Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Использование и переработка древесной коры как одно из решений проблемы утилизации отходов комплексной перерабоки древесины (обзор литературы) 10
1.1. Общие сведения об утилизации древесных отходов 10
1.2. Строение, химический состав и пути использования коры березы . 13
1.3. Тритерпеноиды бересты и их биологическая активность 19
Глава II. Программа, объекты, методы и объем исследований 32
Глава III. Санитарно-гигиеническая оценка условий труда при производстве сухого экстракта бересты 47
3.1. Характеристика технологического процесса производства сухого экстракта бересты 47
3.2. Характеристика трудовой деятельности рабочих основных профессий 50
3.3. Оценка производственного шума 52
3.4. Оценка производственной вибрации 53
3.5. Оценка производственного микроклимата 54
3.6. Оценка искусственной освещенности 57
3.7. Анализ содержания толуола и древесной пыли в воздухе рабочей зоны 59
3.8. Оценка тяжести и напряженности трудового процесса 60
3.9. Комплексная оценка условий труда 61
Глава IV. Токсиколого-гигиеническая оценка исходных, промежуточных и конечных продуктов производства сухого экстракта бересты 63
4.1. Общие сведения о составе и физико-химических свойствах 63
4.2. Исследование токсичности и опасности бересты 64
4.3. Исследование токсичности и опасности шрота 67
4.4. Исследование токсичности и опасности кубового остатка 68
4.5. Исследование специфической биологической активности основного компонента сухого экстракта бересты (бетулина) 71
4.6. Оценка микробной обсемененности древесного сырья 87
Глава V. Обоснование безопасных уровней воздействия (обув) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны 89
Глава VI. Обоснование класса опасности отходов производства сухого экстракта бересты 93
6.1. Установление класса опасности отходов по степени воздействия на здоровье человека и среду его обитания 93
6.1.1. Определение класса опасности отходов расчетным методом 93
6.1.2. Определение класса опасности отходов экспериментальным методом 95
6.1.3. Оценка водно-миграционной опасности шрота 96
6.1.4. Оценка воздушно-миграционной опасности шрота 96
6.1.5. Оценка влияния шрота на биологическую активность почвы 97
6.1.6. Тестирование шрота на гидробионтах и в фитотесте 99
6.1.7. Оценка острой токсичности шрота 104
6.1.8. Оценка подострой токсичности шрота 104
6.2. Установление класса опасности отходов по степени воздействия на окружающую природную среду 110
Заключение
- Строение, химический состав и пути использования коры березы
- Характеристика трудовой деятельности рабочих основных профессий
- Исследование специфической биологической активности основного компонента сухого экстракта бересты (бетулина)
- Тестирование шрота на гидробионтах и в фитотесте
Введение к работе
Актуальность темы. В России сосредоточено более 20% мировых запасов древесины, покрытая лесом площадь составляет 22% общемирового показателя. Одним из путей рационального использования лесных ресурсов является их комплексная переработка, предусматривающая использование всей биомассы дерева, в том числе древесных отходов, образующихся при заготовке и переработке древесины (Селюжицкий Г.В., 1996, 1999; Семенова В.В., 2000; Чернова Г.И., 2002). Особого внимания заслуживает комплексная переработка быстрорастущих лиственных пород, в частности, березы, которая широко используется в качестве основного сырья во многих отраслях деревообрабатывающей промышленности. Многотоннажным отходом переработки березы является кора, значительная часть которой в повседневной практике вывозится в отвалы или сжигается, хотя березовая кора в целом и отдельные ее компоненты являются ценным сырьем для различных отраслей промышленности (Селюжицкий Г.В., 1994; Воробьева Л.В., 2001; Чернова Г.И., 2002; Лойт А.О., 2003; Лим Т.Е., 2004). Одним из перспективных направлений утилизации коры является ее химическая переработка с целью получения биологически активных веществ лечебного и лечебно-профилактического значения (Левин Э.Д. и соавт., 1984; Веприкова Е.В., 2004; Судакова И.Г., 2005).
