Stanovenie 1-hydroxypyrénu v moči pracovníkov koksárenského závodu*


Detection of 1-hydroxypyrene in urine of a coke plant workers

Biomonitoring of 1-hydroxypyrene (1-HP) in the biological material was undertaken with the aim of a comprehensive assessment of exposure of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in coke plant workers. Concentration of this substance in urine provides the general information on the assessment of exposure of PAH because it reflects the overal load of the organism. 279 workers were included into the monitoring presuming PAH exposure in average age of 42 ± 10 years. Respondents have been working in shops producing coke (shops PI and PII) and the shop manufacturing coke gas (shop PIII). Results of 1-HP calculated to the amount of creatinine in urine exceeded the limit value proposed in the Czech Republic – 1.95 μmol . mol-1 (3.76 μg . g-1) of creatinine in 77 workers in the studied sample (42 workers from PI, 31 workers from PII and 4 workers from PIII). The mean values of the 1-HP concentration were 3.50 ± 0.44 μmol . mol-1 of creatinine in workers from PI, 2.31 ± 0.31 μmol . mol-1 of creatinine in workers from PII and 0.46 ± 0.08 μmol . mol-1 of creatinine in workers from PIII. The highest concentrations were found in workers working topside and bench side of PI and PII shops, with maximum of 22.17 ± 17 μmol . mol-1 of creatinine. Monitoring of 1-HP concentrations in urine of workers exposed to PAH is justified from the perspective of health protection of coke plant workers and serves as the background for selection of professions for objectivization of working environment in particular shops.

Key words:
polycyclic aromatic hydrocarbons, PAH, coke plant, creatinine, 1-hydroxypyrene, biological monitoring, biomarker


Autoři: J. Ivan;  A. Hudák;  Z. Szeghyová;  E. Verbová;  J. Majoroš
Působiště autorů: Regionálny úrad verejného zdravotníctva so sídlom v Košiciach, Odbor chemických analýz, regionálny hygienik MUDr. Katarína Strmenská, MPH
Vyšlo v časopise: Pracov. Lék., 63, 2011, No. 2, s. 63-71.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

S cieľom komplexnejšieho posúdenia expozície pracovníkov koksárenských prevádzok polycyklickým aromatickým uhľovodíkom (PAU) sa uskutočnil biomonitoring obsahu 1-hydroxypyrénu (1-HP) v biologickom materiáli. Koncentrácia tejto látky v moči poskytuje ucelenú informáciu pre posúdenie expozície PAU, pretože odráža celkovú záťaž organizmu. Do monitoringu bolo zapojených 279 pracovníkov s predpokladom expozície PAU vo veku 42 ± 10 rokov. Respondenti pracujú na prevádzkach na výrobu koksu (prevádzky PI a PII) a prevádzke zameranej na spracovanie koksárenského plynu (prevádzka PIII). Výsledky stanovenia 1-HP prepočítané na množstvo kreatinínu v moči ukázali prekročenie limitnej hodnoty navrhovanej v Českej republike 1,95 μmol . mol-1 (3,76 μg . g-1) kreatinínu u 77 pracovníkov sledovaného súboru, z toho u 42 pracovníkov z PI, u 31 z PII a u 4 z PIII. Priemerné hodnoty koncentrácie 1-HP boli na PI 3,50 ± 0,44 μmol . mol-1 kreatinínu, na PII 2,31 ± 0,31 μmol . mol-1 kreatinínu a na PIII 0,46 ± 0,08 μmol. mol-1 kreatinínu. Najvyššie koncentrácie boli zistené u zamestnancov pracujúcich na strope a bočných stranách PI a PII, s maximom 22,17 ± 17 μmol . mol-1 kreatinínu. Sledovanie koncentrácie 1-HP v moči osôb exponovaných PAU má svoje opodstatnenie z hľadiska ochrany zdravia pracovníkov koksárenských závodov a slúži ako základ výberu profesií pre objektivizáciu pracovného prostredia v jednotlivých prevádzkach.

Kľúčové slová:
polycyklické aromatické uhľovodíky, PAU, koksárenský závod, kreatinín, 1-hydroxypyrén, biologický monitoring, biomarker

Publikované v Zborníku príspevkov z II. vedeckej konferencie „Využitie experimentálnych metód pri ochrane a podpore zdravia obyvateľstva“, 6.–8. september 2010, Košice, Prednáška 3.4, s. 159–164, ISBN 978-80-7097-846-7.

Úvod

Polycyklické aromatické uhľovodíky (PAU) sú spolu s polychlórovanými bifenylmi a chlórovanými pesticídmi obvykle zaraďované medzi tzv. perzistentné kontaminanty životného a pracovného prostredia. Sú to zlúčeniny s vysokou stabilitou voči chemickým, fyzikálnym a biologickým účinkom okolia. PAU sú organické zlúčeniny tvorené dvomi alebo viacerými kondenzovanými benzénovými jadrami v lineárnom, angulárnom alebo klastrovom usporiadaní, na ktorých môžu byť naviazané rôzne substituenty, čo vedie k veľkej rozmanitosti ich foriem.

Zdrojom PAU sú rôzne procesy nedokonalého spaľovania organických látok alebo ich termický rozklad – pyrolýza. Zloženie produktov pyrolýzy závisí od druhu rozkladanej organickej látky, od teploty a dĺžky času pôsobenia vysokej teploty na túto látku. PAU sa z miesta rozkladu dostávajú do prostredia vo forme pár a rýchlo kondenzujú na čiastočkách prachu alebo sadze. Pri týchto procesoch vzniká zmes stoviek PAU, dominujú však najmä zlúčeniny s tromi alebo štyrmi benzénovými jadrami.

V súčasnosti je v životnom a pracovnom prostredí identifikovaných okolo 500 PAU, ktoré majú rôzne negatívne účinky na ľudský organizmus [10]. Pri hodnotení výskytu PAU v prostredí sa najčastejšie hovorí o 16 základných PAU, ktoré US Environmental Protection Agency (EPA) zaradila do zo- znamu 130 najzávažnejších kontaminantov životného prostredia [14]. Týchto 16 PAU predstavuje skupinu pre človeka najškodlivejších látok, ktorých účinky sa na ľudskom organizme prejavia najvýraznejšie. Zdrojom expozície sú rôzne priemyselné prevádzky, ako sú výrobne asfaltu, hutnícke prevádzky, koksovne, hlinikárne, spaľovne odpadov a v neposlednom rade výfukové plyny spaľovacích motorov.

