24. Zdrowotne i ekologiczne konsekwencje chromianów

F. Zdrowie, regulacje, pytania otwarte i wniosek

Produkty reakcji nie są istotne tylko chemicznie. Rozpatrywane tu chromiany wapnia i sodu są rakotwórcze; kontakt ze skórą, miejscowe działanie na skórę i możliwe wchłanianie należy oceniać dodatkowo do wdychania. Przy zranieniach poszczególne związki chromu(VI) mogą powodować ciężkie owrzodzenia skóry. [2, 3]

Pobieranie do komórki: koń trojański

Chromiany rozpuszczalne w wodzie mają tę samą strukturę co jony siarczanowe i fosforanowe. Komórka pobiera je dlatego swoimi drogami transportu siarczanu i fosforanu, jakby chodziło o zwykły anion odżywczy. Chrom(VI) dostaje się tak bez przeszkód do wnętrza komórki, podczas gdy chrom trójwartościowy niemal nie przenika błony komórkowej. [53]

Redukcja we wnętrzu komórki: uszkodzenia DNA i stres oksydacyjny

We wnętrzu komórki chrom(VI) jest redukowany przez askorbinian, glutation i cysteinę stopniowo, przez reaktywne stopnie przejściowe chrom(V) i chrom(IV), do stabilnego chromu(III). Powstają przy tym, według oceny Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem (IARC), addukty chrom(III)–DNA, wiązania krzyżowe DNA–białko i DNA–DNA, pęknięcia nici DNA, w tym pęknięcia dwuniciowe, oraz oksydacyjne uszkodzenia zasad. Przeważającą formą są addukty trójskładnikowe, w których chrom(III) łączy DNA z małymi cząsteczkami, takimi jak cysteina, histydyna, glutation czy askorbinian. Reaktywne produkty przejściowe redukcji wywołują dodatkowo stres oksydacyjny. [53]

W jądrze komórkowym to zatem chrom trójwartościowy uszkadza DNA. Rozpowszechnione zrównywanie chromu(III) z nieszkodliwością jest dlatego zbyt pochopne: rozstrzygające jest, czy chrom dostanie się do komórki.

Podstawa epidemiologiczna: kohorty przemysłu chromianowego

Działanie rakotwórcze nie jest wyprowadzone tylko z badań na zwierzętach, lecz udokumentowane u pracowników przemysłu chromianowego. Amerykański urząd ochrony pracy OSHA oparł wydaną w 2006 roku wartość graniczną 5 µg/m³ przede wszystkim na dwóch kohortach z produkcji chromianów: pracownikach zakładu w Baltimore (Gibb i in. 2000; 2357 mężczyzn, obserwowanych od 1950 do 1992 roku) oraz pracownikach zakładu w Painesville w stanie Ohio (Luippold i in. 2003). IARC klasyfikuje związki chromu(VI) jako rakotwórcze dla ludzi (grupa 1), z ustalonym działaniem na płuco i zaobserwowanymi związkami z nowotworami nosa i zatok przynosowych. [53, 54]

Klasyfikacja chromianów docelowych

Zgodnie ze zharmonizowaną klasyfikacją europejską chromian wapnia jest rakotwórczy kategorii 1B (H350) oraz bardzo toksyczny dla organizmów wodnych, powodujący długotrwałe skutki (H400, H410). Chromian sodu jest dodatkowo sklasyfikowany jako mutagenny, działający szkodliwie na rozrodczość, uczulający na skórę i żrący. [3]

Kontakt ze skórą

Kontakt ze skórą należy oceniać samodzielnie. Dłuższy kontakt może prowadzić do zapalenia skóry i owrzodzeń; część osób narażonych rozwija uczulenie alergiczne, przy którym już niewielkie ilości wywołują ciężkie reakcje skórne. Zanieczyszczone podzespoły, materiały izolacyjne, narzędzia i rękawice pozostają dlatego zagrożeniem także wtedy, gdy pomiar powietrza nie budzi zastrzeżeń. Niemiecka TRGS 561 wymaga przy kontakcie skóry ze związkami chromu(VI) szczególnych środków ochronnych. [19, 56]

Nie każdy chrom(VI) jest taki sam: poszczególne chromiany

W praktyce mówi się najczęściej ogólnie o „chromie(VI)”. Takie uogólnienie szkodzi, ponieważ usuwa z pola widzenia poszczególne chromiany. Rozpuszczalność, zachowanie cząstek, czas przebywania w płucu i klasyfikacja różnią się znacznie. W brytyjskim doświadczeniu porównawczym na płucu szczura (Levy i in. 1986) chromiany trudno rozpuszczalne powodowały istotnie nowotwory płuc: chromian strontu u 43 i 62 ze 99 zwierząt, chromian wapnia jako kontrola pozytywna u 25 ze 100, chromian cynku natomiast tylko u 5, odpowiednio 3 ze 100. [55]

Chromian wapnia, główny produkt powstawania in situ na materiałach izolacyjnych zawierających wapń i w popiołach, należy tym samym do chromianów najsilniej działających w badaniach na zwierzętach. Ocena, która ujmuje tylko „chrom(VI)” i nie nazywa związku, zakrywa te różnice.

Wszystkie drogi narażenia należy oceniać osobno

Artykuł 3 ustępy 2 i 3 europejskiej dyrektywy 2004/37/WE wymaga oceny możliwych narażeń wraz z dalszymi drogami narażenia, w szczególności wchłaniania do skóry i przez skórę. Dla tych czynności należy uwzględnić następujące drogi, każdą samodzielnie, a następnie w ocenie całościowej: [18]

• Przez drogi oddechowe: uwalnianie i wdychanie pyłów chromianowych przy konserwacji, otwieraniu, demontażu, czyszczeniu lub obsłudze; tę drogę oceniają pomiary powietrza odniesione do czynności.