Наибольший интерес с точки зрения получения продуктов для использования в медицине представляет наружный слой коры березы - береста, которая содержит до 50% экстрактивных веществ, среди которых основным компонентом является тритерпеноид бетулин, обладающий широким спектром биологической активности (Семенченко В.Ф., 1992; Василенко Ю.К. и соавт., 1993; Рапп О.А., 1993; Флехтер О.Б. и соавт., 2002; Дьячук Г.И. и соавт., 2002-2005; Sheth К. et al., 1973; Liu J. et al., 1987; Akihisa Т., 2002). Остается актуальным поиск новых биологических свойств бетулина с целью расширения направлений применения продуктов на его основе.
Наиболее распространенным способом получения бетулина является экстракция бересты различными растворителями и выделение бетулина из полученных экстрактов (Кислицын А.Н., 1994; Левданский В.А., 2005; Jaaskelainen Р., 1981; Eckerman Ch., 1985). Технологический процесс экстракционной переработки бересты сопровождается формированием ряда неблагоприятных производственных факторов, что обуславливает необходимость разработки гигиенических и медико-профилактических мероприятий, исключающих их влияние на здоровье работающих (Онищенко Г.Г., 2000; Изме-ров Н.Ф. и соавт., 2002; Артамонова В.Г., 2003; Чащин В.П., 2006). Актуальной гигиенической проблемой на предприятиях по экстракционной переработке бересты является также проблема обращения с отходами производства, для разработки безопасных направлений утилизации которых требуется проведение дополнительных санитарно-химических и эколого-токсикологических исследований.
Вышеизложенное определило актуальность проведения настоящего исследования.
Цель исследования - обосновать профилактические мероприятия по обеспечению эколого-гигиенической безопасности технологии производства сухого экстракта бересты (БЭС).
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Провести комплексную гигиеническую оценку условий труда на всех этапах производства БЭС.
Изучить биологические свойства, токсичность и опасность исходных, промежуточных и конечных продуктов производства БЭС.
Обосновать безопасный уровень воздействия (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны.
Определить класс опасности отходов производства БЭС для здоровья человека, среды его обитания и окружающей природной среды.
5. Разработать гигиенические мероприятия по улучшению условий труда на предприятиях по производству БЭС и определить безопасные направления утилизации отходов.
Научная новизна. Впервые проведена комплексная гигиеническая оценка условий труда рабочих, занятых экстракционной переработкой бересты, и разработаны мероприятия по их оптимизации. Дана токсиколого-гигиеническая характеристика исходных, промежуточных и конечных продуктов производства БЭС. Получены новые научные данные о биологической активности основного компонента сухого экстракта бересты (бетулина). Разработаны и научно обоснованы гигиенические нормативы (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны. Установлены закономерности миграции экстрагента (толуола) из отходов производства БЭС в сопредельные среды (атмосферный воздух, воду) и степень влияния отходов на биологическую активность почвы, высшие растения и жизнедеятельность гидробионтов. С учетом токсикологических и экологических критериев определен класс опасности отходов и разработаны основные направления их утилизации.
Выполненные исследования и полученные материалы расширяют научные представления о закономерностях влияния продуктов экстракционной переработки древесного сырья на теплокровный организм и окружающую среду.
Практическая значимость и внедрение в практику. Для практического здравоохранения представляют ценность результаты аттестации рабочих мест основных профессий на опытно-промышленном предприятии по экстракционной переработке бересты. На основании полученных данных разработан комплекс санитарно-гигиенических мероприятий по предупреждению неблагоприятного воздействия условий труда на здоровье работающих. В программу производственного контроля рекомендовано включить определение содержания в воздухе рабочей зоны экстрагентов-растворителей (толуо-
7 ла), древесной пыли (пыли коры березы и пыли бересты), уровней шума и вибрации.
Полученные на этапе опытно-промышленного производства данные о токсиколого-гигиенических свойствах исходных, промежуточных и конечных продуктов экстракционной переработки бересты необходимы для планирования и разработки мероприятий по технике безопасности и охране окружающей среды при эксплуатации предприятия.
Разработаны ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты, которые используются для расчета предельно допустимых выбросов (ПДВ) и мониторинга воздуха рабочей зоны на предприятии по производству сухого экстракта бересты.
Определен класс опасности отходов производства БЭС (шрота, кубового остатка) для здоровья человека и среды его обитания и для окружающей природной среды, который позволяет прогнозировать основные направления их утилизации.