PAU sú zlúčeniny s veľmi rozmanitými rizikovými vlastnosťami. Vyznačujú sa značnou variabilitou vo fyzikálno-chemických a toxických vlastnostiach a rôznym vplyvom na jednotlivé organizmy a ich potomstvo [3, 12]. Viaceré PAU sú klasifikované ako pravdepodobné karcinogény, čiže látky, ktoré môžu u človeka spôsobiť vznik nádorových ochorení, alebo majú mutagénne vlastnosti [7, 13]. Karcinogenita PAU bola prvýkrát pozorovaná Pottom už v roku 1775, popísaním vzniku karcinómu skróta pri profesionálnej expozícií kominárov [28]. Jednoznačne bola dokázaná okolo roku 1930 pri niektorých zlúčeninách izolovaných a identifikovaných z čiernouhoľného dechtu. Za najzávažnejší biologický účinok dlhodobej expozície PAU sa považuje indukcia nádorových procesov. Bolo zistené, že zvýšený výskyt karcinómu pľúc a prostaty u robotníkov v koksovniach, hlinikárňach a u pokrývačov striech súvisí s expozíciou sadziam [5].

PAU i ďalšie chemické látky môžu prispievať ku karcinogenéze viacerými spôsobmi. Pri genotoxickom mechanizme účinku dochádza k tvorbe DNA aduktov, k oxidatívnemu poškodeniu DNA, vzniku bodových mutácií, zlomov DNA, alebo chromozómovým aberáciám. Dochádza teda k zmene genetickej informácie [11].

Najsilnejšie karcinogénne účinky z PAU má benzo(a)pyrén (BaP), ktorý slúži ako indikátor pri hodnotení expozície PAU. Zvýšený obsah BaP vo vzorkách je sprevádzaný zvýšeným obsahom aj ostatných PAU. Stanovenie samotného BaP však nestačí na určenie karcinogénneho potenciálu zmesi PAU, pretože aj ďalšie zlúčeniny majú karcinogénny účinok [8].

PAU sa do organizmu dostávajú respiračnou cestou, ale nebezpečné sú aj ďalšie cesty vstupu cez sliznicu a pokožku. Metabolizmus PAU prebieha vo všetkých tkanivách, aj keď existujú rozdiely v jednotlivých hladinách špecifických metabolitov v rámci tkanív a buniek. Najviac informácií existuje o metabolizme benzo(a)pyrénu, ktorý je v organizme v prvom kroku metabolizovaný mikrozomálnym enzýmovým systémom cytochrómu P-450 na arénové oxidy. Tieto zlúčeniny cestou ďalších biochemických reakcií prechádzajú na fenoly, chinóny, dihydrodioly a diol-epoxidy. Diol-epoxidy môžu byť konjugované v reakcii katalyzovanej cytozolickou glutatión--S-transferázou za vzniku glutatiónových konjugátov. Diol-epoxidy sa môžu hydrolýzou premeniť na tetroly [22]. Reaktívne epoxidy sa v konjugovanej forme vylučujú močom alebo žlčou. Tieto látky sa môžu kovalentnou väzbou viazať na DNA a pôsobiť ako karcinogény. Akútnu expozíciu PAU charakterizujú bolesti hlavy, nausea, zvracanie, slzenie, hemolytická anémia, pálenie, svrbenie. Pri chronickom pôsobení sú mnohé z týchto zlúčenín karcinogénne [28].

Najdôležitejšími zdrojmi PAU v pracovnom prostredí koksovní je čiernouhoľný decht a smola, ktoré Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny (IARC) zaraďuje medzi dokázané karcinogény. Z týchto látok pri vysokých teplotách v priebehu spracovania čierneho uhlia dochádza k emisii pestrej palety chemických zlúčenín, vrátane PAU. Podľa publikovaných charakteristík koksárenských a kokso-chemických prevádzok US Environmental Protection Agency (EPA) a International Agency for Research on Cancer [15] bolo v emisiách týchto prevádzok identifikovaných celkom 92 chemických látok, z toho 66 látok typu PAU, štyri typu PAU s dusíkatým heterocyklom v molekule, deväť kovov (As, Be, Cd, Cr, Co, Fe, Pb, Ni, Se), niekoľko plynných látok (napr. amoniak, oxid siričitý, sirouhlík) a ďalšie chemické zlúčeniny. Z uvedeného je zrejmé, že do ovzdušia koksárenskej prevádzky sa uvoľňuje množstvo chemických látok s karcinogénnym a genotoxickým potenciálom. Extrémne nepriaznivé pracovné podmienky sú na koksárenských batériách aj z hľadiska parametrov tepelno-vlhkostnej mikroklímy.

Pre komplexnejšie posúdenie expozície pracovníkov PAU v ovzduší koksárenských závodov sa pristúpilo k biologickému monitoringu 1-hydroxypyrénu (1-HP) v moči exponovaných osôb. Experimentálne štúdie ukázali, že monitorovanie biomarkerov expozície PAU v biologickom materiáli poskytuje komplexnejšiu informáciu pre posúdenie expozície, pretože odráža celkovú záťaž organizmu. Vo všetkých študovaných zmesiach bola identifikovaná prítomnosť pyrénu [19]. 1-Hydroxypyrén ako metabolit pyrénu, nekarcinogénneho PAU, je vhodným biomarkerom profesionálnej expozície PAU [19, 25]. Barek et al. vo svojej práci [2] dokázali výraznú koreláciu medzi množstvom pyrénu a 16 ďalších PAU v pracovnom a životnom prostredí a množstvom 1-HP v moči, čo potvrdilo vhodnosť použitia tohto bioindikátora. Rovnako aj štúdia Fialu et al. [9] potvrdila, že urinárny 1-HP je vhodným biologickým ukazovateľom hodnotenia celkovej expozície človeka PAU z rôznych zdrojov.

