одинаковой концентрацией, потому что они генерировались почти с целевыми волокнами и изначально предполагаемыми весовыми концентрациями, хотя были некоторые ежедневные колебания.

Hammad et al. [17] сообщили, что скорость отложения волокон была почти в диапазоне 1-7% у крыс, вскрытых на 5-й день после воздействия волокон в течение 6 часов ежедневно в течение пяти дней подряд, тогда как скорость отложения волокон в нашем исследовании вскоре после конец воздействия после воздействия в течение 3 часов ежедневно в течение пяти дней подряд составил 13.7%, хотя невозможно провести прямое сравнение между двумя исследованиями. В будущих исследованиях мы планируем измерить скорость осаждения при тех же условиях, что и в предыдущем исследовании [17], чтобы результаты можно было сравнить.

Общее количество волокон и количество волокон, подсчитанное по длине, имеет тенденцию к уменьшению со временем от вскоре после воздействия до конца четвертой недели. В предыдущих исследованиях искусственные волокна стекловидного тела всех размеров уменьшались на 30–50% в течение 30 дней после воздействия [18, 19].Волокна, которые вдыхаются и осаждаются в легких, демонстрируют различные механизмы очистки в зависимости от места выпадения осадка. Волокна, отложенные в бронхиолах, переносятся мукоцилиарными движениями в глотку и выводятся из организма [11, 14]. Предполагается, что волокна, отложенные в альвеолах, выводятся либо (а) растворяются в жидкости организма или фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами (химическая экскреция), либо (б) переносятся в дыхательные пути или лимфатическую ткань альвеолярными макрофагами и разряжаются. из организма (физическое выделение).Фагоцитируется волокно или нет, зависит от его длины. Волокна длиной 20 мкм или короче, по-видимому, фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами [11, 15], тогда как волокна длиной более 20 мкм не могут быть полностью фагоцитированы альвеолярными макрофагами. Предполагается, что эти волокна либо (а) растворяются жидкостью организма, либо (б) складываются в поперечном направлении и измельчаются для уменьшения длины, а затем фагоцитируются и перевариваются альвеолярными макрофагами, либо попадают в легочные эпителиальные клетки и переносятся в лимфатическую ткань, таким образом, будучи выделяется из организма [11, 15].Считается, что эти механизмы уменьшают количество волокон. Более того, скорость уменьшения количества волокон с длиной короче 20 мкм замедлилась в группах через 1 и 2 недели. Возможная причина этого явления заключается в том, что волокна длиной более 20 мкм были растворены внеклеточной жидкостью и сложены в поперечном направлении с измельчаемыми волокнами, таким образом увеличивая количество более коротких волокон (короче 20 мкм) и, как следствие, увеличивая скорость образования волокон. накопление по ряду показателей, в том числе по общему количеству волокон [11].

Период полураспада был особенно коротким (10 дней) для длинных волокон длиной 20 мкм и более. В предыдущем исследовании период полураспада составлял 111 дней для волокон ВОЗ из RW ( L > 5 мкм и W <3 мкм) и 53 дня для волокон длиной 20 мкм или более [18 ]. Период полураспада волокон длиннее 20 мкм был короче, чем у волокон других размеров в этом исследовании. Причина, по-видимому, в следующем: количество волокон длиной более 20 мкм быстро уменьшалось, что приводило к короткому периоду полураспада, поскольку они складывались в поперечном направлении и становились короче.Напротив, количество волокон 20 мкм или короче не уменьшалось быстро, и, таким образом, период полураспада был больше, потому что более длинные волокна складывались и становились короче, что приводило к увеличению количества волокон на 20 мкм или короче, даже если количество из более коротких волокон был уменьшен фагоцитозом макрофагами.

Распределение волокон по размерам (длине и ширине) образовавшихся волокон значительно отличалось от распределения волокон в легких. Сообщалось, что волокна, вдыхаемые через нос крысы, обычно имеют длину менее 80 мкм и менее 1.Шириной 5 мкм [20]. Следовательно, разница, наблюдаемая в этом исследовании, может указывать на разделение по размеру из-за вдыхания крысами. После вдыхания волокон в легкие размеры волокон (как по длине, так и по ширине) имеют тенденцию уменьшаться со временем по сравнению с размерами вскоре после воздействия. В предыдущем исследовании RW, проведенном в Дании, средняя длина уменьшилась с примерно 9 мкм вскоре после воздействия до примерно 8 мкм на четвертой неделе [21]. Средняя ширина также уменьшилась с примерно 0,7 мкм вскоре после экспонирования до примерно 0.6 мкм на четвертой неделе [21]. В другом исследовании RW, проведенном в Дании, средняя длина уменьшилась с примерно 11 мкм вскоре после воздействия до примерно 10 мкм на четвертой неделе, а средняя ширина уменьшилась с примерно 0,8 мкм вскоре после воздействия до примерно 0,6 мкм на четвертой неделе [ 18]. Причина уменьшения средней длины и ширины, по-видимому, заключается в следующем: волокна длиной 20 мкм или короче были фагоцитированы альвеолярными макрофагами, как указывалось ранее, в то время как волокна длиной более 20 мкм были либо (а) захвачены в трахее и выведены из нее. тело путем мукоцилиарного движения или (б) растворяется жидкостью тела или складывается, укорачивается и фагоцитируется макрофагами [15].Длина, по-видимому, уменьшилась благодаря тому же механизму уменьшения количества волокон, который описан ранее. Между тем считается, что ширина уменьшилась в результате растворения жидкостью организма.

