Azbest vo voľnom ovzduší

Azbest je škodlivinou, s ktorou prichádzajú denne do styku pracovníci niekoľkých priemyselných odvetví. Dlhodobé pôsobenie azbestových aerosólov na človeka (v priemere viac ako 20 rokov) má za následok vznik azbestózy. Jedná sa o zaprášenie pľúc azbestom, spojené so špecifickou dlhotrvajúcou zápalovou reakciou pľúcneho tkaniva, ktorá vyúsťuje do charakteristickej difúznej fibrózy pľúc a pohrudnice. Jej následkom sa redukuje funkčné tkanivo pľúc a vznikajú poruchy dýchania. Vo voľnom ovzduší sa azbest vyskytuje v koncentráciách príliš nízkych na to, aby vyvolal vznik azbestózy, jeho karcinogénne pôsobenie však prichádza do úvahy.

Azbest patrí do malej skupiny látok, ktorých rakovinotvorný účinok sa potvrdil priamo u človeka. Zhubné nádory boli zaznamenané u ľudí žijúcich v okolí juhoafrických krocidolitových baní, v prevádzkach spracúvajúcich azbest, napr. v Hamburgu, ale aj u žien v domácnostiach, ktoré prali azbestové odevy.

Tento minerál vyvoláva vznik zhubných nádorov na prieduškách (bronchiálny karcinóm), pobrušnici a pohrudnici (pleurálny a peritoneálny mezotelióm). Bronchiálny karcinóm – rakovina pľúc – je v priemyselných regiónoch so silno znečisteným ovzduším najčastejšou formou rakoviny. Na vzniku tejto choroby sa spolupodieľa aj fajčenie. Doba latencie je zhruba 20 rokov. Mezotelióm je relatívne zriedkavá forma maligných nádorov (menej než 0,04 % všetkých úmrtí v USA). Pôsobenie azbestu vyvoláva vznik mezoteliómu, existujú ale aj skupiny ľudí postihnutých mezoteliómom bez azbestovej expozície. Mezotelióm indukovaný azbestom je známy aj na pohrudnici. Nové epidemiologické štúdie spochybňujú možnosť, že by azbest vyvolával rakovinu aj na ďalších orgánoch, ako sú obličky (ledviny), hrtan, hltan, žalúdok, či črevný trakt.

Vznik zhubných nádorov sa vysvetľuje genotoxickým pôsobením azbestu na úrovni chromozómov. Odborníci predpokladajú, že karcinogénny účinok tkvie viac vo fyzikálnych vlastnostiach vlákien než v ich chemickom zložení. Rakovinotvorný potenciál vlákien vo veľkej miere závisí od ich dĺžky a priemeru. Podľa medzinárodnej konvencie sú za nebezpečné považované vlákna, ktoré sú dlhšie než 5 m a priemer majú menší než 3 m. Pri posudzovaní rizika sa berú do úvahy aj ďalšie vlastnosti vlákien, ako napr. doba ich pretrvávania v tkanive, ich štiepateľnosť, povrchové vlastnosti a chemické zloženie. V tomto smere sa odlišujú umelé minerálne vlákna od azbestových. I medzi rôznymi typmi azbestových vlákien sú riziká vzniku rakoviny rozdielne. Epidemiologické štúdie ukázali, že u ľudí vystavených amfibolu sa vyvinul mezotelióm častejšie ako u ľudí ohrozovaných chryzotilom.

Rakovinotvorné vlastnosti látok experti vyjadrujú jednotkou rizika a jednotkou dávky. Jednotka rizika vyjadruje pravdepodobnosť toho, že človek, ktorý počas sedemdesiatich rokov (priemerný vek dožívania) nepretržite dýcha vzduch s koncentráciou škodliviny 1 mg.m^–3 (čo zodpovedá 100 F.m^–3), ochorie na rakovinu vyvolanú touto škodlivinou. V prípade azbestu je jednotka rizika 2.10^-5 , to znamená, že medzi 100 000 ľudmi exponovanými celý život vyvolá azbest dva prípady rakoviny. Jednotka dávky vyjadruje množstvo škodliviny, ktoré zapríčiňuje jeden prípad rakoviny na 100 000 ľudí exponovaných po celý život. V prípade azbestu dosahuje hodnotu 50 F.m^-3. Viacerí autori dospeli k názoru, že u ľudí po celý život vystavených atmosfére s koncentráciou azbestu 1 000 F.m^-3 v populácii s 30 % fajčiarov je riziko vzniku pľúcnej rakoviny v rozmedzí 10^-6 až 10^-5 a mezoteliómu v rozmedzí 10^-5 až 10^-4 . Tieto údaje však doteraz neboli preverené.