Pri hodnotení záťaže ľudí faktormi životného a pracovného prostredia sa využíva biologické monitorovanie – teda sledovanie chemického faktora alebo jeho metabolitov priamo v organizme, resp. v biologickom materiáli (krv, moč). Aj keď najpresnejšie informácie na vyhodnotenie expozície poskytuje krv, vhodným materiálom je aj moč, ktorý sa ako vzorka dá získať jednoduchšie. Pri hodnotení údajov získaných biologickým monitoringom sa musia zohľadniť aj individuálne rozdiely v skúmanej skupine. Pri expozícií chemickým látkam dochádza k individuálne odlišným reakciám, ktoré sú dané genetickou variabilitou.

Cieľom práce bolo zhodnotenie expozície pracovníkov PAU na jednotlivých pracoviskách koksárenského závodu na základe biomonitoringu 1-HP v moči.

Materiál a metódy

Charakteristika pracovného prostredia a sledovaného súboru

Naše pracovisko vykonáva odber a analýzu vzoriek ovzdušia pracovného prostredia v koksárenských prevádzkach, s cieľom sledovať koncentráciu PAU v ovzduší jednotlivých prevádzok. Na základe požiadavky koksárenských závodov sa v rokoch 2009–2010 pristúpilo aj k biologickému monitorovaniu expozície pracovníkov závodu PAU, a to stanovením 1-HP v moči súboru 279 pracovníkov z troch samostatných prevádzok. Prevádzky PI (94 zamestnancov) a PII (95 zamestnancov) sú zamerané na výrobu koksu, prevádzka PIII na čistenie a spracovanie koksárenského plynu (90 zamestnancov). Výroba koksu prebieha v komorách koksárenských batérií (prevádzky PI a PII). Tieto sa dajú rozčleniť z hľadiska pracovných procesov na strop batérie a bočné strany. Na strope sa pohybuje plniaci voz obsluhovaný strojníkom plniaceho voza, ktorý dávkuje do jednotlivých komôr batérie cez plniace otvory uhoľnú vsádzku. Na bočných stranách sa pohybujú ďalšie vozy, z jednej bočnej strany výtlačný stroj, z druhej vodiaci voz. Strojník výtlačného stroja obsluhuje vytláčanie koksu z komory a pomocou zrovnávacej tyče zarovnáva uhlie po nasypaní do komory. Na druhej bočnej strane strojník vodiaceho voza obsluhuje otváranie komôr a sleduje vytláčanie koksu z komôr do hasiacich vagónov cez vodiaci kôš voza.

Na prevádzke PIII sa čistí a spracováva surový koksárenský plyn a odpadové vody. Na jednotlivých pracovných staniciach sa zo surového koksárenského plynu, ktorý vzniká pri výrobe koksu, chladením a čistením získavajú vedľajšie produkty – čiernouhoľný decht, čpavok, benzén a fenol-čpavkové vody, ktoré sa ďalej čistia. Odseparované látky majú ďalšie využitie v chemickom priemysle a poľnohospodárstve. Vzhľadom na odlišný charakter výroby a mieru predpokladanej expozície PAU vystupovala táto prevádzka vo vzťahu k PI a PII ako kontrolná.

Charakteristika respondentov

Priemerný vek zamestnancov na PI a PII bol porovnateľný, a to 42 ± 10 rokov. Rozdiely v priemernom veku zamestnancov na jednotlivých pracoviskách týchto prevádzok neboli výrazne signifikantné, okrem pracoviska D, kde bol priemerný vek na PI 41 ± 10 a na PII 48 ± 7. Na PIII bol priemerný vek vyšší, a to 45 ± 9 rokov.

Na Prevádzkach I a II pracujú zamestnanci v identických profesiách. Z hľadiska expozície pracovníkov bolo dvadsať sledovaných profesií na PI a PII rozdelených do štyroch skupín podľa ich pozícií: A – strop koksárenskej batérie, B – bočné strany batérie, C – profesie vykonávajúce prácu na všetkých pracoviskách, D – zvyšok prevádzky. Na prevádzke PIII bolo sledovaných 18 profesií. Prehľad jednotlivých sledovaných profesií je uvedený v tabuľkách 1, 2 a 3.

Tab. 1. Výsledky stanovenia koncentrácie 1-HP prepočítané na kreatinín pre všetky profesie na PI
Výsledky stanovenia koncentrácie 1-HP prepočítané na kreatinín pre všetky profesie na PI
n – počet sledovaných zamestnancov v profesii, p – počet prekročení limitnej hodnoty, V– priemerný vek zamestnancov v profesii, Min – minimálna nameraná koncentrácia, Max – maximálna nameraná koncentrácia, P – aritmetický priemer Pracoviská: A – strop batérie, B – bočné strany batérie, C – profesie vykonávajúce prácu na všetkých pracoviskách, D – zvyšok prevádzky PI

Tab. 2. Výsledky stanovenia koncentrácie 1-HP prepočítané na kreatinín pre všetky profesie na PII
Výsledky stanovenia koncentrácie 1-HP prepočítané na kreatinín pre všetky profesie na PII
n – počet sledovaných zamestnancov v profesii, p – počet prekročení limitnej hodnoty, V – priemerný vek zamestnancov v profesii, Min – minimálna nameraná koncentrácia, Max – maximálna nameraná koncentrácia, P – aritmetický priemer Pracoviská: A – strop batérie, B – bočné strany batérie, C – profesie vykonávajúce prácu na všetkých pracoviskách, D – zvyšok prevádzky PII

Tab. 3. Výsledky stanovenia koncentrácie 1-HP prepočítané na kreatinín pre všetky profesie na PIII
Výsledky stanovenia koncentrácie 1-HP prepočítané na kreatinín pre všetky profesie na PIII
n – počet sledovaných zamestnancov v profesii, p – počet prekročení limitnej hodnoty, V – priemerný vek zamestnancov v profesii, Min – minimálna nameraná koncentrácia, Max – maximálna nameraná koncentrácia, P – aritmetický priemer

Pracovníci na jednotlivých prevádzkach používali ochranné prostriedky podľa pracovného zaradenia. Ochranné prostriedky zahŕňali nasledujúce položky: ochranný odev, obuv, hlukotlmiče, filtračno-ventilačnú jednotku s núteným prívodom vzduchu s celotvárovou maskou s kombinovanými filtrami pre plyny a tuhé častice, polomasku s filtrom, respirátor, prilbu, rukavice, okuliare. Typy používaných masiek, polomasiek a filtrov sa líšili pre jednotlivé prevádzky aj pracoviská a vyplývali z interných predpisov koksárenského závodu.