Данные по изучению специфической биологической активности бету-лина при моделировании гнойного раневого процесса могут представлять практический интерес в области хирургии и косметологии.
Результаты исследований используются в деятельности ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии № 122», предприятий ООО «Березовый мир» и ООО «СНС-фарма», лаборатории токсикологии ФГУН «Северо-западный научный центр гигиены и общественного здоровья», в научно-исследовательской работе НИИ экологии человека и окружающей среды имени А.Н. Сысина РАМН.
Отдельные фрагменты работы включены в учебный процесс и используются при подготовке специалистов в Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова.
Результаты внедрения подтверждены актами и справками о внедрении.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях: «Современные проблемы гигиены труда» (Санкт-Петербург, 2005), «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2006), «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 2006), «Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья человека» (Санкт-Петербург, 2007), «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2007); научно-практических конференциях: «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2005), «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург, 2006), «Состояние окружающей среды и здоровья населения Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, 2006), «Состояние здоровья населения, факторы риска» (Санкт-Петербург, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК.
Личный вклад автора. Автор лично принимал участие в выполнении исследований по всем разделам диссертации, включая постановку цели и задач работы, определение объема и методик исследования, сбор и анализ полученных результатов, формулировку выводов и разработку практических рекомендаций. Отдельные исследования (гистологические, микробиологические) выполнены при участии специалистов других организаций, на что имеются ссылки в диссертации. Доля участия автора в накоплении информации - до 80%, в обработке и анализе материала - до 100%.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Ведущими неблагоприятными факторами условий труда при экстракционной переработке бересты являются: физические (шум, вибрация, аэрозоли - пыль коры березы, пыль бересты), химические (пары растворите-лей-экстрагентов), тяжесть трудового процесса.
По параметрам острой токсичности исходные, промежуточные и конечные продукты производства БЭС относятся к малоопасным веществам. Ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) пыли коры бере-зы в воздухе рабочей зоны составляет 6,0 мг/м , аэрозоль; пыли бересты — 10,0 мг/м , аэрозоль.
По степени вредного воздействия на здоровье человека и среду его обитания шрот относится к отходам IV класса опасности, кубовый остаток - II класса опасности, на окружающую природную среду шрот - к отходам V класса опасности, кубовый остаток — III класса опасности.
Научно разработаны и обоснованы приоритетные показатели для осуществления мониторинговых наблюдений при экстракционной переработке коры березы.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 15 рисунков. Состоит из введения, главы обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя использованной литературы, включающего 269 источников, из них 182 отечественных и 87 иностранных авторов.
Строение, химический состав и пути использования коры березы
В России сосредоточено более 20 % мировых запасов древесины, покрытая лесом площадь составляет 764 млн. га, или 22 % общемирового показателя (Платонов А.Д., 2005). Лесопромышленностью занимаются 2830 крупных и средних предприятий, в том числе 1277 лесозаготовительных, 1384 деревообрабатывающих, 153 целлюлозно-бумажных, 18 лесохимических (Газилов A.M., 2005).
Одним из принципов лесопользования является комплексное использование лесных ресурсов, предусматривающее использование всей биомассы дерева, в том числе древесных отходов, образующихся при заготовке и переработке древесины (Левин Э.Д. и соавт., 1984; Патякин В.И. и соавт., 2002).
Комплексная переработка древесины, включающая производство целлюлозы, бумаги, картона, гидролизные, лесохимические, деревообрабатывающие и другие процессы характеризуется образованием многотоннажных отходов, к которым относятся сточные воды, осадки сточных вод, парогазо-воздушные выбросы, твердые отходы (Селюжицкий Г.В. и соавт., 1997). В настоящее время созданы различные виды продуктов с использованием отходов комплексной переработки древесины. К ним относятся удобрения (лигно-стимулирующее, лигно-минеральное, органно-минеральное, сложное органно-минеральное, компостированное и др.), кормовые добавки для сельскохозяйственных животных на основе активного ила с очистных сооружений целлюлозно-бумажных комбинатов, консерванты плодоовощной продукции на основе гидролизного лигнина, сульфатного лигнина и лигносуль-фанта, которые являются крупнотоннажными отходами целлюлозно-бумажной и гидролизной отраслей промышленности, наполнители строительных материалов, бумаги и картона, понизители вязкости буровых растворов (Семенова В.В. и соавт., 2002). Гидролизный лигнин используется для производства сорбентов различного назначения, в том числе медицинского (оригинальный препарат-полифепан) и ветеринарного (лечебный лигнин) (Ковалева СВ., 1989; ЛевановаВ.П., 1992; ЛимТ.Е., 2004).