Rakovinotvorný potenciál azbestu nezávisí len od množstva tohto minerálu, ale najmä od dĺžky, priemeru a ďalších vlastností vlákien. Na určenie rizika preto nestačí údaj o celkovej koncentrácii, stanovený gravimetricky, ale je potrebné poznať počet vlákien nebezpečných rozmerov, ako aj ich kryštalickú štruktúru. Informácie o tejto štruktúre sa získavajú tak, že vlákna z vody alebo vzduchu sa zachytávajú na špeciálnych filtroch a skúmajú elektrónovým mikroskopom (viď Vesmír 72, 70, 1993/2). Koncentrácia azbestu v ovzduší sa vyjadruje počtom F^* vlákien, zistených elektrónovým mikroskopom F^*. Počet najjemnejších vlákien je možné určiť iba transmisnou alebo rastrovacou elektrónovou mikroskopiou, svetelná mikroskopia je v tomto prípade nepoužiteľná. Pri určovaní koncentrácie vlákien v pracovnom prostredí sa môže použiť aj svetelný mikroskop. Metódy svetelnej mikroskopie sú štandardizované a práve na nich sú založené epidemiologické štúdie o výskyte ochorení po pôsobení azbestu.

Vzťah medzi hodnotami koncentrácie získanými elektrónovým a svetelným mikroskopom sa dá vyjadriť ako F^* = Ff, pričom f > 2. F je počet vlákien nameraný pomocou svetelného mikroskopu a F^* je skutočný počet vlákien, zistený elektrónovým mikroskopom.

V zemskej kôre je azbest pomerne rozšírený. Jeho zdroje nie sú obmedzené len na niekoľko lokalít. O množstve emisií vznikajúcich prirodzeným zvetrávaním prírodných zdrojov nemáme dostatok informácií.

Jedným z najvýznamnejších používateľov azbestu bolo v minulosti stavebníctvo. Dobré stavebné vlastnosti azbestových materiálov a ich cenová dostupnosť spôsobili, že v Českej republike a na Slovensku dnes stojí veľa budov, najmä starších, v ktorých je vnútorné ovzdušie znečistené vláknami tohto minerálu. Azbestovocementové dosky, ktoré obsahujú až 40 % azbestu, z čoho časť pripadá na krocidolit, sa používali ako priečky medzi miestnosťami, vyrábali sa z nich bytové jadrá a rôzne úžitkové predmety.

V dôsledku kyslého dažďa a ďalších poveternostných vplyvov dochádza ku korózii azbestovocementových škridiel, čo má za následok uvoľňovanie cementových častíc a azbestových vlákien do ovzdušia a vody. Na uvoľňovanie azbestu zo starších a poškodených izolácií poukázali Ganor so spolupracovníkmi. Priemerná koncentrácia krocidolitových vlákien v ovzduší verejných budov bola 4 F.cm^–3, čo predstavovalo dvadsaťnásobok bežných údajov.

Na prvý pohľad by sa mohlo zdať, že tieto problémy je možné vyriešiť jednoduchými stavebnými úpravami. Pred niektorými nebezpečenstvami takéhoto postupu varujú Kominsky a jeho spolupracovníci, ktorí zamerali svoju pozornosť na ovzdušie budov (17 škôl) dva roky po rekonštrukcii. Prekvapujúco vysoká koncentrácia azbestu v týchto budovách v porovnaní s vonkajším ovzduším upozornila na nebezpečenstvo znečistenia ovzdušia v dôsledku odstraňovania azbestových materiálov. Podobné skúsenosti majú aj v Spolkovej republike Nemecko. V dôsledku takýchto správ a na základe výsledkov meraní vo viac než tisícke budov (z toho 173 nemocníc a 238 polikliník) pristúpili v Spojených štátoch k vypracovaniu programu The Veterans Administration’s Asbestos Abatement Program, ktorý zahŕňa periodické lekárske prehliadky, zamerané na identifikáciu azbestózy a pľúcnej rakoviny u zdravotníckeho personálu. Program zdôrazňuje nebezpečenstvo fajčenia ako synergického faktora.

Nemožno nespomenúť ani ďalší častý zdroj azbestu – banský a spracovateľský priemysel. Čo sa baní týka, azbest sa do ovzdušia uvoľňuje pri samotnej ťažbe, ale aj zo skládok banského odpadu.