Odber, spracovanie a analýza vzoriek

Odber vzoriek biologického materiálu (moč) sa vykonával po ukončení 5-zmenného pracovného cyklu na konci posledného pracovného dňa. Moč sa odobral do plastových nádob a po transporte do laboratória sa okamžite stanovil spektrofotometrickou metódou kreatinín Jaffého reakciou [27]. Po stanovení kreatinínu sa vzorka moču uskladňovala v mrazničke pri -18 ľC až do spracovania. Pri tejto teplote sa vzorka môže uchovávať dlhodobo bez zmeny koncentrácie 1-HP [16].

Pri stanovení 1-HP sa vzorka moču po vybratí z mrazničky voľne rozmrazila a vytemperovala na laboratórnu teplotu. Po pridaní octanového tlmivého roztoku sa upravila hodnota pH na 5. Zmes sa cez noc inkubovala s enzýmom ß-glukuronidáza/arylsulfatáza z Helix pomatia pri teplote 37 ľC pre uvoľnenie viazaného 1-HP. Na separáciu 1-HP boli použité SPE kolónky (Phenomenex) s C-18 reverznou fázou. 1-hydroxypyrén sa z SPE kolónky eluoval acetonitrilom. Po odparení eluátu dusíkom sa zvyšok rozpustil v acetonitrile, následne po extrakcii v ultrazvukovej čističke a centrifugácii sa 1-HP stanovil metódou vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie (HPLC) [18], na kvapalinovom chromatografe DIONEX (Nemecko), pri týchto podmienkach: kolóna: Pursuit PAH, 100x4,6 mm (Varian), predkolóna: Chromsep Guard Column SS 10 x 2 mm (Varian), mobilná fáza: acetonitril: voda/60 : 40 (% v/v), prietok: 1,5 ml . min-1, nástrek: 30 μl, detektor: fluorescenčný RF-2000.

Pri stanovení 1-HP bola použitá metóda kalibračnej závislosti s využitím štandardného roztoku 1-hydroxypyrénu (Aldrich).

Pre zvolenú metódu bol určený limit detekcie LOD: 0,016 μmol . mol-1 kreatitín a limit kvantifikácie LOQ: 0,054 μmol . mol-1 kreatitínu.

Výsledky

V analyzovaných vzorkách bol spektrofotometricky stanovený kreatinín a následne metódou HPLC 1-hydroxypyrén. Zistená koncentrácia 1-HP bola prepočítaná na množstvo kreatinínu v moči a vyjadrená v μmol . mol-1 kreatinínu. V tabuľkách 1, 2 a 3 sú uvedené minimálna, maximálna a priemerná koncentrácia, spolu s údajmi o počte sledovaných zamestnancov v danej profesii a počte prekročení limitnej hodnoty.

Najvyššia koncentrácia 1-HP v sledovanom súbore 279 respondentov bola zistená na prevádzke PI u profesie „strojník plniaceho voza“ (22,17 ± 2,42 μmol . mol-1 kreatinínu) a najnižšia na prevádzke PI u profesie „expedient výrobkov“ (0,05 ± 0,01 μmol . mol-1 kreatinínu). Priemerná koncentrácia na prevádzke PI bola 3,50 ± 0,44 μmol . mol-1 kreatinínu (rozsah 0,05 ± 0,01 až 22,17 ± 2,42 μmol . mol-1 kreatinínu), na PII 2,31 ± 0,31 μmol . mol-1 kreatinínu (rozsah 0,07 ± 0,02 až 20,58 ± 2,45 μmol . mol-1 kreatinínu) a na PIII 0,46 ± 0,08 μmol . mol-1 kreatinínu (rozsah 0,04 ± 0,01 až 2,87 ± 0,48 μmol . mol-1 kreatinínu).

V jednotlivých profesijných skupinách A–D na prevádzkach PI a PII, kde boli pracovníci zaradení do rovnakých profesií bola zistená priemerná koncentrácia 1-HP v moči v skupine A (strop koksárenskej batérie) 6,90 ± 0,78 μmol . mol-1 kreatinínu na PI a 5,47 ± 1,55 μmol . mol-1 kreatinínu na PII. V skupine B (bočné strany batérie) bola zistená priemerná koncentrácia 1-HP 3,71 ± 0,46 μmol . mol-1 kreatinínu na PI a 1,92 ± 0,21 μmol . mol-1 kreatinínu na PII, v skupine C (profesie vykonávajúce prácu na všetkých pracoviskách) 0,72 ± 0,20 μmol . mol-1 kreatinínu na PI a 1,59 ± 0,28 μmol . mol-1 kreatinínu na PII a v skupine D (zvyšok prevádzky) boli zistené priemerné koncentrácie 0,85 ± 0,14 μmol . mol-1 kreatinínu na PI a 0,43 ± 0,07 μmol . mol-1 kreatinínu na PII.

Diskusia

Sledovanie koncentrácie PAU v pracovnom ovzduší poukazuje na vysokú pravdepodobnosť potenciálneho nebezpečenstva vdýchnutia týchto látok a nebezpečenstva dermálnej expozície. Lepšiu odpoveď na to, do akej miery nebezpečná látka interagovala s organizmom, dáva hodnota metabolitu sledovanej látky, v prípade PAU je to koncentrácia 1-HP v moči, metabolitu nekarcinogénneho pyrénu, ktorý je prítomný vo všetkých vzorkách ovzdušia obsahujúcich PAU [19]. Limitná hodnota pre koncentráciu 1-HP v moči v Slovenskej republike nie je stanovená.