В другом сообщении говорилось, что уменьшение размера клетчатки жидкостью организма было вызвано изменением химического состава [21]. В этом исследовании изменения химического состава MMVF наблюдались в течение года, и предполагалось, что размеры волокон равномерно уменьшаются [21]. При исследовании стекловаты было показано, что оксиды щелочных и щелочноземельных металлов уменьшаются, а химические составляющие волокон растворяются неравномерно.После этого волокна складывались в поперечном направлении и фагоцитировались альвеолярными макрофагами, уменьшая длину и ширину [21].

В этом исследовании мы изучили поведение RW в легких, чтобы оценить его стойкость в легких, с помощью краткосрочного ингаляционного воздействия только через нос на крысах. Строго говоря, невозможно провести прямое сравнение результатов длительного и краткосрочного наблюдения, как это было в настоящем исследовании. Основываясь на признании этого ограничения, настоящее исследование, по-видимому, предполагает безопасность волокон RW.В настоящее время мы проводим эксперимент по долговременному ингаляционному воздействию через нос, чтобы изучить патологические эффекты RW, такие как длительное сохранение RW в легких, канцерогенность и легочный фиброз, и планируем дополнительно оценить безопасность RW, принимая во внимание также результаты настоящего исследования.

Выражение признательности

Мы хотели бы выразить нашу глубочайшую благодарность доктору Хидеки Эндзэ, Департамент профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, за поддержку, руководство и корректуру рукописи.Мы также хотели бы поблагодарить г-жу Юмико Сугиура, г-жу Йоко Иноуэ, г-жу Юми Комацу, г-жу Мичио Кояма и г-жу Аску Ямамото, факультет профилактической медицины и общественного здравоохранения, Медицинский факультет Университета Китасато, и г-на Сичиро. Миядзаве и г-же Норико Немото, Центр электронной микроскопии, за их дотошные советы и поддержку.

Список литературы

1. Долл Р. Смертность от рака легких у рабочих, работающих с асбестом. Br J Ind Med. 1993; 50: 485–90. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

2. Отдел планирования, Бюро качества воздуха, Министерство окружающей среды ред.Все об асбесте и цеолите. Кавасаки: Японский центр экологической санитарии, 1987: 1–476.

3. Моринага К., Кохьяма Н. Здравоохранение рабочих, работающих с асбестом. Токио: Фонд содействия гигиене труда; 1993. стр. 141–66.

4. Берри Г. Смертность рабочих, аттестованных по медиальным панелям пневмокониоза, как больных асбестозом. Br J Ind Med. 1981; 38: 130–7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 5. Гормли И.П., Болтон Р.Э., Браун Г.М. и др. Некоторые наблюдения по цитотоксичности in vitro хризотила, полученного методом влажного диспергирования.Перспектива здоровья окружающей среды. 1983; 51: 35–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

6. Коши К., Сакабе Х. Влияние асбестовой пыли на культивируемые макрофаги. Ind Health. 1972; 10: 16–23.

7. Отдел планирования Бюро качества воздуха Министерства окружающей среды изд. Все о заменителях асбеста. Кавасаки: Японский центр экологической санитарии 1989: 106–9.

8. МакКоннелл Е.Е., Экстен С., Хестерберг Т.В. и др. Исследования ингаляционной токсикологии двух стекловолоконных материалов и амозитного асбеста на сирийском золотом хомяке.Часть II. Результаты хронического воздействия. Вдыхать токсикол. 1999; 11: 785–835. [PubMed] 9. Дэвис Р. Влияние минеральных волокон на макрофаги. IARC Sci Publ. 1980; 30: 419–25. [PubMed] 10. Браун Р.К., Чемберлен М., Скидмор Дж. В.. Эффекты искусственных минеральных волокон in vitro. Ann Occup Hyg. 1979; 22: 175–9. [PubMed] 11. Искусственные жилые волокна. Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека, вып. 81. Лион: МАИР; 2002. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 12. Кохьяма Н., Танака И., Томита М. и др. Подготовка и характеристика стандартных образцов волокнистых минералов для биологических экспериментов.Ind Health. 1997; 35: 415–32. [PubMed] 13. Кудо Ю., Шибата К., Мики Т. и др. Поведение нового типа минеральной ваты (HT-ваты) в легких после воздействия через нос у крыс. Environ Health Prev Med. 2005; 10: 239–48. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

14. Управление по улучшению окружающей среды, Департамент промышленной безопасности и здравоохранения, Министерство труда, ред. Минеральная пыль. Руководство по измерению рабочей среды I, Токио: Японская ассоциация по измерению рабочей среды, 2000: 167–80.

15.Хестерберг Т.В., Харт Г.А. Синтетические стекловидные волокна: обзор токсикологических исследований и их влияние на классификацию опасности. Crit Rev Toxicol. 2001; 31: 1–53. [PubMed]

16. Танака И. Отложение и удаление частиц в органах дыхания у мелких животных. J Aerosol Res. 1988. 3: 16–23. (на японском).