Биомасса дерева только на 50...60% состоит из стволовой древесины. Остальное - это кора - 10... 15%, ветви, вершины, листья (хвоя) - 5... 16%, корневая древесина - 8... 12%, пневая древесина - 3...5%. До настоящего времени учет лесных ресурсов ведется только по стволовой древесине, т.е. 40...50% биомассы дерева даже не учитывается и практически не имеет промышленного применения, хотя помимо древесины из лиственных растений может быть получен целый набор полезных продуктов.
Так, например, древесная зелень, к которой относится часть кроны дерева, состоящей из охвоенных ветвей (Рощин В.И., 1988), благодаря содержанию разнообразия витаминов, микроэлементов, аминокислот, хлорофилла, дубильных веществ и др., является сырьем для производства продуктов, которые находят применение в медицине, ветеринарии, парфюмерно-космети-ческой промышленности и животноводстве.
Одним из отходов заготовки лиственной древесины, в частности березы, являются ветви с почками. Настои и отвары березовых почек издавна применяются в медицине как мочегонные, желчегонные и дезинфицирующие средства, а листья березы в виде настоев, отваров и настоек — как мочегонное и потогонное (Соколов С.Я., 2000).
Одна из важных проблем в свете решения задачи комплексного использования древесного сырья - утилизация коры, скапливающейся в значительных объемах на целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих предприятиях. Часто кору вывозят в отвал, где в результате гниения она становится питательной средой для носителей заболеваний растений, насекомых, а стоки, образующиеся при выпадении дождей и таянии снегов, отравляют прилегающие водоемы. Кроме того, за счет самоокисления происходят возгорания, вызывающие пожары и загрязняющие воздушный бассейн (Цы-вин М.М., 1980).
В настоящее время получило наибольшее распространение использование коры в качестве топлива, однако известны и другие пути ее утилизации: потребление коры в качестве наполнителя для производства плитных и строительных материалов, как удобрения для сельского хозяйства, сырья для химико-биологической переработки (Воскресенский В.Е. и соавт., 1986; Юд-кевич Ю.Д. и соавт., 2002).
Особенно перспективна химическая утилизация коры различных пород. Так, кора дуба, ивы, ели, пихты и лиственницы содержит вещества, которые издавна используются для дубления кож. Интерес, с точки зрения получения биологически активных концентратов, представляет кора осины, из которой выделяют витаминный препарат - осиновый жир. Препарат содержит каротиноиды, витамин Е, фито-стерин, непредельные жирные кислоты и используется как составляющая парфюмерно-косметических средств или добавка в рационы сельскохозяйственных животных. Полученные из коры деревьев хвойных пород смолистые вещества представляют собой комплекс из высших жирных кислот, алифатических спиртов, стеринов и эфиров жирных кислот с алифатическими спиртами и стеринами, из которых получают пищевые добавки для животных. Так, на основе полифенолов разработан препарат «Антидиарин» для лечения телят с 93...100%-ным терапевтическим эффектом, из пектинов коры получают препарат «Пектосорбин» для лечения язвенного гастроэнтерита телят и кур (Юд-кевич Ю.Д. и соавт., 2002). Изготовление удобрений из коры различных пород основано на способности ее органического вещества разлагаться под воздействием влаги, кислорода воздуха и микроорганизмов. Разложение их в почве происходит дос 13 таточно медленно, в течение 5-7 лет, что свидетельствует о большом экономическом эффекте этого удобрения (Коробов В.В. и соавт., 1991). Исследователи утверждают, что корокомпосты повышают урожайность сельскохозяйственных культур, снижают содержание нитратов в продуктах, подщелачивают кислые продукты, подавляют развитие сорняков и снижают заболевание растений корневой гнилью. При термолизе коры получают уголь, смолы, кислоты, спирты и другие низкомолекулярные вещества, кроме того, из нее можно получать активированный уголь (Гроздова Н.Б., 1979). С использованием коры разработан ряд строительных материалов. Это арболит, королит, коробетон, корьевые плиты и коропласты (Букшты-новА.Д., 1989). Таким образом, кора представляет собой перспективное сырье для различных отраслей промышленности, что подтверждает необходимость комплексного использования всей биомассы дерева. Особое внимание заслуживает комплексная переработка быстрорастущих лиственных пород. Береза особенно перспективна, т.к. является наиболее используемой среди лиственных пород, а также из-за своих лечебных свойств (Галашкина Н.Г., 2005).