Jongeneelen et al. [19] pre pracovníkov koksárenských batérií uvádza limitnú hodnotu expozície (Occupationnal exposure limit – OEL) 2,3 μmol . mol-1 kreatinínu v moči a pre hlinikárne 4,9 μmol.mol-1 kreatinínu v moči. U pracovníkov koksárenských batérií v Nemecku bola zistená koncentrácia 1-HP v 24-hodinovom moči 3,76 μg . g-1 kreatinínu, čo zodpovedá 1,95 μmol . mol-1 kreatinínu. Táto hodnota je najnižšou pozorovanou hodnotou s genotoxickým účinkom [23]. V krajinách EU zatiaľ nie je stanovená limitná hodnota pre obsah 1-HP v moči pracovníkov koksárenských prevádzok. Väčšinou sa hovorí iba o navrhovanej hodnote.

V ČR je navrhovaná limitná hodnota koncentrácie 1-HP v moči 1,95 μmol . mol-1 kreatinínu, resp. 3,76 μg . g-1 kreatinínu [28]. Pri koncentrácií 4,0 μmol . mol-1 kreatinínu, čo je 7,7 μg . g-1 kreatinínu, sa odhaduje zvýšené riziko vzniku karcinómu pľúc [6, 20]. Expozícia zodpovedajúca koncentrácií 1-HP v moči 2,3 μmol . mol-1 kreatinínu, teda 4,4 μg . g-1 kreatinínu, predstavuje relatívne riziko karcinómu pľúc [20].

V práci [10] sú popísané výsledky hygienických meraní 67 pracovníkov vo výrobe uhlíkových elektród v Nemecku. Bola vypočítaná regresná rovnica koncentrácie benzo(a)pyrénu vo vzduchu a 1-HP v moči, s cieľom nájsť koncentráciu 1-HP rovnajúcu sa nemeckej limitnej hodnote (TRK) 2 μg . m-3 benzo(a)pyrénu. Navrhnutá bola hodnota 40 μg . g-1 kreatinínu, čo zodpovedá 21 μmol . mol-1 kreatinínu.

V odbornej literatúre nájdeme niekoľko prác zameraných na biomonitoring expozície PAU pracovníkov vo výrobe koksu.

V rokoch 1988–1994 bola od začiatku výroby sledovaná expozícia pracovníkov koksárne vo Fínsku [24]. Hygienické merania zahŕňali odber vzoriek prachu a pár. Merania ukázali, že v priebehu 7 rokov nastal posun priemernej hodnoty koncentrácie 1-HP v moči smerom k nižším koncentráciám a v poslednom roku štúdie klesol na hodnotu 0,2 μmol . mol-1 kreatinínu (interval 0,1–0,6 μmol . mol-1 kreatinínu). Priemerné koncentrácie 1-HP sú v porovnaní s odporúčaným biologickým expozičným limitom pre koksárenských pracovníkov (2,3 μmol . mol-1 kreatinínu) nízke. Sú to hodnoty veľmi blízke limitu pre neexponované osoby vo Fínsku. Najvyššie koncentrácie dosiahli úroveň limitu 2,3 μmol . mol-1 kreatinínu.

Priemerná koncentrácia 1-HP u švédskych pracovníkov koksárne pred ich rekonštrukciou bola 4,67 μmol . mol-1 kreatinínu (interval 0,33–30 μmol . mol-1 kreatinínu). Po rekonštrukcií bol priemer 1,27 μmol . mol-1 kreatinínu (interval 0,33–5,67 μmol . mol-1 kreatinínu). U neexponovaných osôb v tejto štúdii bola zistená priemerná hodnota 0,06 μmol . mol-1 kreatinínu [24].

Na stanovenie koncentrácie PAU v pracovnom ovzduší a tiež 1-HP v moči exponovaných pracovníkov bola zameraná práca Dubajovej [8]. V slovenskom závode na výrobu grafitových elektród boli hodnoty 1-HP zistené v moči pracovníkov na pracovisku miešania práškového materiálu v intervale 7,86–26,41 μg . g-1 kreatinínu (čím prekročili navrhovaný biologický limit 3,76 μg . g-1 kreatinínu). Na pracovisku práškovej a tyčovej lisovne boli zistené hodnoty v intervale 4,18–9,85 μg . g-1 kreatinínu, čo predstavuje prekročenie navrhovaného limitu. Pri vypaľovaní výrobkov v elektrických peciach boli v moči pracovníkov zistené hodnoty v intervale 0,02–6,15 μg . g-1 kreatinínu. Pri výrobe asfaltovej zmesi a kladení asfaltových kobercov boli vo vzorkách moča namerané hodnoty 1-HP v intervale 0,11–1,44 μg . g-1 kreatinínu, čo neprekračovalo navrhovanú limitnú hodnotu.

Priemerná hodnota koncentrácie 1-HP v moči 100 pracovníkov na štyroch rozdielnych pracovných pozíciách v spaľovni v Japonsku bola u všetkých pracovníkov pred pracovnou zmenou 0,067 μg . g-1 kreatinínu a po nej  0,044 μg . g-1 kreatinínu v moči [21]. Za horný limit pre priemyselnú populáciu profesionálne neexponovanú PAU je považovaná koncentrácia 1-HP 0,51 μmol . mol-1 kreatinínu, čo je 0,99 μg . g-1 kreatinínu [4].

Je známe, že k vylučovaniu 1-HP močom dochádza nielen v dôsledku expozície PAU, ale aj pri diéte a v dôsledku fajčenia [19]. Koncentrácia 1-HP v moči neexponovaných mužských obyvateľov stredne veľkého mesta v Holandsku (pri 95% percentile) je 0,66 μmol . mol-1 kreatinínu a pre fajčiarov 1,31 μmol . mol-1 kreatinínu [17]. V práci Vanrooija et al. [29] je pre neexponovaných holandských mužov nefajčiarov uvedená koncentrácia 1-HP v moči 0,29 μmol . mol-1 kreatinínu a pre fajčiarov 0,79 μmol . mol-1 kreatinínu. Vychádzajúc z najnižších hodnôt zistených u neexponovaných jedincov bola navrhnutá prvá úroveň základnej smernice pre obsah 1-HP v moči pre nefajčiarov: 0,24 μmol . mol-1 a pre fajčiarov 0,76 μmol . mol-1 [19].