17. Хаммад Ю., Дием Дж., Крейгхед Дж. И др. Отложение вдыхаемых искусственных минеральных волокон в легких крыс. Ann Occup Hyg. 1982; 26: 179–87. [PubMed] 18. Хестерберг Т.В., Чейз Дж., Экстен С. и др.Биоперсистенция синтетических волокон стекловидного тела и амозитного асбеста в легких крыс после вдыхания. Toxicol Appl Pharmacol. 1998. 151: 262–75. [PubMed] 19. Массельман Р.П., Мюллер В.С., Истес В. и др. Биоперсистенция искусственных стекловидных волокон и волокон крокидолита в легких крыс после кратковременного воздействия. Перспектива здоровья окружающей среды. 1994; 102 (добавление 5): 139–43. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

20. МакКоннелл Е.Е., Камструп О., Массельман Р.П. и др. Хроническое ингаляционное исследование разделенных по размеру изоляционных волокон из каменной и шлаковой ваты на крысах Fischer 344 / N.Вдыхать токсикол. 1994; 6: 571–614.

21. Хестерберг Т.В., Мюллер В.С., Массельман Р.П. и др. Биоперсистентность искусственных стекловидных волокон и крокидолитового асбеста в легких крыс после вдыхания. Fundam Appl Toxicol. 1996; 29: 267–79. [PubMed]

EURIMA - Здоровье и безопасность

Минеральная вата является наиболее распространенным типом теплоизоляции во всем мире и широко используется в течение последних 60 лет. Изоляционные материалы из минеральной ваты разработаны и произведены для обеспечения здоровых, безопасных и экологически чистых мест для жизни и работы.Изоляционные материалы из минеральной ваты безопасны в производстве, установке и использовании при соблюдении рекомендуемых методов работы.

Наша продукция обеспечивает гораздо больше, чем просто теплоизоляцию. Они являются ключевым компонентом безопасности и качества зданий, заводов, морских объектов и даже судов.

  • Изоляция из минеральной ваты помогает сохранять тепло или прохладу в наших домах и офисах в зависимости от времени года, делая их не только более комфортными, но и более здоровыми для жизни и работы;
  • Промышленные объекты часто включают трубопроводы или оборудование с очень горячими или холодными температурами.Изоляция из минеральной ваты используется для защиты рабочей силы от этих экстремальных температур;
  • Дома, на работе или в школе изоляция из минеральной ваты защищает от шума и действует как пассивный противопожарный барьер в случае пожара;
  • При утеплении изоляцией из минеральной ваты качество наружного воздуха значительно улучшается, а внутри помещения становится теплее с меньшими сквозняками и риском роста плесени.

В то же время, как производители готовой продукции, здоровье и безопасность тех, кто работает, устанавливает и живет с нашей продукцией, является нашим главным приоритетом.Рабочие, установщики и пользователи утеплителя из минеральной ваты могут быть уверены в безопасности нашей продукции. Обзоры до тысячи независимых научных исследований пришли к выводу, что эти продукты безопасны при соблюдении рекомендованных методов работы.

Исследования, охватывающие более 40 000 производственных рабочих на заводах по всей Европе и США за 50 лет, подчеркивают, что не наблюдается роста числа профессиональных заболеваний из-за регулярного контакта с нашей продукцией.Этот результат подтвержден лабораторными исследованиями.

Как ответственная отрасль, мы стремимся к тому, чтобы наши продукты соответствовали всем существующим нормативным требованиям и самым высоким стандартам здоровья, безопасности и управления, постоянно участвуя в нашей программе исследований и разработок.

Что говорят регуляторы?

Европейский Союз не классифицирует биорастворимые волокна минеральной ваты. Европейский регламент 2 (ЕС) № 1272/2008 о классификации, маркировке и упаковке (регламент CLP) веществ и смесей, который непосредственно применяется к производителям в ЕС, которые производят, импортируют, используют или распространяют химические вещества и смеси. , освобождает биорастворимые изоляционные волокна из минеральной ваты (примечание Q к Приложению VI Регламента CLP) от классификации в соответствии с этим строгим регламентом.

Кроме того, волокна минеральной ваты, а также связующие вещества, используемые в некоторых продуктах, подпадают под самый строгий в мире химический режим - регламент ЕС REACH. Производители минеральной ваты в Европейском союзе зарегистрировали волокна минеральной ваты в соответствии с REACH 1 со следующим определением: «Искусственные стекловидные (силикатные) волокна со случайной ориентацией с щелочным оксидом и оксидом щелочноземельного металла (Na2O + K2O + CaO + MgO + BaO) с содержанием более 18% по массе и удовлетворяющим одному из условий nota Q ».

Для соблюдения этого правила все компании должны выявлять и управлять всеми возможными рисками, связанными с веществами, которые они производят и продают в ЕС. Это включает демонстрацию ECHA, Европейского химического агентства, того, как эти вещества могут быть безопасно использованы и как меры по управлению рисками доводятся до пользователей.

Международное агентство всемирных организаций здравоохранения по изучению рака (IARC) считает, что изоляционные волокна из минеральной ваты не поддаются классификации на рак у людей.В 2001 году на основе фундаментального обзора существующей науки международная группа экспертов МАИР пришла к выводу, что минеральная вата «не классифицируется как канцероген для человека» (категория 3). Это та же классификация, что и чай.

В Соединенных Штатах и ​​правительство США, и штат Калифорния не рассматривают биорастворимые волокна минеральной ваты как возможные канцерогены.

В дополнение к европейским нормативным требованиям (CLP и REACH) и несмотря на выводы ВОЗ (IARC), европейские производители изоляционных материалов из минеральной ваты добровольно создали и развили Европейский совет по сертификации изделий из минеральной ваты (EUCEB) для обеспечения строгого контроля качества. и общение с пользователями наших продуктов.