Характеристика трудовой деятельности рабочих основных профессий
После завершения экстракции полученный раствор экстракта бересты отфильтровывают от осадка и перекачивают в кристаллизатор.
Оставшийся в реакторе шрот вновь промывают толуолом для более полного извлечения экстрактивных веществ, затем толуол отгоняют, а шрот подсушивают и выгружают. В кристаллизаторе раствор БЭ охлаждают, в результате чего образуются кристаллы БЭ, которые затем отфильтровывают от маточного раствора, отгоняют толуол, подсушивают и выгружают в полиэтиленовые мешки. Из оставшегося маточного раствора вновь выделяют толуол, используемый в технологическом цикле, а так называемый кубовый остаток сливают и более не используют.
Таким образом, технологический процесс получения БЭС сопровождается как использованием, так и образованием компонентов, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на организм работающих. Измельченное древесное сырье при переработке может поступать в воздух рабочей зоны, обуславливая его значительное пылевое загрязнение. Толуол, применяемый для экстракции бересты, при выгрузке продуктов производства, а также нарушении правил безопасности и разгерметизации оборудования способен выделяться в зону дыхания рабочих. Кроме того, применяемое на стадии измельчения сырья технологическое оборудование является источником интенсивного производственного шума и вибрации. Наряду с этим, следует отметить низкую степень механизации и автоматизации производственного процесса, приводящую к применению значительной доли ручного труда.
Тем не менее, в доступной литературе отсутствуют данные о токсичности и опасности как исходного сырья для производства БЭС, так и образующихся продуктов, а также сведения об условиях труда рабочих, занятых химической переработкой бересты березы, что и обусловило необходимость проведения данного исследования.
К основным технологическим площадкам производства относятся участок переработки коры, участок экстракции и участок сушки и упаковки БЭС. Основной рабочей профессией является аппаратчик.
Участок переработки коры располагается в ангаре площадью около 500 м2, не оборудованном системой вентиляции. В обязанности аппаратчиков входит: прием и складирование коры березы, загрузка коры в молотковую дробилку, наблюдение за наполнением емкостей лубом и берестой, взвешивание и складирование мешков с берестой и мешков с лубом, сушка измельченной бересты в сушильной камере. На данном участке можно выделить 3 основные зоны: зона складирования коры березы, где аппаратчик принимает мешки с корой или загружает ею барабаны в случае хранения коры навалом, а затем поднимает емкости с корой на площадку перед дробилкой; зона загрузки коры в молотковую дробилку, где аппаратчик вручную засыпает кору небольшими порциями в приемный лоток дробилки, удаляя при этом посторонние примеси; зона выгрузки бересты и луба, где аппаратчик следит за наполнением емкостей лубом и берестой, далее взвешивает наполненные мешки и складирует. Следует отметить, что в течение рабочей смены аппаратчики поочередно меняют вид трудовой деятельности, сменяя, таким образом, и зону участка. В среднем в каждой зоне аппаратчик проводит около 2-3 часов в смену. Участок экстракции представляет собой отапливаемое помещение (паровое отопление) площадью около 40 м2, оборудованное приточно-вытяжной вентиляцией. Здесь аппаратчики производят прием сырья и материалов, готовят установку для экстракции к работе, производят загрузку сырья, контролируют технологический процесс, производят выгрузку конечного продукта и отходов. Кроме того, в обязанности аппаратчиков входит чистка оборудования по окончании каждого технологического цикла. На данном участке можно выделить следующие основные зоны: зона у реактора, где аппаратчик загружает измельченную бересту, далее контролирует технологический процесс экстракции; зона в месте выгрузки конечных продуктов, где аппаратчиком контролируется выгрузка отходов и конечного продукта и осуществляется загрузка их в емкости для хранения. В течение смены трудовая деятельность аппаратчиков осуществляется в обеих рабочих зонах. Участок сушки и упаковки БЭС находится в отдельном обогреваемом помещении (паровое отопление) площадью около 10 м2, оборудованном при-точно-вытяжной вентиляцией. На данном участке аппаратчики заняты загрузкой сушилки, обслуживанием оборудования и контролем технологического процесса, выгрузкой и упаковкой БЭС. Данное помещение с находящимся в нем оборудованием (вакуумная сушилка, оборудованная паровой рубашкой и перемешивающим устройством; смеситель) представляет собой отдельную рабочую зону. Однако работники находятся на данном участке непостоянно, а только во время загрузки и выгрузки сырья и готовых продуктов, периодического контроля процесса сушки и в течение упаковки БЭС в емкости.