Human Biomonitoring Commision v Nemecku v roku 2005 [31] na základe niekoľkých štúdií, ktoré sa v Nemecku uskutočnili, odvodila referenčnú hodnotu pre 1-hydroxypyrén v moči pre nefajčiarsku, profesionálne neexponovanú populáciu (vek 3–69 rokov): 0,5 μg . dm-3, čo predstavuje 0,3 μg . g-1 kreatinínu.

Barek vo svojej práci [2] uvádza, že koncentrácia 1-HP v moči je u:

  • neexponovaných osôb: 1–5 nmol . l-1
  • u robotníkov pri výrobe hliníka 10–50 nmol . l-1
  • u pacientov s psoriázou liečených masťami na báze dechtových výrobkov 100–2000 nmol . l-1
  • u pracovníkov profesionálne exponovaných pri spracovaní dechtu 100–10 000 nmol . l-1.

Pre porovnanie úrovne expozície na základe výsledkov tejto práce bola zvolená limitná hodnota navrhovaná v Českej republike: 1,95 μmol . mol-1 kreatinínu, resp. 3,76 μg . g-1 kreatinínu v moči [28].

Môžeme konštatovať, že z celkového súboru 279 pracovníkov bol navrhovaný limit prekročený v 77 prípadoch. Z toho 42 prekročení bolo u pracovníkov na pracovisku PI, 31 na PII a 4 na PIII. Priemerné hodnoty 1-HP sú na PI 3,50 ± 0,44 μmol . mol-1 kreatinínu, na PII 2,31 ± 0,31 μmol . mol-1 kreatinínu a na PIII 0,46 ± 0,08 μmol . mol-1 kreatinínu. Nízky počet pracovníkov s prekročením limitnej hodnoty na PIII vyplýva z odlišného charakteru práce oproti PI a PII (viď tab. 1, tab. 2, tab. 3).

Z tohto dôvodu bola pozornosť zameraná na porovnanie výsledkov analýz na prevádzkach PI a PII. Sú to prevádzky, kde sa na koksárenských batériách vyrába koks, a z titulu rovnakého výrobného procesu sú aj pracovníci zaradení v rovnakých profesiách.

Z vypočítaných priemerných hodnôt koncentrácií pre skupiny profesií vyplýva, že najvyššie limit prekračujúce koncentrácie 1-HP boli zistené u profesií, ktorých pracoviská sú na strope a na bočných stranách batérií oboch prevádzok. Nižšie hodnoty sa namerali u profesií v skupine C a najnižšie v skupine D (graf 1). Nami zistené výsledky sú v súlade s podobnými analýzami na iných koksárenských prevádzkach [18, 26, 32] a vykazujú rovnaký trend koncentračných rozdielov (A > B > C > D).

Porovnanie priemerných koncentrácií 1-HP pre 4 skupiny profesií na PI a PII
Graf 1. Porovnanie priemerných koncentrácií 1-HP pre 4 skupiny profesií na PI a PII

Medzi profesie s predpokladom zvýšenej expozície PAU na PI a PII okrem strojníkov obsluhujúcich jednotlivé vozy patrí predlohár, ktorého úlohou je čistenie stúpačiek a predlôh na strope, regulovčík vykurovania vykonávajúci práce pri regulovaní teplôt na strope a vo vykurovacích kanáloch a zoraďovač pecných dverí, ktorý zabezpečuje opravu a dotesňovanie dverí na jednotlivých komorách. Z ostatných profesií z hľadiska expozície sú zaujímavé profesie predák výroby a majster, ktorí pri výkone pracovnej činnosti sa pohybujú po všetkých uvedených pracoviskách. Porovnanie priemerných hodnôt koncentrácií 1-HP u identických profesií na PI a PII potvrdilo rovnaký trend, aký sa pozoroval pri porovnaní 4 skupín profesií, najvyššie koncentrácie sa vyskytli u profesií v skupine A a B, nižšie hodnoty sa zistili u profesií v skupine C a najnižšie v skupine D (graf 2).

Porovnanie priemerných hodnôt koncentrácií 1-HP jednotlivých profesií na prevádzkach PI a PII
Číslo profesie korešponduje s tabuľkami 1 a 2.
Graf 2. Porovnanie priemerných hodnôt koncentrácií 1-HP jednotlivých profesií na prevádzkach PI a PII Číslo profesie korešponduje s tabuľkami 1 a 2.

Z grafu 2 vyplýva, že napriek uvedenému trendu (A > B > C > D) sa na všetkých pracoviskách vyskytujú profesie, pri ktorých koncentrácia 1-HP limit buď prekračuje, prípadne sa k limitu približuje.

Prekročenie limitných hodnôt na prevádzke PIII bolo ojedinelé, po jednom prípade u profesií operátor hrubej kondenzácie, strojník turboodsávačov a strojník sýtiča. Operátor hrubej kondenzácie vykonáva obsluhu automatizovanej hrubej kondenzácie dechtu, strojník turboodsávačov vykonáva obsluhu turboodsávačov surového koksárenského plynu v chemickej časti koksovne z koksárenských batérií a strojník sýtiča obsluhuje zariadenie pre výrobu síranu amónneho izoláciou zo surového koksárenského plynu v kúpeli kyseliny sírovej.

Vychádzajúc z uvedených výsledkov zamestnanci prevádzky PIII boli zvolení ako kontrolná skupina a voči nim boli porovnávané výsledky prevádzok PI a PII. Nízka priemerná hodnota koncentrácie 1-HP na tejto prevádzke poukazuje na variabilitu hodnôt 1-HP v rámci jedného pracovného závodu v závislosti od lokalizácie pracoviska zamestnanca, vzdialenosti od zdroja PAU a dĺžky expozície [30].

Strunk et al. [26] porovnávali výsledky 1-HP v rôznych koksárenských závodoch. Priemerné koncentrácie 1-HP boli v rozmedzí od 1,5 μg . g-1 kreatinínu do 15,8 μg . g-1 kreatinínu, pričom nami zistené hodnoty priemerných koncentrácií 1-HP po prepočítaní na jednotku μg . g-1 kreatinínu boli 6,75 μg . g-1 kreatinínu na PI a 4,45 μg . g-1 kreatinínu na PII. Rozdiely priemerných koncentrácií na PI a PII by mohli naznačovať technologický stav batérií (vek, výkon, stavebné úpravy, stav vozov, netesnosti vo výmurovke komôr), v akom sa na danej prevádzke nachádzajú. Na druhej strane môžu byť zistené rozdiely výsledkom individuálnych parametrov na jednotlivých prevádzkach (individuálny prístup zamestnanca k používaniu OOPP, osobná hygiena, fajčenie, stravovanie a pod). Napriek tomu nami zistený trend koncentračných rozdielov pre jednotlivé profesie (viď graf 2), resp. lokalizácie pracoviska (viď graf 1) je v súlade s údajmi uvedenými v odbornej literatúre [18, 26, 32].