EUCEB - это средство подтверждения того, что изоляция произведена в соответствии с европейскими требованиями и правилами, касающимися здоровья и безопасности продукции (примечание Q Регламента (ЕС) № 1272/2008 о классификации, маркировке и упаковке веществ). Сертификация EUCEB способствует качественному производству и составу волокон в соответствии с четко определенной системой мониторинга и контроля. Только те производители, которые соответствуют требованиям EUCEB, могут использовать товарный знак EUCEB на своей упаковке.EUCEB-Certification управляется независимой Бельгийской ассоциацией по сертификации в строительстве (BCCA).

Как распознать знак качества EUCEB

Более подробная информация и список производственных площадок, сертифицированных EUCEB, доступны на BCCA.

Оказывает ли минеральная вата другое воздействие на здоровье?

Нет доказательств того, что изоляция из минеральной ваты вызывает хронические неблагоприятные эффекты.

В рецензируемой литературе ВОЗ и независимых исследованиях делается вывод об отсутствии каких-либо признаков значительного увеличения респираторных симптомов или значительного снижения функции легких у рабочих, занимающихся минеральной ватой.

Пользователи действительно испытывают зуд при нормальном использовании изоляционных материалов из минеральной ваты. Эффект обусловлен физическим контактом с минеральной ватой, а не химической реакцией. Это временный эффект, хорошо известный в нашей отрасли, который исчезает вскоре после контакта и может быть легко предотвращен, если следовать рекомендациям, указанным на упаковке наших продуктов. Исходя из этого, Европейский Союз не классифицирует минеральную вату как раздражающее средство.

Советы по безопасному использованию

Члены Eurima активно размещают четкие рекомендации по установке на всей упаковке продукта с помощью пиктограмм, чтобы гарантировать, что установка безопасна, чиста и соответствует местным нормам, использование которых ежегодно контролируется Eurima.

Инструкции по безопасному использованию, аналогичные паспортам безопасности, доступны у каждого производителя.

Информация, которую можно увидеть на упаковке продуктов из минеральной ваты в Европейском Союзе, представляет собой следующее заявление: «Механическое воздействие волокон, контактирующих с кожей, может вызвать временный зуд» (или эквивалентная формулировка, имеющая то же значение), а также набор пиктограммы ниже (или эквивалентные пиктограммы, имеющие то же значение) или заявление о мерах предосторожности, например:

При установке изоляции в непроветриваемых помещениях следует использовать подходящую одноразовую маску для лица.При обращении с продуктом прикрывайте открытые участки кожи. При работе с продуктом над головой надевайте защитные очки. Утилизируйте отходы в соответствии с местными правилами. Очистите территорию с помощью пылесоса. Если возникает зуд, его можно уменьшить, ополоснув лицо холодной водой перед стиркой. (или эквивалентная формулировка, имеющая то же значение)

Почему иногда возникают вопросы по теплоизоляции из минеральной ваты и здоровью?

Обеспокоенность воздействием всех частиц волокон и пыли, включая волокна минеральной ваты, естественным образом усилилась в связи с открытием воздействия асбеста на здоровье человека.В то же время это открытие позволило научному сообществу понять причины этой проблемы и предложить решения, которые позволят избежать подобного явления в будущем и закреплены в нормативно-правовой базе.

Волокна минеральной ваты сильно отличаются от волокон асбеста: не только размерами волокон, но также их химическим составом, минеральной структурой и их биологической стойкостью.

  • Волокна минеральной ваты являются искусственными, и их химический состав и форма строго контролируются.
  • Волокна минеральной ваты не расщепляются на более тонкие волокна, как асбест, а ломаются, чтобы более короткие волокна легче выводились из легких с помощью его естественной защитной системы при вдыхании.
  • Волокна минеральной ваты гораздо более биологически растворимы и поэтому быстро выводятся из легких при вдыхании.

Какие критерии используются для оценки того, является ли минеральная вата потенциально опасной?

Для всех частиц, волокон и пыли используется так называемая трехмерная парадигма: доза, размер, долговечность для объяснения ключевых факторов токсикологии волокон.

Короче говоря, люди должны сначала подвергнуться воздействию, возможно, вдыхать волокна; для этого волокна должны быть пригодными для вдыхания, что зависит как от диаметра, так и от длины волокон. Если и когда, несмотря на естественные механизмы очищения организма, он откладывается в легких, он должен оставаться в легочной области в течение более длительного периода времени, чтобы вызвать побочные эффекты. Это означает, что волокна, которые не выводятся естественным путем с помощью механизма выведения из организма, должны иметь определенный уровень биологической растворимости, чтобы исчезнуть, прежде чем возникнет какой-либо неблагоприятный эффект.Поскольку изоляционные волокна из минеральной ваты являются искусственными, все эти параметры учитываются в производственном процессе, что позволяет избежать каких-либо негативных последствий.

Каковы уровни воздействия минеральной ваты на рабочих?

Предельное значение профессионального воздействия, равное 1 клетчатке / мл, существует во многих странах-членах ЕС. Это значение является ориентировочным. Результаты измерений показывают, что воздействие волокон минеральной ваты на самом деле в 5-10 раз ниже этого предела. Также было продемонстрировано, что поддержание общего уровня воздействия пыли (не указано иное) ниже 10 мг / м3 позволяет иметь уровень воздействия волокон минеральной ваты ниже 1 волокна / мл.