Следует добавить, что на всех участках работ рабочие вместе с ремонтным персоналом участвуют в профилактическом и текущем ремонте оборудования, что дополнительно увеличивает степень тяжести физического труда.
Исследование специфической биологической активности основного компонента сухого экстракта бересты (бетулина)
Кубовый остаток представляет собой густую вязкую жидкость, поэтому для проведения исследования готовили его смесь с подсолнечным маслом в соотношении 1:2.
Параметры острой токсичности определяли на белых крысах и мышах при введении вытяжки в желудок в дозе 10 мл/кг и в внутрибрюшинно в дозе 5 мл/кг. Следует отметить, что для введения в брюшину крыс и мышей и в желудок мышей готовили вытяжку из кубового остатка в масле в соотношении 1:3, что обусловлено сложностью введения вытяжки с соотношением 1:2 из-за выраженной густоты. Контрольные животные получали подсолнечное масло в соответствующих дозах и аналогичных путях введения.
К 3 дню наблюдения за экспериментальными животными регистрировалась гибель 25% подопытных крыс при внутрибрюшинном введении вытяжки из кубового остатка (1:3). Это означает, что при введении в брюшную полость крыс DL5o 5 мл/кг. Остальные указанные дозы не вызывали гибели мышей и крыс непосредственно после их введения в желудок и брюшную полость, а также последующие сроки наблюдения. Таким образом, в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 кубовый остаток относится к малоопасным соединениям, IV класс опасности.
При оценке раздражающего действия кубового остатка на слизистую глаз крыс видимых изменений не наблюдалось, явных и скрытых повреждений роговицы не обнаружено.
Результаты исследования раздражающего действия кубового остатка на кожные покровы представлены в таблице 4.4. Установлено, что уже однократная аппликация вызывала появление бледно-розовой окраски в 30% случаев. Повторные аппликации приводили к появлению умеренно-выраженной, а затем и выраженной эритемы, которая регистрировалась у 100% животных на 7 сутки наблюдения. При однократном нанесении кубового остатка на кожу хвостов белых мышей наблюдалась бледно-розовая эритема в 100% случаев, которая сохранялась до 7 суток, где у 50% животных она перешла в розово-красную. На 8 сутки розово-красная эритема наблюдалась у 80% животных, а на 9 и 10 сутки - у 100%).
Однократное и повторное воздействие исследуемого вещества не вызывало изменение массы тела, гибели экспериментальных животных и развития клинических симптомов интоксикации.
Таким образом, кубовый остаток при однократном нанесении обладает слабым, а при повторном - выраженным раздражающим действием на кожные покровы. На слизистую глаз раздражающего действия не оказывает, через неповрежденную кожу в дозе, способной вызвать признаки отравления, не проникает.
Промышленная токсикология и экспериментальная гигиена тесно связаны с развитием других экспериментальных дисциплин и особенно — фармакологии, так как принципы и методы токсикологической оценки промышленных веществ и фармакологической оценки лекарственных средств имеют много общего (Лойт А.О. и соавт., 2006).