Talianski autori namerali v okolí veľkého azbestovocementového závodu celkovú koncentráciu minerálnych vlákien (dlhších než 5 m) v rozmedzí od 0,4 F.m^-3 do 227 F.m^-3. 15 % z celkovej koncentrácie tvorili azbestové vlákna (hlavne chryzotil a tremolit), priemerná koncentrácia azbestových vlákien dlhších než 5 m bola teda 11,1 F.m^-3. Ukázalo sa, že na koncentráciu má výrazný vplyv objem výroby v závode a poveternostné podmienky. Koncentrácia azbestu sa môže zvýšiť aj pri výmene záchytných filtrov v priemyselných odprašovacích zariadeniach.

Azbest je prirodzeným kontaminantom talku a reprezentuje približne jedno percento testovaných vzoriek kozmetického talku.

Ďalším dôležitým zdrojom azbestu sú brzdové obloženia. Riziko predstavujú najmä pre pracovníkov v autoopravovniach. Vo Washingtone namerali v prachu z ciest vysoký počet vlákien (50 000 F.g^-3), ktoré pochádzajú pravdepodobne tiež z tohto zdroja. Nový prístup pri identifikácii azbestu vo voľnom ovzduší zvolili Horie a spolupracovníci. Cieľom ich štúdie bolo zistiť, ako závisí koncentrácia azbestu na cestách pokrytých serpentínom od množstva dopravných prostriedkov, cestných povrchových materiálov, ako aj meteorologických a klimatických podmienok.

Azbest sa uvoľňuje z mnohých každodenne používaných výrobkov. Tak napríklad vysokovýkonné vákuové vysávače sa stávajú zdrojom vlákien počas akejkoľvek manipulácie s nimi. Svoju úlohu pritom zohráva aj tvar vysávača. Odborníci odporúčajú používať namiesto papierových vreciek vrecká v tvare rukavice, ktoré považujú za bezpečnejšie.

Väčšina azbestu obsiahnutého vo voľnom ovzduší je chryzotilového typu, pričom čiastočne sú zastúpené aj amfibolové vlákna (najmä amozit a krocidolit). Vo vzduchu sa môžu azbestové vlákna pohybovať na veľké vzdialenosti. Ich ďalší osud v atmosfére pre nás zatiaľ ostáva záhadou. K chemickému rozkladu azbestu nedochádza, z ovzdušia ho odstraňuje iba dážď a sneh.

Na predchádzajúcich riadkoch sme sa zaoberali najmä azbestom rozptýleným v atmosfére. Azbestové vlákna sa vyskytujú aj vo vode, či v potravinách, kam sa dostávajú z prírodných alebo antropogénnych zdrojov (azbestovocementové potrubie). V porovnaní s inhaláciou sú však ostatné spôsoby expozície relatívne bezvýznamné.

Gerde a Scholander poukázali na adsorpciu aromatických uhľovodíkov (naftalénu a fenantrénu) na štyri typy azbestových a dva typy umelých minerálnych vlákien v plynnej fáze. (Azbestovými typmi vlákien boli chryzotil, antofylit, amozit a krocidolit.) Chryzotilové vlákna sú mimoriadne dobrým adsorbentom polycyklických aromatických uhľovodíkov (PAHs) v suchom plyne. Azbestový materiál adsorbuje PAHs oveľa viac než umelé minerálne vlákna. V prípade, že plynná fáza je zvlhčená na hodnoty typické pre voľné ovzdušie, dochádza k dramatickému poklesu adsorbčných schopností týchto, inak silne adsorbujúcich, vlákien.

Najčastejším spôsobom expozície je inhalácia. Pri vdychovaní aerosólu sa do pľúc dostávajú iba vlákna s priemerom menším ako 3 mm, väčšie zostávajú v prieduškách (1000 – 20 000 vlákien denne pri koncentrácii 100 – 1000 F.m^-3). Vlákna, ktoré preniknú do dýchacej sústavy, sú odstraňované pomocou riasiniek, makrofágov a ďalšími fyzikálnymi a chemickými procesmi. Tieto obranné mechanizmy sú často narušené napr. pri poškodení ciliárneho transportu. Očisťovanie pľúc od fibrogénnych a karcinogénnych materiálov môže narušiť napríklad zvýšená hladina ozónu v ovzduší.

Ako sme už naznačili, efektívnosť očisťovacích procesov závisí vo veľkej miere od fyzikálnych a chemických vlastností vlákien. Makrofágy si dokážu poradiť s krátkymi vláknami, s rastúcou dĺžkou fibríl však účinnosť tohto očisťovacieho mechanizmu klesá a vlákna dlhšie než 5 m makrofágy pohltiť nedokážu.