Индивидуальные измерения, сделанные операторами

Типы применения Количество измерений Среднее значение (ф / мл) Среднее значение (ф / мл) Вероятность превышения ПДВ (1 ф / мл)
Стены - Минеральные шерсть на стальном каркасе 9 0,10 0,07 0,07%
Стены - Облицовочный комплекс 7 0.23 0,19 2,01%
Кровли - Минеральная вата утрамбовка 8 0,09 0,05 0,12%
Rampant - Минеральная вата 4 0,008 0,006 0%
Gunning - Минеральная вата (устройство подачи) 6 0,07 0,06 0%
Gunning - Минеральная вата (стропальщик) 10 0.07 0,06 0%
Потолки 4 0,06 0,06 0%

Несмотря на обилие научных исследований нашей продукции, мы стремимся продолжать инвестировать в исследования потенциального воздействия нашей продукции на здоровье и окружающую среду.

Приглашаем исследователей, заинтересованных в проведении исследований минеральной ваты, связаться с Eurima.

Внутренний воздух

Всесторонние исследования, проведенные на полномасштабных камерах, показали, что изоляционные материалы из минеральной ваты не способствуют загрязнению воздуха внутри помещений летучими органическими соединениями (ЛОС) или формальдегидом.

Тунга Солтхаммер, Сибель Ментезе и Райнер Маруцки, Chem. Rev., 2010, 110 (4), pp 2536–2572 Посетите ссылку

Наружный воздух

Общеизвестно, что теплоизоляция зданий может обеспечить экономию энергии; сокращение выбросов парниковых газов; повышенная энергетическая безопасность; более высокая занятость и конкурентоспособность.Однако не так хорошо известно, что изоляция зданий также приносит значительную пользу для здоровья населения и, таким образом, снижает связанные с этим социальные издержки.

Как? Поскольку изоляция здания снижает использование энергии, используемой для отопления и охлаждения жилых помещений, и, как следствие, связанное с этим загрязнение воздуха внутри и снаружи. Недавнее исследование, спонсируемое Eurima в 25 странах ЕС, показывает, что существует значительная социальная экономия, как в плане здоровья, так и в плане продолжительности жизни, а также соответствующая финансовая экономия, которая может превышать 6 миллиардов евро в год.

Для этого сценарий улучшенной изоляции с ежегодной ставкой модернизации 2% сравнивался с обычным сценарием в период с 2005 по 2020 год.

Первое исследование было посвящено влиянию загрязнения воздуха. См. Ссылку на sciencedirect.com

Второе исследование показало это влияние на предотвращение проблем со здоровьем и связанных с ними социальных затрат: См. Ссылку на lodel.irevues.inist.fr

Основные преимущества изделий из минеральной ваты

Пожарная безопасность

Из-за негорючести минеральной ваты вклад в пожарную нагрузку зданий отсутствует.В результате минеральная вата в здании позволяет повысить пожарную безопасность. Изделия из минеральной ваты не содержат антипиренов.

Снижение шума

Продукция из минеральной ваты может обеспечивать очень высокий уровень поглощения шума, свойство, которое эффективно используется в акустических потолках из минеральной ваты.

Изоляция из минеральной ваты в стенах, крышах и под полом предотвращает проникновение шума извне или из соседних помещений в здание.

Продукция из минеральной ваты может обеспечить хорошую акустическую среду в помещении.

Прочность

Долговечность определяется как способность продукта сохранять определенные свойства в течение определенного времени.

Для изделий из минеральной ваты аспект долговечности оценивается в соответствии со стандартами на изделия из минеральной ваты EN 13162 (изделия для изоляции зданий) и EN 14303 (изделия для строительного оборудования и промышленных установок).

В общем, изделия из минеральной ваты, используемые в приложениях в соответствии с этими стандартами на продукцию, могут быть оценены как имеющие долговечность, равную сроку службы компонентов здания или установок, в которых они построены.

Влажность

Изделия из минеральной ваты обладают водоотталкивающими и влагостойкими свойствами. Влага и питательные вещества являются необходимыми условиями для роста плесени. Поскольку более 95% массы изделий из минеральной ваты являются неорганическими, существует небольшой источник питательных веществ, способствующий росту грибков / плесени. Благодаря этому изделия из минеральной ваты не содержат биоцидов.

ЕС призвал принять меры по устранению возможных рисков для здоровья минеральной ваты

Нас можно простить за то, что мы думали, что когда асбест был запрещен, мы могли вздохнуть с облегчением, будучи уверенными в том, что материал, который вызвал столько болезней и страданий, больше не будет присутствовать в наших домах.

Но одно дело - запретить вещество, а совсем другое - полностью удалить его из всех существующих зданий, где оно уже есть.

Также важно, чтобы фактическая замена асбеста, минеральной ваты или искусственных стекловолокон (MMVF), которые также известны, как продукт, была тщательно изучена, поскольку участники кампании опасаются, что риски для здоровья минеральной ваты столь же тревожны, как и связанные с ней с его предшественником асбестом.


СВЯЗАННЫЙ СОДЕРЖАНИЕ


Недавно в Европейском парламенте прошла панельная дискуссия с целью привлечь внимание членов нового Комитета по окружающей среде и здоровью к рискам для здоровья, связанным с минеральной ватой.

Участники кампании опасаются, что общественность недостаточно осведомлена о возможных опасностях минеральной ваты для здоровья как рабочих в строительной отрасли, так и широкой общественности, которая может устанавливать, снимать или утилизировать изоляционный материал.

Выступая сразу после мероприятия в Европейском парламенте, участник дискуссии Аурел Лаурениу Плосану из Европейского экономического и социального комитета и докладчик по теме «Работа с опасными веществами» сказал: «Необходимо сделать больше, чтобы больше людей осознали потенциальные опасности. минеральная вата.«

«С этим материалом связан реальный риск, и, как и с асбестом, люди должны быть осведомлены о возможных рисках».