• Przez skórę: kontakt z zanieczyszczonymi podzespołami, materiałami izolacyjnymi, narzędziami, rękawicami lub cieczami; obciążenie skóry, możliwe wchłanianie i działanie miejscowe należy oceniać odrębnie.

• Doustnie: przeniesienie z ręki do ust przez zanieczyszczone ręce, przedmioty, żywność lub napoje; należy uwzględnić przebiegi pracy, higienę i przenoszenie.

Niskie stężenie w powietrzu nie jest ogólnym kryterium zwolnienia. Nie odpowiada ono na pytania o kontakt ze skórą, wchłanianie doustne czy zanieczyszczenie powierzchni. Niemiecka TRGS 561 wymaga w punkcie 3.3.4 szczególnych środków ochronnych przy kontakcie skóry ze związkami Cr(VI). [19]

Środowisko

Dla oczywistych tutaj związków docelowych istotne jest ponadto zagrożenie dla środowiska. Chromian wapnia i chromian sodu należy klasyfikować jako bardzo toksyczne dla organizmów wodnych, powodujące długotrwałe skutki (H410). Powstawanie tych chromianów dotyczy zatem jednocześnie ochrony pracy, zarządzania odpadami i pozostałościami oraz ochrony wód.

Okoliczność, że wyrób wyjściowy sprzedawany jest jako materiał izolacyjny, nie zmienia nic w istotności dla substancji niebezpiecznych produktów reakcji powstających przy obciążeniu termicznym zgodnym z przeznaczeniem.

Jak daleko chrom(VI) może rozprzestrzeniać się w środowisku, pokazuje przypadek Hinkley w Kalifornii, znany z filmu Erin Brockovich (2000): między 1952 a 1966 rokiem amerykańskie przedsiębiorstwo energetyczne PG&E stosowało chrom(VI) jako ochronę przeciwkorozyjną w wodzie chłodniczej stacji sprężarkowej. Ścieki trafiały przez nieuszczelnione zbiorniki do wód gruntowych i obciążyły obszar o długości około trzech kilometrów i szerokości półtora kilometra. [57]

Pogłębienie zagrożeń zdrowotnych drogą oddechową: Speer i in. (2022)

Przedłożona praca amerykańska bada cząstkowy chromian cynku (ZnCrO₄) na nienowotworowych, unieśmiertelnionych ludzkich fibroblastach oskrzelowych. Narażenie prowadzono dawkami 0,1, 0,2 i 0,3 µg/cm² przez 24, 72 i 120 godzin. Autorzy ujmują zmiany ekspresji mikroRNA metodą sekwencjonowania i sprawdzają wybrane wyniki dodatkowo metodą qPCR. Badany związek to chromian cynku, a nie chromian wapnia lub sodu. [39]

Zmienione mikroRNA dotyczą według bioinformatycznej analizy celów i szlaków sygnałowych centralnych obszarów powstawania nowotworu: niestabilności chromosomów, stanu zapalnego, stresu oksydacyjnego, omijania śmierci komórki i transformacji komórkowej. Mierzono zmiany ekspresji; nie każde wyprowadzone z nich działanie na gen lub szlak sygnałowy sprawdzono bezpośrednio jako punkt końcowy czynnościowy. Praca pogłębia tym samym mechanistyczne umiejscowienie cząstkowego obciążenia Cr(VI) na ludzkich komórkach płuca. [39]

Dla oceny pyłów chromianowych jest to istotne odniesienie biologiczne: komórkowe procesy regulacji i naprawy mogą być dotknięte, nawet jeżeli późniejsze badanie rutynowe nie odtworzy wcześniejszego narażenia. Dawka w kulturze komórkowej w µg/cm² nie jest jednak stężeniem w powietrzu w µg/m³; seria doświadczalna nie jest ani kohortowym badaniem inhalacyjnym, ani pomiarem ryzyka choroby w konkretnej instalacji. Przy przenoszeniu na inne chromiany należy nadal uwzględniać związek, rozpuszczalność, zachowanie cząstek i faktycznie pobraną dawkę. [39]

Pomiar powietrza, biomonitoring i działanie długotrwałe to różne poziomy

Pomiar powietrza na stanowisku pracy opisuje objętą próbą czynność i przedział czasu. Chrom w moczu służy ocenie pobranego obciążenia chromem; brytyjska EH40 prowadzi wartość biologiczną jako chrom w moczu, a nie jako bezpośredni pomiar specjacji Cr(VI). Taka wartość nie odtwarza ani niezawodnie obciążenia dawno minionego, ani już powstałych zmian genotoksycznych. Tych trzech poziomów nie wolno zatem stosować jako wzajemnych dowodów zastępczych. [39, 42]

W brytyjskiej ochronie pracy brytyjski urząd HSE również wymaga rozpatrzenia wszystkich dróg wchłaniania, w tym skóry i połknięcia; przy substancjach rakotwórczych narażenie należy zmniejszyć w stopniu tak dużym, jak jest to rozsądnie praktycznie możliwe. Brytyjski przypadek praktyczny prowadzony jest dlatego jako odrębny europejski dowód zastosowania, a nie jako dowód obecnie obowiązującego prawa UE czy wspólnej europejskiej wartości granicznej. [41]