книги / Комплексное исследование рисков заболеваемости персонала научно-исследовательских лабораторий и методика управления безопасностью труда при работе с наноматериалами

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

И.В. Анциферова, И.А. Эсаулова

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РИСКОВ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ПЕРСОНАЛА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЛАБОРАТОРИЙ И МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ С НАНОМАТЕРИАЛАМИ

Монография

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2018

1

УДК 331.453:[620.3+613.6.02] А64

Рецензенты д-р мед. наук, профессор Н.Б. Асташина

(Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера Минздрава России); д-р пед. наук, профессор А.П. Андруник (Пермский национальный исследовательский

политехнический университет)

Анциферова, И.В.

А64 Комплексное исследование рисков заболеваемости персонала научно-исследовательских лабораторий и методика управления безопасностью труда при работе с наноматериалами / И.В. Анциферова, И.А. Эсаулова. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – 46 с.

ISBN 978-5-398-01967-4

Выявлены и систематизированы дополнительные факторы риска заболеваемости персонала, обусловленные наличием хронических заболеваний, возрастом, продолжительностью занятости сотрудников в научноисследовательской лаборатории, а также состоянием культуры безопасности труда при работе с нанопорошками.

Разработаны конкретные рекомендации по управлению безопасностью персонала научно-исследовательских лабораторий, использующих наноматериалы, позволяющие идентифицировать группы риска и применять индивидуально ориентированные превентивные меры по снижению заболеваемости сотрудников и сокращению спектра рисков путем целенаправленного формиро- ваниякультурыбезопасностивнаучно-исследова-тельскойорганизации.

Результаты исследования и предложенные меры могут использоваться для прогнозирования рисков заболеваемости персонала при работе с указанными материалами, разработки мер первичной и вторичной профилактики, а также в практике управления безопасностью труда научно- исследователь-ских центров и лабораторий.

Для сотрудников научно-исследовательских лабораторий.

УДК 331.453:[620.3+613.6.02]

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы безопасности работы с наноматериалами относятся к числу приоритетных экологических и социальных проблем, вызывая особую обеспокоенность по поводу неблагоприятного влияния наночастиц на здоровье человека. Интенсивные дискуссии по вопросам нанотехнологий и потенциальных рисков, с ними связанных, важны и актуальны во многих странах, особенно в США и странах Европы. В немецком парламенте проблема наночастиц, подкрепляемая исследованиями в области социальной оценки техники, обсуждается с 2003 г. Исследования Лондонского королевского общества и Королевской инженерной академии позволили сформулировать множество рекомендаций, направленных на минимизацию возможных рисков, основное требование которых сводится к использованию превентивного подхода при работе с наночастицами. Одновременно программы исследований возможных побочных эффектов от использования наночастиц были развернуты в США и Германии.

Открытие уникальных свойств наночастиц практически сразу поставило перед учеными задачу изучения их токсичности. Известно, что наноматериалы воздействуют на организм человека не изолированно, а в сочетании с контаминантами объектов окружающей среды, имеющими традиционную степень дисперсности. Циркулируя по кровотоку, наночастицы накапливаются в органах и тканях, включая мозг, печень, сердце, почки, селезенку, костный мозг, нервную и лимфатическую системы. При этом усиление токсического эффекта (синергизм) либо, напротив, его ослабление (антагонизм) обусловлены совокупным влиянием разных по механизму воздействия вредных факторов при разных путях поступления наночастиц в организм человека.

Анализ литературных данных показал, что большинство проведенных к настоящему времени исследований были связаны с изучением токсичности/канцерогенности при изготовлении нановолокон (наноматериалы с соотношением длины – диаметра),

4

работе с нанообъектами в суспензии, в порошке либо в твердом состоянии. При этом область интенсивного изучения опасности для здоровья человека при работе с нановолокнами по большей части ограничена углеродными нанотрубками, поскольку некоторые из них очень близки к асбесту по размеру, химическому составу или свойствам поверхности, что дает основания отнести использующие их лаборатории к третьей – самой высокой категории опасности. Особый интерес проявляется к токсичности конструкционных материалов на основе различных смесей порошков металлических порошковых ультра- и наночастиц и их соединений, которые применяются в порошковой металлургии, производстве металлических конструкций и строительных материалов, энергетике, биомедицине, в нефтехимической промышленности, при решении экологических проблем.

При этом для ученых и исследовательского персонала до сих пор картина потенциальных рисков безопасности и здоровья не является исчерпывающей в силу того, что опасности в лабораториях могут иметь место как при кратковременном воздействии, так и вследствие специфических условий при проведении некоторых лабораторных работ со сложными смесями металлических порошков, аэрозолей, коллоидных систем и нановолокон, рекомендуемых к применению и широко используемых в научноисследовательских учреждениях порошковой металлургии. Поскольку все эксперименты в лабораторных условиях проводятся с нанопорошком в различных состояниях, необходима оценка рисков опасности работ для сотрудников данных подразделений.

При значительном объеме ежегодно публикуемых результатов исследований о токсичности наноматериалов для человека имеется весьма ограниченный круг работ, раскрывающих риски нанесения ущерба здоровью сотрудников исследовательских лабораторий университетских научных центров, работающих со сложными нанопорошковыми смесями. По-прежнему остаются существенные проблемы в переводе этих исследований в практику охраны труда на рабочем месте.

