Введение
Органические растворители летучи и обычно растворимы в жировых отложениях (липофильны), хотя некоторые из них, например метанол и ацетон, также растворимы в воде (гидрофильны). Они широко используются не только в промышленности, но и в потребительских товарах, таких как краски, чернила, разбавители, обезжириватели, средства для химической чистки, пятновыводители, репелленты и так далее. Хотя можно применять биологический мониторинг для выявления последствий для здоровья, например, воздействия на печень и почки, в целях наблюдения за состоянием здоровья рабочих, подвергающихся профессиональному воздействию органических растворителей, лучше всего вместо этого использовать биологический мониторинг для « воздействия», чтобы защитить здоровье рабочих от токсичности этих растворителей, потому что это достаточно чувствительный подход, чтобы давать предупреждения задолго до того, как могут возникнуть какие-либо последствия для здоровья. Скрининг рабочих на высокую чувствительность к токсичности растворителей также может способствовать защите их здоровья.
Резюме токсикокинетики
Органические растворители обычно летучи в стандартных условиях, хотя летучесть варьируется от растворителя к растворителю. Таким образом, основным путем воздействия в промышленных условиях является вдыхание. Скорость абсорбции через альвеолярную стенку легких намного выше, чем через стенку пищеварительного тракта, и скорость абсорбции в легких около 50% считается типичной для многих распространенных растворителей, таких как толуол. Некоторые растворители, например сероуглерод и N,N-диметилформамид в жидком состоянии, могут проникать через неповрежденную кожу человека в количествах, достаточно больших, чтобы быть токсичными.
При всасывании этих растворителей часть выдыхается без какой-либо биотрансформации, но большая часть распределяется в органах и тканях, богатых липидами, вследствие их липофильности. Биотрансформация происходит в основном в печени (а также в меньшей степени в других органах), и молекула растворителя становится более гидрофильной, обычно в результате процесса окисления с последующей конъюгацией, и выводится через почки с мочой в виде метаболита(ов). ). Небольшая часть может выводиться в неизмененном виде с мочой.
Таким образом, с практической точки зрения для мониторинга воздействия растворителей доступны три биологических материала: моча, кровь и выдыхаемый воздух. Другим важным фактором при выборе биологических материалов для мониторинга экспозиции является скорость исчезновения абсорбированного вещества, для которой период биологического полураспада или время, необходимое веществу, чтобы уменьшить его исходную концентрацию до половины, является количественным параметром. Например, растворители выводятся из выдыхаемого воздуха намного быстрее, чем соответствующие метаболиты из мочи, а это означает, что их период полураспада намного короче. Биологический период полувыведения метаболитов с мочой варьируется в зависимости от того, насколько быстро метаболизируется исходное соединение, поэтому время отбора проб в зависимости от воздействия часто имеет решающее значение (см. ниже). Третьим соображением при выборе биологического материала является специфичность анализируемого химического вещества в отношении воздействия. Например, гиппуровая кислота является давно используемым маркером воздействия толуола, но она не только естественным образом образуется в организме, но также может быть получена из непрофессиональных источников, таких как некоторые пищевые добавки, и больше не считается надежным индикатором. маркер при низком воздействии толуола (менее 50 см3/m3). Вообще говоря, метаболиты мочи наиболее широко используются в качестве индикаторов воздействия различных органических растворителей. Растворитель в крови анализируется как качественная мера воздействия, потому что он обычно остается в крови более короткое время и больше отражает острое воздействие, тогда как растворитель в выдыхаемом воздухе трудно использовать для оценки среднего воздействия, поскольку концентрация в выдыхаемом воздухе снижается настолько быстро после прекращения воздействия. Растворитель в моче является многообещающим кандидатом в качестве меры воздействия, но он нуждается в дальнейшей проверке.
Испытания на биологическое воздействие органических растворителей
Как указывалось выше, при биологическом мониторинге воздействия растворителей важно время отбора проб. В таблице 1 показано рекомендуемое время отбора проб для обычных растворителей при мониторинге ежедневного профессионального воздействия. Когда анализируется сам растворитель, следует уделять внимание предотвращению возможной потери (например, испарения в комнатный воздух), а также загрязнения (например, растворения из комнатного воздуха в пробу) в процессе работы с пробой. В случае, если образцы необходимо транспортировать в отдаленную лабораторию или хранить перед анализом, следует соблюдать осторожность, чтобы предотвратить их потерю. Для метаболитов рекомендуется замораживание, тогда как для анализа самого растворителя рекомендуется охлаждение (но не замораживание) в герметичном контейнере без воздушного пространства (или, что более предпочтительно, во флаконе с свободным пространством над головой). В химическом анализе контроль качества необходим для получения надежных результатов (подробности см. в статье «Обеспечение качества» в этой главе). При сообщении результатов следует соблюдать этику (см. главу Этические вопросы в другом месте в Энциклопедия).