«С этим материалом связан реальный риск, и, как и с асбестом, люди должны быть осведомлены о возможных рисках»

Г-н Плосану призвал к ряду мер, включая кампанию по повышению осведомленности, лучшую маркировку, больше инвестиций в исследования и более безопасное оборудование для людей в строительной отрасли, которые работают с материалом.

Он сказал: «Особая проблема с этим материалом заключается в том, что какие-либо проблемы со здоровьем могут появиться у кого-то только спустя долгое время после контакта с ним. С чем-то вроде рака легких, который, как и в случае с асбестом, представляет собой возможный риск для здоровья, связанный с этим, к сожалению, это может быть слишком поздно ».

«На этом этапе лечение может быть неэффективным». Г-н Площану похвалил Польшу за ее действия в отношении асбеста.

Польские власти реализовали специальную программу и вложили достаточно средств для решения этой проблемы, и г-н Площану заявил, что эта стратегия может стать отличной моделью для Европы в решении проблем, вызванных как асбестом, так и минеральной ватой.

Гэри Картрайт, редактор EU Today и автор крупного отчета о минеральной вате, сказал: «Люди часто не осознают опасности, и это одна из причин, по которой депутатам Европарламента в недавно сформированных соответствующих комитетах нужно делать больше, чтобы добиться этого. все внимание общественности и институтов ЕС ».

Г-н Картрайт объяснил, что минеральная вата ранее была классифицирована как канцерогенная, но позднее испытания проводились на материале без его важного химического «связующего» ингредиента, что означает, что продукт не тестировался при продаже и что результаты испытаний, которые привели к Позднее он был понижен в рейтинге и по ошибке утратил свой канцерогенный статус.

«Необходимо сделать больше, чтобы больше людей осознало потенциальную опасность минеральной ваты»

Г-н Картрайт выступает за повторное тестирование продукта, на этот раз с включением химического «связующего» ингредиента, чтобы провести тесты, должным образом отражающие минеральную вату при ее продаже строительной отрасли и потребителям.

Он также рассказал о «душераздирающих» видеороликах, которые он видел, о людях, страдающих фиброзом легких, о том, что жертвы не могут стоять или ходить, и что они едва могут говорить.Он напомнил участникам дискуссии, что это состояние казалось в некотором роде «хуже, чем рак, поскольку оно неизлечимо и болеет на всю жизнь».

Ясно одно: мы не можем сомневаться в отношении минеральной ваты так же, как в отношении асбеста. Прошло 100 лет, прежде чем был принят закон, помогающий защитить нас от асбеста, и для нас было бы просто неприемлемо откладывать дальнейшее рассмотрение стандартов безопасности, применимых к минеральной вате.

Это особенно важно, когда в настоящее время усиливается необходимость принятия мер по борьбе с изменением климата для повышения энергоэффективности и теплоизоляции зданий.

Утеплитель из минеральной ваты входит в массовое производство

Новый утеплитель из минеральной ваты UltraBatt от Thermafiber распространяется на национальном уровне через Menards

. Фото: Thermafiber Недавно я сообщил, что новый изоляционный материал из минеральной ваты от Roxul может быть легко использован вместо пенопластовых изоляционных материалов, таких как полистирол, в определенных областях применения.В рамках нашего постоянного исследования того, как строители и проектировщики могут сделать лучший выбор изоляции (см. Нашу полную веб-трансляцию и отчет по этой теме), я хочу сообщить о новых разработках в области минеральной ваты.

Во-первых, небольшая предыстория: минеральная вата, по-разному называемая минеральной ватой, шлаковой ватой и каменной ватой, была одним из первых изоляционных материалов, широко производимых в коммерческих целях, начиная с 1871 года в Германии.

Rockwool International, крупнейший в мире производитель минеральной ваты и материнская компания канадского производителя Roxul, начала производство этого материала в 1937 году.Американская компания Thermafiber, один из крупнейших производителей этого материала в США и компания, стремящаяся к быстрому росту сегодня, была основана в 1934 году.

Минеральная вата производится путем плавления исходного материала, которым может быть камень (например, базальт) или железорудного шлака, при очень высокой температуре, его прядения, как сахарная вата, для получения очень тонких волокон, покрытия этих волокон связующим, чтобы удерживать их. вместе и формируя из него изоляционный войлок или картон для удовлетворения конкретных потребностей продукта.

Минеральная вата потеряла большую часть своей доли на рынке, когда появилась менее дорогая изоляция из стекловолокна, но уникальные свойства материала в последние годы способствовали возвращению - и в этом году крупнейшая в мире компания по производству стекловолокна Owens Corning приобрела Thermafiber. Я ожидаю, что благодаря этой разработке в ближайшие годы минеральной вате будет уделяться много внимания, в первую очередь, благодаря представлению нового продукта на прошлой неделе.

Плюсы минеральной ваты

Минеральная вата обладает высокой огнестойкостью, что давно сделало ее предпочтительным изоляционным материалом во многих коммерческих зданиях.Он достигает своей огнестойкости без использования каких-либо огнестойких химикатов, которые широко используются в большинстве пенопластовых изоляционных материалов, и что я считаю огромным недостатком этих продуктов.