Na rýchlosť očisťovacích procesov má popri dĺžke vlákien vplyv aj ich fyzikálna stálosť. Chryzotilové vlákna sa v pľúcach štiepia na menšie častice a v pľúcnych tekutinách sa čiastočne rozpúšťajú, naproti tomu amfiboly sa neštiepia a sú takmer nerozpustné. Rozdielmi v odolnosti týchto dvoch minerálov možno vysvetliť výsledky nasledujúceho pokusu. U zvierat dlhodobo vystavených atmosfére s konštantnou koncentráciou amfibolových vlákien lineárne stúpala koncentrácia týchto vlákien v pľúcach. Keď sa robil podobný pokus s chryzotilovými vláknami, po niekoľkých mesiacoch sa ich koncentrácia v pľúcach pokusných zvierat ustálila.

Iné výskumy ukázali, že symetrické vlákna sa v horných dýchacích cestách ukladajú s nižšou pravdepodobnosťou ako vlákna nesymetrické, napríklad vlnitý chryzotil.

Skupina nemeckých odborníkov „Krebsrisiko durch Luftverunreinigungen“ rozdelila regióny podľa toho, akú záťaž predstavuje pre ich obyvateľov azbest, a pre každú skupinu regiónov navrhla iné limity. Pre poľnohospodárske oblasti odporučila priemerné ročné hodnoty menej než 100 F.m^-3. Pre husto obývané priemyselné oblasti hodnoty medzi 50 – 200 F.m^-3 a pre oblasti v blízkosti emisných zdrojov 100 – 330 F.m^-3.

Koncentrácia azbestu vo voľnom ovzduší sa doposiaľ na území Slovenskej republiky nemeria. Pre pracovné ovzdušie u nás platí najvyššia prípustná koncentrácia (NPK) jedno vlákno na cm³. V našich podmienkach je veľkým problémom zabezpečenie kvalitných mikroskopov s fázovým kontrastom, a preto sa u nás ešte stále často používa gravimetrická metóda. NPK je 2 mg.m^-3 pre prachy s obsahom vyšším ako 10 % azbestu a 4 mg.m^-3 pre prachy s obsahom menším než 10 % azbestu. NPK pre vnútorné prostredie (mimo profesionálnej expozície) v SR nie je určená. Uvažuje sa o hodnotách, ktoré sa dajú získať extrapoláciou zo situácie v ovzduší pracovného prostredia. Nemeckí autori odporúčajú hodnotu 0,001 vlákna na cm³, kdežto francúzski autori považujú za bezpečnú hodnotu 0,03 vlákna na cm³. Tieto odporúčané hodnoty sa približujú hodnotám nameraným vo voľnom ovzduší.

Azbest je dokázaným ľudským karcinogénom. Žiadna bezpečná hladina pre tento minerál nemôže byť navrhnutá, pretože žiadna prahová hodnota neexistuje. Expozíciu treba udržiavať na najnižšej možnej úrovni. Pracovná skupina (International Group on the Safe Use of Asbestos) zhrnula poznatky o škodlivosti azbestu v životnom prostredí pre ľudské zdravie v dokumente „A Scientific Update on Asbestos and Health“. Za základnú hladinu azbestových vlákien vo voľnom ovzduší určili rozmedzie od 400 do 500 F.m^­3 a pre budovy obsahujúce azbestové izolácie alebo iné produkty menej než 1 000 F.m^-3. Väčšina týchto vlákien je kratších než 5 m, a preto nie sú považované za nebezpečné pre človeka.

Vo voľnom ovzduší je prevažujúcim typom azbestu chryzotil. Chryzotilové vlákna v životnom prostredí sú takmer všetky kratšie než 5 m a majú taký priemer, že ich možno vidieť len elektrónovým mikroskopom. Podiel takýchto vlákien na vzniku rakoviny u človeka je zanedbateľný. Riziko vzniku mezoteliómu a rakoviny priedušiek spôsobenej azbestom mimo profesionálnej expozície je nízke. Riziko vzniku azbestózy je prakticky nulové.

Experti sa zhodujú v tom, že ďalší výskum problematiky súvisiacej s azbestom sa sústredí na niekoľko oblastí.

Dôležité a stále nepoznané sú molekulovobunkové mechanizmy, ktoré sa podieľajú na fibrogénnych a karcinogénnych účinkoch azbestu, ako aj imunologické, bunkové a biochemické odpovede organizmu na prirodzene sa vyskytujúce vlákna. Rovnako potrebné je porozumieť vzťahu medzi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami azbestu a jeho biologickými účinkami, ako aj biologickému významu pretrvávania minerálnych vlákien v organizme. Ďalej je užitočné skúmať rozdiely, ktoré existujú medzi jednotlivými typmi azbestu vo vzťahu k indukcii malígnych nádorov.