Таблица 1. Некоторые примеры целевых химических веществ для биологического мониторинга и время отбора проб
|
растворитель |
Целевое химическое вещество |
Моча/кровь |
время отбора проб1 |
|
Сероуглерод |
2-тиотиазолидин-4-карбоновая кислота |
Моча |
Чт Ф |
|
N,N-диметилформамид |
N-Метилформамид |
Моча |
М Вт З Чт Ж |
|
2-этоксиэтанол и его ацетат |
Этоксиуксусная кислота |
Моча |
Чт П (конец последней рабочей смены) |
|
гексан |
2,4-гександион гексан |
Моча Кровь |
М Вт З Чт Ж подтверждение экспозиции |
|
метанол |
метанол |
Моча |
М Вт З Чт Ж |
|
Стирол |
Миндальная кислота Фенилглиоксиловая кислота Стирол |
Моча Моча Кровь |
Чт Ф Чт Ф подтверждение экспозиции |
|
Толуол |
Гиппуровая кислота o-Крезол Толуол Толуол |
Моча Моча Кровь Моча |
Вт Вт Чт П Вт Вт Чт П подтверждение экспозиции Вт Вт Чт П |
|
трихлорэтилен |
Трихлоруксусная кислота (ТСА) Общее количество трихлорсоединений (сумма ТХУ и свободного и конъюгированного трихлорэтанола) трихлорэтилен |
Моча Моча Кровь |
Чт Ф Чт Ф подтверждение экспозиции |
|
ксилолы2 |
Метилгиппуровые кислоты ксилолы |
Моча Кровь |
Вт Вт Чт П Вт Вт Чт П |
1 Конец рабочей смены, если не указано иное: дни недели указывают предпочтительные дни отбора проб.
2 Три изомера по отдельности или в любой комбинации.
Источник: Резюме ВОЗ, 1996 г.
Для многих растворителей установлен ряд аналитических методик. Методы различаются в зависимости от целевого химического вещества, но в большинстве недавно разработанных методов для разделения используется газовая хроматография (ГХ) или высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Для хорошего контроля качества химического анализа рекомендуется использовать автоматический пробоотборник и процессор данных. Когда необходимо проанализировать сам растворитель в крови или в моче, применение метода парофазной газовой хроматографии (ГХ парофазной фазы) очень удобно, особенно когда растворитель достаточно летуч. В таблице 2 приведены некоторые примеры методов, установленных для обычных растворителей.
Таблица 2. Некоторые примеры аналитических методов для биологического мониторинга воздействия органических растворителей
|
растворитель |
Целевое химическое вещество |
Кровь/моча |
Аналитический метод |
|
Сероуглерод |
2-тиотиазолидин-4- |
Моча |
Высокоэффективный жидкостный хроматограф с ультрафиолетовым детектированием (УФ-ВЭЖХ) |
|
N, N-диметилформамид |
N-метилформамид |
Моча |
Газовый хроматограф с пламенно-термоэлектронной детекцией (ФТД-ГХ) |
|
2-этоксиэтанол и его ацетат |
Этоксиуксусная кислота |
Моча |
Экстракция, дериватизация и газовая хроматография с пламенно-ионизационным детектированием (ПИД-ГХ) |
|
гексан |
2,4-гександион гексан |
Моча Кровь |
Экстракция (гидролиз) и ПИД-ГХ ПИД-ГХ в свободном пространстве |
|
метанол |
метанол |
Моча |
ПИД-ГХ в свободном пространстве |
|
Стирол |
Миндальная кислота Фенилглиоксиловая кислота Стирол |
Моча Моча Кровь |
Обессоливание и УФ-ВЭЖХ Обессоливание и УФ-ВЭЖХ ПИД-ГХ в свободном пространстве |
|
Толуол |
Гиппуровая кислота o-Крезол Толуол Толуол |
Моча Моча Кровь Моча |
Обессоливание и УФ-ВЭЖХ Гидролиз, экстракция и ПИД-ГХ ПИД-ГХ в свободном пространстве ПИД-ГХ в свободном пространстве |
|
трихлорэтилен |
Трихлоруксусная кислота Общее количество трихлорсоединений (сумма ТХУ и свободного и конъюгированного трихлорэтанола) трихлорэтилен |
Моча Моча Кровь |
Колориметрия или этерификация и газовая хроматография с обнаружением электронного захвата (ECD-GC) Окисление и колориметрия или гидролиз, окисление, этерификация и ДЗЭ-ГХ ЭЗД-ГХ в свободном пространстве |
|
ксилолы |
Метилгиппуровые кислоты (три изомера по отдельности или в комбинации) |
Моча |
ПИД-ГХ в свободном пространстве |
Источник: Резюме ВОЗ, 1996 г.
Оценка
Линейная зависимость показателей воздействия (приведенных в таблице 2) от интенсивности воздействия соответствующих растворителей может быть установлена либо при обследовании рабочих, подвергающихся профессиональному воздействию растворителей, либо при экспериментальном воздействии на добровольцев. Соответственно, ACGIH (1994 г.) и DFG (1994 г.), например, установили индекс биологического воздействия (BEI) и значение биологической толерантности (BAT), соответственно, как значения в биологических образцах, которые эквивалентны профессиональным предел воздействия переносимых по воздуху химических веществ, то есть пороговое предельное значение (ПДК) и максимальная концентрация на рабочем месте (ПДК) соответственно. Однако известно, что уровень целевого химического вещества в образцах, полученных от людей, не подвергшихся воздействию, может варьироваться, отражая, например, местные обычаи (например, в отношении пищи), и что могут существовать этнические различия в метаболизме растворителей. Поэтому желательно установить предельные значения путем изучения подмандатного местного населения.
При оценке результатов следует тщательно исключить непрофессиональное воздействие растворителя (например, при использовании потребительских товаров, содержащих растворитель, или преднамеренное вдыхание) и воздействие химических веществ, которые вызывают образование одних и тех же метаболитов (например, некоторые пищевые добавки). В случае большого расхождения между интенсивностью воздействия паров и результатами биологического мониторинга эта разница может свидетельствовать о возможности впитывания через кожу. Курение сигарет подавляет метаболизм некоторых растворителей (например, толуола), в то время как однократное потребление этанола может конкурентным образом подавлять метаболизм метанола.