Фармакологическая активность БЭС, главным образом, обусловлена наличием в нем лупанового тритерпеноида - бетулина, содержание которого в БЭС составляет не менее 70%. Благодаря широкому спектру биологической активности бетулина, на основе БЭС разрабатываются биологически активные добавки к пище с общеукрепляющим, гастро-, гепатопротективным и желчегонным действием, а также косметические средства: шампунь, крем, гель, бальзам, пудра-присыпка и др. С целью изготовления лекарственных форм бетулина разработана технология получения фармацевтической субстанции бетулина, где его содержание составляет не менее 98%. Помимо использования в фармацевтической промышленности получаемая субстанция бетулина также перспективна для включения в косметические продукты, особенно лечебно-профилактического направления.
Возможности использования бетулина с косметической целью, а также для профилактики и лечения заболеваний кожи обусловлено наличием у него, в первую очередь, противовоспалительной и ранозаживляющей активности. Кроме того, сообщается о противомикробной активности как самого бетулина, так и суммы тритерпеноидов, где бетулин является основным компонентом. Перечисленные свойства позволяют рассматривать бетулин как перспективное средство для профилактики и лечения гнойных процессов, в том числе гнойных ран.
Влияние бетулина на течение репаративных процессов и микробную обсемененность гнойной раны исследовали при моделировании раневой инфекции in vivo. Изучению подверглась субстанция с содержанием бетулина не менее 98%.
Важно отметить, что при использовании препарата для местного применения необходимо исключить возможность развития контактного дерматита, как аллергического, так и неаллергического характера. В связи с этим в начале работы были проведены исследования по оценке раздражающих и ал-лергизирующих свойств бетулина.
Для оценки возможного раздражающего действия бетулина в качестве модели исследования была выбрана хорион-аллантоисная оболочка куриных эмбрионов в возрасте 9-10 дней кур породы белый леггорн, на которую наносили суспензию бетулина и осуществляли наблюдение за состоянием оболочки под каплей и около капли тестируемого вещества. На I стадии оценивали действия растворителя - изотонического раствора хлористого натрия, на II стадии - действие тестируемого вещества. Критериями раздражающего/ действия служили покраснение оболочки, сужение сосудов, замедление тока крови, гиперемия, тромбоз, коагуляция, кровоизлияние, лизис сосудов.
При нанесении на хорионаллантоисную оболочку изотонического раствора хлористого натрия изменений не выявлено (рис. 4.1). В опытной группе (рис. 4.2) в двух случаях наблюдали замедление капиллярного кровотока, на остальных поверхностях изменения отсутствовали, что в соответствии с классификацией, приведенной в «Методических указаниях по оценке раздражающего действия фармакологических веществ с помощью теста на хо-рионаллантоисной оболочке куриного эмбриона (ХЕТ-КАМ тест)», позволяет отнести бетулин к 1 классу по степени раздражающего действия (отсутствие воздействия).
Тестирование шрота на гидробионтах и в фитотесте
Использование древесных отходов, образующихся при заготовке и переработке древесины, является одним из путей комплексного и рационального использования лесных ресурсов. Одним из перспективных направлений утилизации многотоннажного отхода переработки березы — коры — является химическая переработка с целью получения биологически активных веществ лечебного и лечебно-профилактического значения. Наибольшее распространение в настоящее время получила экстракционная переработка внешней части коры березы (бересты) с целью извлечения ценных экстрактивных веществ, в первую очередь бетулина, обладающего широким спектром биологической активности.
Для проведения комплексной эколого-гигиенической оценки технологии экстракционной переработки коры березы были поставлены следующие задачи: провести комплексную гигиеническую оценку условий труда на всех этапах производства сухого экстракта бересты и разработать мероприятия по их оптимизации; дать токсиколого-гигиеническую оценку исходных, промежуточных и конечных продуктов производства; обосновать безопасный уровень воздействия (ОБУВ) пыли коры березы и пыли бересты в воздухе рабочей зоны; определить класс опасности отходов производства для здоровья человека, среды его обитания и окружающей природной среды.
Технологический процесс производства сухого экстракта бересты (БЭС) состоит из этапов переработки коры березы с целью получения берестового сырья и экстракции бересты толуолом.
К основным технологическим площадкам производства относятся: участок переработки коры, где можно выделить зону складирования коры березы, зону загрузки коры в молотковую дробилку и зону выгрузки бересты и луба; участок экстракции с зоной у реактора и зоной выгрузки конечных продуктов и участок сушки и упаковки сухого экстракта бересты. Основной рабочей профессией является аппаратчик.