5

Последние глобальные исследования показывают, что даже при наличии формальных систем охраны труда в научно-иссле- довательских центрах используемые меры не всегда могут обеспечить адекватные нормы поведения сотрудников при работе с наноматериалами. Это связано в первую очередь с особенностями творческого интеллектуального труда исследователя, увлеченность которого нередко сопровождается пренебрежением общими требованиями безопасности работы, что становится сильным дополнительным фактором риска для сотрудников лабораторий. Проведенное исследование показывает, что главной причиной неблагоприятной динамики заболеваемости сотрудников является отсутствие культуры безопасности труда, которая является определяющим факторомв системеохраны труда.

Всвете вышеизложенного можно говорить двух взаимозависимых вопросах безопасности труда персонала научно-иссле- довательских лабораторий: во-первых, выявление вероятности причинения вреда здоровью исследователя при работе с различными смесями нано- и ультрадисперсных металлических порошков, во-вторых, выбор организационных мер, способствующих снижению рисков здоровью заболеваемости сотрудников.

Впервой главе «Факторы и проблемы управления безопасностью труда персонала научно-исследовательских лабораторий при работе с нанопорошками» раскрываются возможные негативные воздействия наночастиц на организм человека; дается обзор нормативных регламентов по охране труда при работе с наноматериалами; приводится обоснование влияния поведенческих особенностей сотрудников на их безопасность в условиях науч- но-исследовательских лабораторий.

Во второй главе «Исследование воздействия вредных и опасных факторов на состояние здоровья персонала научно-иссле- довательской организации при работе с нанопорошками» описана методология и представлены данные исследования рисков заболеваемостии безопасностиисследовательского персонала.

6

В третьей главе «Методические рекомендации по управлению безопасностью персонала научно-исследовательской организации при работе с нанопорошками» представлена матрица рисков заболеваемости исследовательского персонала; описаны медицинские профилактические меры для снижения заболеваемости сотрудников; предложены меры по превентивной оценке и предотвращению рисков заболеваемости, укреплению исполнительской дисциплины сотрудников в отношении правил техники безопасности, формированию моделей безопасного поведения, изменению методов обучения и вовлечению сотрудников лабораторий в деятельность по улучшению практики охраны труда.

7

ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ И ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ТРУДА ПЕРСОНАЛА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЛАБОРАТОРИЙ ПРИ РАБОТЕ С НАНОПОРОШКАМИ

1.1. Особенности воздействия наночастиц на организм человека

Оксиды металлов составляют более 80 % всех производимых нанопорошков и согласно ранее проведенным исследованиям большинство из них относится к низкому уровню потенциальной опасности, однако в случае применения наночастиц существующая оценка «не доказано существование вреда» не должна быть истолкована как «доказано отсутствие вреда».

Установлено, что малые размеры, высокое значение химического потенциала обусловливают повышенную реакционную, каталитическую активность, а также проникающую способность наночастиц, причем наночастицы могут быть доставлены к одному и тому же органу несколькими путями (рис. 1), что сопровождается процессамипоглощения, распределения, метаболизма и выделения.

Наиболее значимыми абиотическими факторами рисков воздействия нанопорошков являются размер, форма, морфология, удельная поверхность, концентрация, способностьк агломерации.

Многие наночастицы обладают гидрофобными свойствами или являются электрически заряженными, что усиливает как процессы адсорбции на них различных токсикантов, так и их способность проникать через защитные барьеры организма. Наночастицы могут не распознаваться его защитными системами, не подвергаются биотрансформации, не выводятся из организма и как следствие аккумулируются в нем.

По литературным данным [1, 2], наночастицы могут, с одной стороны, достигать дермы (собственно кожи) через клетки эпидермы или между ними и, с другой стороны, проникать в более глубокие слои кожи через потовые железы, волосяные луковицы или да-

8

же через сенсорные окончания нервов. В здоровой коже эпидерма обеспечивает превосходную защиту против проникновения частиц. При этом незначительная часть может быть поглощена желудочнокишечной слизистой оболочкой и, наконец, перемещена к системным органам. По кровотоку наночастицы циркулируют по всему организму и накапливаются в органах и тканях, включая мозг, печень, сердце, почки, селезенку, костный мозг, нервную и лимфатическую системы. Попадая внутрь клетки, наночастицы могут нарушать ее функционирование, вызывать вредные окислительновосстановительные реакции, приводящие даже ксмерти[3].

Рис. 1. Пути проникновения, распределения и выведения наноматериалов в организме человека

Наночастицы меньше 10 нм депонируются в верхних областях легких. Частицы размером 5–20 нм депонируются равномерно в носу и зеве, трахее и бронхиолах и, наконец, в альвеолах. Поступая с воздухом, они могут попадать в мозг и желудочнокишечный тракт. Наночастицы воздействуют на кожный покров, могут поступать в кровеносную и лимфатическую системы. На-

9

нопорошки, легко транспортируясь воздушными потоками в участок исследовательского помещения, представляют угрозу ингаляционного воздействия на человека.

Ингаляционное поглощение наночастиц через легкие нужно рассматривать в качестве самого важного впускного канала. При площади поверхности в 140 м2 легкие являются огромной областью воздействия для вдыхаемых наночастиц. Сама анатомия легких с большой площадью поверхности – хорошая мишень для наночастиц. При вдыхании они могут попасть из легких в систему кровообращения и далее проследовать по всему организму [4].

Исследования показали, что размер частиц играет важную роль при определении потенциального негативного воздействия наноматериалов на дыхательную систему. Имеет значение физическая, химическая и биологическая природа материала, доза накопленных частиц и их способность перемещаться внутри организма. Проводимые на животных исследования показывают, что токсичность вдыхаемых наночастиц зависит в большей степени от площади поверхности частиц и их количества, чем от массовой концентрации (рис. 2).

Диаметр частиц, мкм

Рис. 2. Депонирование частиц в различных отделах дыхательных путей в зависимости от размера

10