Минеральная вата - более тяжелый и более плотный изоляционный материал, чем стекловолокно, что придает ему лучшие звукоизоляционные свойства и более эффективно ограничивает движение воздуха через него. При производстве в виде картона минеральная вата может быть достаточно жесткой, чтобы работать как изоляционная оболочка, как экструдированный полистирол и полиизоцианурат.

Минеральная вата также может содержать очень много вторичного сырья за счет использования железорудного шлака (отходы производства стали). Некоторые продукты из минеральной ваты, представленные на рынке, содержат более 90% переработанного материала, что выше даже, чем у целлюлозной изоляции, хотя она изготовлена ​​из переработанного материала до потребителя , а не после потребителя .

Обратная сторона минеральной ваты

Минеральная вата имеет три основных недостатка. Во-первых, минеральные волокна могут разорваться и разлететься по воздуху; когда мы вдыхаем эти волокна, они могут вызвать проблемы со здоровьем.В прошлом высказывались опасения, что минеральная вата и стекловолокно могут быть канцерогенными, как асбест. Хотя эти опасения в значительной степени были отклонены, волокна по-прежнему являются раздражителями дыхательных путей. Установщики минеральной ваты всегда должны носить качественные респираторы, а материал должен быть надлежащим образом покрыт гипсокартоном или покрытиями, предотвращающими попадание волокон в воздух в помещении.

Второй недостаток - это связующее, используемое для склеивания волокон. Производители используют фенолформальдегидное связующее или фенолформальдегидное связующее с расширенным содержанием мочевины.Формальдегид - это известный канцероген для человека, и если его значительная часть попадет в воздух в помещении, это, несомненно, будет опасно для здоровья. К счастью, обработка удаляет почти весь свободный формальдегид в материале, поэтому выбросы формальдегида из минеральной ваты имеют чрезвычайно низкие уровни формальдегида - в некоторых случаях даже такие низкие, как фоновые уровни формальдегида.

Тем не менее, существует проблема восприятия формальдегидных связующих - если не настоящая проблема - и производители работают над альтернативами, как это произошло с изоляцией из стекловолокна.Я полностью ожидаю, что через несколько лет один из производителей минеральной ваты объявит о связующем на биологической основе, который работает с минеральной ватой, и промышленность довольно быстро перейдет на такое связующее.

Третий недостаток минеральной ваты заключается в том, что с ней трудно работать. Картон из минеральной ваты более сжимаем, чем жесткий пенопласт, поэтому при установке обвязки на него следует проявлять особую осторожность. В форме войлока изоляция не сжимается так же легко, как стекловолокно, чтобы втиснуться в нечетные углы и вокруг проводов.Это может затруднить работу с минеральной ватой, но также должно предотвратить некоторые из самых серьезных проблем при установке, которые возникают при использовании стекловолокна. (Эффективность всех типов утеплителя из войлока в значительной степени зависит от ухода, предпринятого во время установки.)

Новый утеплитель из минеральной ваты Thermafiber

UltraBatt - это изоляция из минеральной ваты без покрытия, обеспечивающая очень хорошую огнестойкость и звукоизоляцию.

Фото: Thermafiber Последней новостью в области минеральной ваты является внедрение компанией Thermafiber (теперь компании Owens Corning) UltraBatt, гибкого изоляционного материала для стен размером 2x4 или 2x6.Это произошло после того, как несколько лет назад компания Roxul представила широко распространенный изоляционный материал для войлока из минеральной ваты, ComfortBatt.

UltraBatt - это довольно плотный войлок (не сжимаемый, как войлок из стекловолокна), который обеспечивает очень хороший контроль звука, а также относительно высокие изоляционные свойства. Войлок 3-1 / 2 дюйма для стен 2x4 обеспечивает R-15, а войлок 5-1 / 2 дюйма для стен 2x6 обеспечивает R-23 - хотя, как и вся изоляция для заполнения пустот, эта фактическая «вся стена» Значение R будет ниже из-за теплового моста через шпильки.

UltraBatt на 70% состоит из переработанных материалов. Что касается цен, то национальный дистрибьютор Menards показал, что онлайн-цена составляет около 31 доллара за 40 квадратных футов в 3-1 / 2-дюймовых войлоках, или около 0,77 доллара за квадратный фут. Для сравнения: ватины из стекловолокна CertainTeed без облицовки стоят примерно 23 доллара за 88 квадратных футов или 0,26 доллара за квадратный фут. Между тем, стоимость установки плотноупакованной целлюлозы обычно составляет 1-2 доллара за квадратный фут для стены 2х4, хотя цена любой изоляции, устанавливаемой подрядчиком, очень зависит от проекта.

Я не видел данных испытаний по выбросам формальдегида (или других компонентов) от UltraBatt, но Owens Corning сообщил мне, что испытания ведутся и результаты будут опубликованы в 2014 году. Я подозреваю, что, как и в случае с ComfortBatt от Roxul, выбросы формальдегида будут очень высокими. низкий.

Алекс является основателем BuildingGreen, Inc . и исполнительный редактор Environmental Building News. В 2012 году он основал Resilient Design Institute . Чтобы быть в курсе последних статей и размышлений Алекса, вы можете подписаться на его ленту в Twitter.

6 Что нужно знать об утеплителе из овечьей шерсти

istockphoto.com

С самого начала изоляция - это необходимость в доме. Спрятанный за стенами, под полом и спрятанный над потолком, этот материал помогает регулировать температуру, минимизировать шум и экономить энергию в помещении. Домовладельцы могут выбирать из нескольких различных типов утеплителя, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Многие старые дома изобилуют опасными формами изоляции, худшей из которых является асбест.Запрещенный в большинстве стран с 1980-х годов асбест был связан с мезотелиомой, раком легких и другими проблемами со здоровьем. Другие формы устаревшего утеплителя, такие как вермикулит и карбамидоформальдегидная пена, также вредны.