При изучении производственного шума установлено, что на основных рабочих местах участка экстракции и участка сушки и упаковки БЭС общие уровни звука соответствовали допустимой величине. На рабочих местах участка переработки коры общие уровни звука превышали допустимую величину и составили на рабочем месте аппаратчика в зоне загрузки коры в молотковую дробилку 91 дБ А, в зоне складирования коры березы — 81 дБ А, в зоне выгрузки бересты и луба — 83 дБ А; для всех рабочих мест эквивалентный, с учетом времени работы, уровень звука составил 88 дБ А, что на 8 дБ А превышает ПДУ. Основным источником шума на данном участке является молотковая дробилка.
Исследование производственной вибрации показало, что превышение допустимых значений показателей вибрации имело место на рабочем месте аппаратчика в зоне загрузки коры в молотковую дробилку. Так, корректированный по частоте и эквивалентный по времени уровень виброускорения составил 114,2 дБ, что на 14,2 дБ превышало допустимую величину. Основным источником вибрации в данной зоне является молотковая дробилка.
При оценке микроклиматических условий установлено, что наибольшие отклонения всех измеренных величин от оптимальных и допустимых значений наблюдаются на рабочих местах аппаратчиков участка переработки коры, в то время как на участках экстракции и сушки и упаковки БЭС показатели микроклимата приближались к нормативным значениям.
Значения средней температуры воздуха находились в интервале от 18,5С на рабочих местах учатска переработки коры до 23,5С в зоне выгрузки конечных продуктов участка экстракции. Минимальные и максимальные значения температуры воздуха на большинстве рабочих мест выходили за пределы оптимальных, а в некоторых случаях и допустимых величин. Самые высокие значения данного фактора (до 25,8С) отмечены на рабочем месте в зоне выгрузки конечных продуктов участка экстракции. Наиболее низкие показатели температуры воздуха (до 15,1 С) отмечались на рабочих местах уча 114 стка переработки коры, где дверные проемы периодически открыты, что обуславливает значительную зависимость данного фактора от условий окружающей среды.
Последним обстоятельством объясняются более высокие показатели относительной влажности на рабочих местах участка переработки коры, где максимальные значения данного фактора составили 85-88%, что значительно превышает не только оптимальные, но и допустимые величины. На рабочих местах участков экстракции и сушки и упаковки БЭС минимальные и максимальные величины относительной влажности находились в пределах допустимых значений. Исключение составляет рабочее место в зоне выгрузки конечных продуктов на участке экстракции, где более высокие показатели относительной влажности (до 85%) обусловлены выделением пара в момент выгрузки шрота.
Скорость движения воздуха на рабочих местах участка переработки коры колебалась от 0,32 до 0,52 м/с и была выше допустимых значений, что обусловлено наличием открытых дверных проемов. На участках экстракции и сушки и упаковки БЭС максимальные и минимальные величины данного фактора не выходили за пределы допустимых значений, а средние величины соответствовали оптимальным за исключением рабочего места у реактора.
Анализ уровней искусственной освещенности позволил установить, что минимальные значения данного фактора наблюдались на рабочих местах в зонах загрузки коры в молотковую дробилку и у реактора, где они составили 46 и 45 люкс соответственно, что существенно ниже нормативных величин.
При производстве БЭС в воздух рабочей зоны участка переработки коры поступает пыль коры березы, которая образуется при ее размоле, а на участке экстракции наблюдается запыленность воздуха пылью бересты в момент загрузки высушенной и измельченной бересты в реактор. При исследовании данного фактора было установлено превышение ПДК содержания древесной пыли в воздухе рабочей зоны на участке переработки коры, где максималь 115 ная концентрация пыли коры березы составила 7,5 мг/м3 (ПДК-6,0 мг/м3) при средней 3,2=Ы,0 мг/м3. На участке экстракции максимальная разовая концен-трация пыли бересты составляла 0,6 мг/м , а средняя 0,3±0,1 мг/м .
Похожие диссертации на Комплексная эколого-гигиеническая оценка экстракционной переработки коры березы