Záver

Na základe výsledkov získaných pri biologickom monitoringu 279 exponovaných pracovníkov koksárenských prevádzok, pri ktorom sa stanovila koncentrácia 1-HP v moči, sa v 77 prípadoch (27,6 %) zistilo prekročenie navrhovanej limitnej hodnoty 1,95 μmol . mol-1 kreatinínu v moči. Maximálna zistená hodnota predstavovala 12,6-násobné prekročenie limitu. Najväčšie prekročenie limitu bolo indikované najmä u pracovníkov v profesiách, ktoré zabezpečujú činnosť na strope koksárenských batérií a pri ich bočnej stene. Priemerná hodnota na prevádzke PI (3,50 ± 0,44 μmol . mol-1 kreatinínu) prekročila limit 1,8-násobne, na PII (2,31 ± 0,31 μmol . mol-1 kreatinínu) 1,2-násobne. Nižšie koncentrácie boli zistené u pracovníkov zabezpečujúcich činnosti v rámci celej prevádzky a činnosti nesúvisiace priamo s výrobou koksu. Na prevádzke čistenia a spracovania koksárenského plynu boli zistené nízke hodnoty 1-HP v moči, ktoré sa blížia hodnotám uvádzaným pre neexponovanú populáciu [4, 28].

Pri sledovaní expozície pracovníkov PAU sa javí biomonitoring ako vhodnejší prostriedok na sledovanie celkovej záťaže pracovníkov, ako len monitorovanie PAU v ovzduší. Meranie ovzdušia zohľadňuje len respiračnú expozíciu pracovníkov, pričom biomonitoring zahŕňa aj cesty vstupu po kontakte s kožou a  tráviacim traktom. Ďalšou výhodou biomonitoringu je skutočnosť, že zohľadňuje aj individuálny metabolizmus jedinca. Získané výsledky koncentrácií 1-HP v moči tak poskytujú cenné informácie o celkovej záťaži pracovníkov v jednotlivých profesiách výroby koksu a ostatných činnostiach spojených s jeho výrobou, a tiež predstavujú dôležitý poznatok pre budúci cielený výber profesií, ktorým je potrebné venovať zvýšenú pozornosť pri posudzovaní expozície PAU. Sledovanie koncentrácie 1-HP v moči exponovaných pracovníkov má svoje opodstatnenie z hľadiska ochrany ich zdravia a  komplexnejšieho posúdenia expozície. Preto by bolo vhodné, aby limitná hodnota pre 1-HP bola zakotvená v legislatíve Slovenskej republiky.

Riešením na zníženie expozície pracovníkov PAU sú opatrenia organizačného charakteru, technické opatrenia na jednotlivých prevádzkach (účinné odsávanie, automatizácia, ochranné pomôcky a ich pravidelná výmena, dôraz na prevenciu, zvýšená hygiena, správna životospráva, obmedzenie fajčenia).

Došlo dne 31. 5. 2011.

Přijato do tisku dne 14. 6. 2011.

Kontaktní adresa:

RNDr. Jozef Ivan, PhD.

Regionálny úrad verejného zdravotníctva so sídlom v Košiciach

Odbor chemických analýz

Ipeľská 1

040 01 Košice

Slovenská republika

e-mail: ke.ocha@uvzsr.sk


Zdroje

1. ANGERER, J., MANNSCHRECK, C., GUNDEL, J. Occupational Exposure to PAH in a graphite electrode producing plant. International Archives of Occupational and Environmental Health,1997, 72, s. 161–168.

2. BAREK, J., BENCKO, V., CVAČKA, J., ET AL. Stanovení 1-hydroxypyrénu HPLC s elektrochemickou detekci. Chem. Listy, 1997, 91, s. 871–876.

3. BJORSETH, A. Handbook of PAHs. Marcel Dekker Inc. : New York and Basel, 1983, s. 1.

4. BOOGARD, P. J., VAN SITTERT, N. J. Exposure to Polycyclic aromatic hydrocarbons in petrochemical industries by measurement of urinary 1-hydroxypyréne. Occup. Environ. Med., 1994, 51, 4, s. 250–258.

5. BUCHANCOVÁ, J. a kol. Polycyklické aromatické uhľovodíky. Pracovné lekárstvo a toxikológia. Martin: Osveta, 2003, s. 1133. ISBN 80-8063-113-1.

6. BUCHET, J. P., GENNART, J. P., MERKADO-CALDERON, F., DELAVIGNETTE, J. P., CUPERS, L., LAUWERYS, R. Evaluation of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons in a coke production and a graphite electrode manufacturing plant; Assesment of urinary excretion of 1-hydroxypyrene as a biological indicator of exposure. Brit. J. Ind. Med., 1992, 49, 11, s. 761–768.

7. Data base IRIS: [Integrated Risk Information System]. Office of Research and Development, National Center for Environmental Assessment U.S.EPA, 1998.

8. DUBAJOVÁ, J. Vplyv polycyklických aromatických uhľovodíkov na životné a pracovné prostredie. Dizertačná práca. Univerzita Konštantína filozofa v Nitre, Fakulta prírodných vied: Nitra, 2010.

9. FIALA, Z., VYSKOČIL, A., FIALOVÁ, D., KRAJÁK, V., VIAU, C., ETTLEROVÁ, E. Environmentální expozice polycyklickým aromatickým uhlovodíkum. Hygiena, 1999, 44, 4, s. 187–203.

10. FIALA, Z., VYSKOČIL, A., ŠMEJKALOVÁ, J., KRAJÁK., V., BORSKÁ, L., KUČERA, I. Metabolity polycyklických aromatických uhlovodíků jako ukazatele expozice. In Životné podmienky a zdravie, Bratislava, 2003, s. 99–105.

11. HOFMANOVÁ, J., MACHALA, M., KOZUBÍK, A. Epigenetic mechanisms of the carcinogenic effects of xenobiotics and in vitro of their detection. Folia Biologica, 2000, 46, s. 165–173.

12. HOLOUBEK, I. Osud PAU v prostředí. Polycyklické aromatické uhlovodíky. Sborník ze semináře Aktuálni ekologické otázky, BIJO, E 95, Praha, 1995, s. 23–65. [cit. 2011-05-02]. Dostupné na www:

<http://www.aiha.org/aihce00/handouts/TS137pyy.html>

13. IARC IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risks to humans: Summary of Data Reported and Evaluation. Vol. 63, Lyon, France, WHO, International Agency for Research on Cancer, s. 426.

14. IARC IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Polynuclear aromatic compounds: Part 1. Chemical, environmental and experimental data. 1983, 32, Lyons, France, WHO, International Agency for Research on Cancer, s. 155–161, 225–231.

15. IARC IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Polynuclear aromatic compounds: Part 3. Industrial exposures. 1984, 33, Lyons, France.

16. JONGENEELEN, F. J., ANZION, R. B. M., HENDERSON, P. T. Determination of hydroxylated metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in urine. Journal of Chromatography. 1987, 413, s. 227–232.

17. JONGENEELEN, F. J., ANZION, R. B. M., SCHEEPERS, P. T. et al. 1-Hydroxypyrene in urine as a biological indicator of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons in several work environments. Annals. Of Occupational Hygiene, 1988, s. 32, 35–43.

18. JONGENEELEN, F. J., VAN LEEUWEN, F. E., OOSTERINK, S. et al. Ambient and biological monitoring of cokeoven workers; determinants of the internal dose of PAH. British Journal of industrial Medicine, 1990, 47, s. 454–461.

19. JONGENEELEN, F. J. Benchmark Guideline for Urinary 1-Hydroxypyrene as Biomarker of occupational Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Ann. Occup. Hyg., 2001, 45, 1, s. 3–13.

20. JONGENEELEN, F. J. Biological Exposure Limit for Occupational Exposure to Coal Tar Pich Volatiles at Cookeovens, Int. Arch. Occup. Environ. Health, 1992, 63, 8, s. 511–516.

21. MASAYOSHI, I., YASUTAKA, O., IPPEI M. et al. Analysis of urinary metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in incineration workers. J.Occup Health, 2007, 49, s. 159–164.

22. NOCK, N. L. TANG, D., RUNDLE, A., NESLUND-DUDAS, CH., SAVERA, A. T. et al. Associations between smoking, polymorphisms in polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) metabolism and conjugation genes and PAH-DNA adducts in prostate tumors differ by race. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev., 2007, 16, 6, s. 1236–1245.

23. POPP, W., VAHRENHOLZ, C., SCHNELL, C. et al. DNA single strand breakage, DNA adducts and SCE in lymphocytes and phenanthrene and pyrene metabolites in urine of cokeoven workers. Occupational and Environmental Medicine, 1997, 54, s. 176–183.

24. PYY, L., MÄKELÄ, M. Dermal exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons among Finish coke oven workers. Oulu Regional Institute of Occupational Health. Aapistie 1, FIN-90220 Oulu, Finland. s. 1–8.

25. SINGH, R., TUČEK, M., MAXA, K., TENGLEROVÁ, J., WEYAND, E. H. A rapid and simple method for the analysis of 1-hydroxypyrene glucuronide: a potential biomarker for polycyclic aromatic hydrocarbon exposure. Carcinogenesis, 1995, 16, 12, s. 2909–2915.

26. STRUNK, P., ORTLEPP, K., HEINZ, H., ROSSBACH, B., ANGERER, J. Ambient and biological monitoring of coke plant workers – determination of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons. Int. Arch. Occup. Environ. Health, 2002, 75, s. 354–358.

27. SZADKOWSKI, D., JÖRGENSEN, A., ESSING, H. G., SCHALLER, K. H. Creatinine elimination rate as reference value for analysis of urine samples. I. Effect of daily urine volume and circadian rhythm on creatinine excretion. Zeitschrift für klinische Chemie und klinische Biochemie, 1970, 8, s. 529–533.

28. TUČEK, M., BENCKO, V., VOLNÝ, J., PETANOVÁ, J. Příspěvek k odhadu zdravotních rizik expozice výfukovým plynům u celníku na hraničních přechodech. České pracovní lékařství, 2006, 2, s.72–83.

29. VANROOIJ J. G. M., VEEGER, M. M. S., BODELIER-BADE, M. M. et al. Smoking and dietary intake of PAH as sources of interindividual variability in the baseline excretion of 1-hydroxypyrene in urine. International Archives of Occupational and Environment,1994, 66, s. 55–65.

30. WHO (World Health Organisation) WHO air quality guidelines for Europe, 2nd edition. Part II. Evaluation of human health risks, 5.9 Polycyklic aromatic hydrocarbons (PAHs), 2000, s. 13

31. WILHELM, M., HARDT, J., SCHUTZ, CH., ANGERER, J. On behalf of the Human Biomonitoring Commision of the German federal Environment agency. New reference value and the background exposure for the PAH metabolites 1-hydroxypyrene and 1- and 2-naphtol in urine of the general population in Germany: Basic dor validation of human biomonitoring data in environmental medicine. Int. J. Hyg. Environ. Health, 2008, 311, s. 447–453.

32. WU, M.-T., WYPIJ, D., HO, CH.-K., MAO, I.-F., CHEN, M.-L., LU, P.-L., CHRISTIANI, D. C. Temporal Changes in Urinary 1-Hydroxypyrene Concentrations in Coke-Oven Workers. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention, 1998, 7, s. 169–173.

Štítky
Hygiena a epidemiologie Hyperbarická medicína Pracovní lékařství

Článek vyšel v časopise

Pracovní lékařství

Číslo 2

2011 Číslo 2

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se

VIRTUÁLNÍ ČEKÁRNA ČR Jste praktický lékař nebo pediatr? Zapojte se! Jste praktik nebo pediatr? Zapojte se!

×