Если вы живете в старом доме и планируете обновить изоляцию, обязательно проверьте наличие асбеста и, если он присутствует, обратитесь за профессиональной помощью, чтобы удалить его безопасно. Если оставить в стороне все потенциальные опасности для здоровья человека, старая изоляция также менее эффективна для утепления дома.Утеплитель из овечьей шерсти - уникальная альтернатива обычным утеплителям. Продолжайте читать, чтобы узнать почему.

1. В утеплителе из овечьей шерсти используется основа из натурального волокна.

Среди наиболее популярных изоляционных материалов сегодня стекловолокно и минеральная вата (также известная как минеральная вата). Оба состоят из искусственных волокон, изготовленных, как следует из названия, из расплавленного стекла или минералов, таких как базальт или диабаз. Хотя эти типы изоляции считаются безопасными такими институтами, как Национальная токсикологическая программа США и Международное агентство по изучению рака, они действительно содержат синтетические волосы, похожие на волокна, которые могут разорваться и попасть в воздух во время установки.Они также содержат формальдегид, который, как известно, выделяет летучие органические соединения (ЛОС) в воздух. И волокна, содержащиеся в воздухе, и формальдегид могут раздражать кожу и легкие, а длительное воздействие формальдегида может вызвать некоторые виды рака. Даже изоляция из напыляемой пены может быть особенно опасной из-за высокого уровня выбросов летучих органических соединений, которые выделяются в воздух во время установки и до полного затвердевания.

Изоляция овечьей шерсти начинается с стрижки шерсти, которая естественным образом растет у овец - часто шерсть считается слишком грубой для изготовления одежды или другой ткани.Однако важно отметить, что обычная производственная практика - обрабатывать изоляцию из овечьей шерсти такими добавками, как борная кислота, для отпугивания насекомых и дальнейшего снижения воспламеняемости. Сульфаты аммония также могут быть добавлены в качестве антипирена. Таким образом, хотя основной материал по своей природе является натуральным, конечный изоляционный продукт из овечьей шерсти также не полностью свободен от токсинов. Обе добавки считаются ядовитыми при проглатывании и могут вызвать раздражение кожи, глаз, носа и горла. Кроме того, борная кислота классифицируется как токсин для репродуктивной системы в соответствии с Регламентом классификации, маркировки и упаковки (CLP) в Европе.

При установке любого типа изоляции в вашем доме всегда соблюдайте осторожность и носите защитное снаряжение, рекомендованное производителем изоляции.

2. Он имеет высокое значение R на дюйм.

Одним из основных преимуществ утеплителя из овечьей шерсти является ее звездное значение R. R-значение - это измерение сопротивления изоляционного материала теплопроводному потоку, и чем выше R-значение материала, тем он эффективнее в качестве изоляции. Овечья шерсть - это толстый и плотный материал, что делает ее отличным изолятором.Утеплитель из овечьей шерсти имеет значение от R-13 до R-19, которое равно или больше, чем у большинства его аналогов из стекловолокна, целлюлозы и минеральной ваты. Его естественная основа и эффективность делают утеплитель из овечьей шерсти желанным вариантом для многих домовладельцев.

istockphoto.com

3. Утеплитель из овечьей шерсти долговечен.

Утеплитель из овечьей шерсти отличается высочайшей прочностью благодаря своей эластичности и сохранит в доме прохладу и прохладу на долгие годы. Каждое шерстяное волокно действует как спиральная пружина: оно удлиняется при растяжении и втягивается при отпускании, поэтому шерсть очень устойчива к разрыву и разрывам.У овечьей шерсти также есть защитная кожа, которая защищает от истирания.

4. Регулирует влажность.

Волокна утеплителя из овечьей шерсти имеют водоотталкивающую внешнюю поверхность и водонепроницаемую внутреннюю часть. Если шерсть затопляется влагой, фолликулы внутри волокна могут выдерживать до трети его веса. Шерсть останется сухой на ощупь, но сохранит теплоизоляцию даже в периоды высокой влажности. Благодаря своей полупроницаемости шерсть выполняет функцию регулятора температуры: она поглощает влагу из атмосферы с большей влажностью и отдает ее в более сухую атмосферу.По сути, овечья шерсть создает уравновешенную среду.

istockphoto.com

5. Утеплитель из овечьей шерсти устойчив к возгоранию и плесени.

Содержание влаги в каждом волокне овечьей шерсти делает ее естественно огнестойкой. А из-за высокого содержания азота, составляющего примерно 16 процентов, овечья шерсть считается самозатухающим материалом, который не поддерживает пламя ниже температуры 1040 градусов по Фаренгейту. (Хотя, как отмечалось выше, большинство изоляционных материалов из овечьей шерсти обрабатываются добавками для дальнейшего снижения их воспламеняемости.Наконец, поскольку шерсть представляет собой кератин, она естественным образом препятствует росту плесени.

СВЯЗАННЫЕ С: 7 мест, где можно использовать больше изоляции - и почему

6. Изоляция из овечьей шерсти обеспечивает хорошее шумопоглощение.

Обладая коэффициентом шумоподавления от 0,90 до 1,15, изоляция из овечьей шерсти представляет собой превосходный звуковой барьер для дома.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *