zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2022-62-7-452-458zurniimtpe-2994Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESХарактеристика образующихся аэрозольных взвесей — комплексов при традиционной и модернизированной технологиях электролиза алюминияCharacteristics of generated aerosol suspensions-complexes at traditional and modernized aluminum electrolysis technologieshttps://orcid.org/0000-0001-8740-3133ШаяхметовСалим ФайзыевичShayakhmetovSalim F.

Вед. науч. сотр. Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований, д-р мед. наук, профессор.

e-mail: salimf53@mail.ru

Leading researcher of laboratory of analytical ecotoxicology and biomonitoring of the East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Dr. of Sci. (Med.), professor.

e-mail: salimf53@mail.ru

salimf53@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2536-1550РукавишниковВ. С.RukavishnikovVictor S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0876-2304ЛисецкаяЛ. Г.LisetskayaLyudmila G.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7848-6432МериновА. В.MerinovAlexey V.noemail@neicon.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»РоссияEast-Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian Federation202231082022627452458Copyright © Шаяхметов С.Ф., Рукавишников В.С., Лисецкая Л.Г., Меринов А.В., 20222022Шаяхметов С.Ф., Рукавишников В.С., Лисецкая Л.Г., Меринов А.В.Shayakhmetov S.F., Rukavishnikov V.S., Lisetskaya L.G., Merinov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/2994Введение

Введение. Оценка профессионального риска и механизмов нарушения здоровья работников в связи с воздействием сложных аэрозольных взвесей определяет необходимость углубленного изучения физико-химических свойств пылевых частиц в воздухе.

Цель исследования — комплексная оценка дисперсного и химического состава сложных аэрозольных взвесей, воздействующих на работников при традиционной и модернизированной технологиях получения алюминия.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнен мониторинг загрязнения воздуха рабочей зоны растворимыми и нерастворимыми фторидами, аэрозолями триоксида алюминия с применением стандартных методов анализа, изучен дисперсный и химический состав аэрозольных взвесей с помощью сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеновского микроанализа.

Результаты

Результаты. Наибольшая среднесменная концентрация фторидов, превышающая ПДК в 4,7–12,5 раз, наблюдалась в рабочей зоне профессий, обслуживающих электролизеры и аноды, с преобладанием содержания нерастворимых фторидов над растворимыми. Отмечены случаи превышения ПДК триоксида алюминия в 1,9–2,6 раза. Взвешенная в воздухе рабочей зоны пыль состояла из высоко- и ультрадисперсных аэрозольных смесей различной химической природы, включающих частицы наноразмерного диапазона, примеси тяжелых металлов и токсических соединений. В воздухе цехов с традиционной технологией электролиза алюминия доминировали высокодисперсные частицы пыли, преимущественно глинозема и фторуглеродных соединений, при модернизированной — микро- и наночастицы, состоящие, в основном, из криолита и смеси фторида алюминия с глиноземом.

Заключение

Заключение. Воздействие сложных многокомпонентных аэрозольных микстов алюминиевого производства может представлять опасность для здоровья работников, что требует углубленного анализа химического и дисперсного состава аэрозолей при оценке экспозиции пылевого фактора и усовершенствовании комплексов профилактических мероприятий по предупреждению развития заболеваний.

Участие авторов

Участие авторов:Шаяхметов С.Ф. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;Рукавишников В.С. — концепция и дизайн исследования, редактирование;Лисецкая Л.Г. — сбор и обработка данных, написание текста;Меринов А.В. — сбор и обработка данных, написание текста.

Финансирование

Финансирование. Работа выполнена в рамках средств, выделяемых для выполнения государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 02.07.2022 / Дата принятия к печати: 03.08.2022 / Дата публикации: 15.08.2022

Introduction

Introduction. Assessment of occupational risk and mechanisms of workers' health disorders due to exposure to complex aerosol suspensions determines the need for in-depth study of the physicochemical properties of dust particles in the air.

The study aim was the assessment of the dispersion and chemical composition of complex aerosol suspensions affecting workers in traditional and modernized aluminum production technologies.

Materials and methods

Materials and methods. The monitoring of air pollution of the working area with soluble and insoluble fluorides, aluminum trioxide aerosols was carried out using standard analysis methods, the dispersed and chemical composition of aerosol suspensions was studied using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray microanalysis.

Results

Results. The highest average shift concentration of fluorides, exceeding the occupational exposure limit by 4.7–12.5 times, are observed in the working area of professions serving electrolyzers and anodes, with a predominance of insoluble fluorides over soluble ones. Cases of exceeding the occupational exposure limit of aluminum trioxide by 1.9–2.6 times were noted. Dust suspended in the air of the working area consists of highly and ultradispersed aerosol mixtures of various chemical nature, including particles of the nanoscale range, impurities of heavy metals and toxic compounds. Highly dispersed dust particles, mainly alumina and fluorocarbon compounds, dominated in the air of workshops with traditional aluminum electrolysis technology, while micro- and nanoparticles, consisting mainly of cryolite and a mixture of aluminum fluoride with alumina, dominated in the modernized one.

Conclusion

Conclusion. The exposure of complex multicomponent aerosol mixtures of aluminum production can pose a danger to the health of workers, which requires an in-depth analysis of the chemical and dispersed composition of aerosols when assessing the exposure of the dust factor and improving the complexes of preventive measures to prevent the development of diseases.

Contribution

Contribution:Shayakhmetov S.F. — the concept and design of the study, writing a text, editing the article;Rukavishnikov V.S. — the concept and design of the study, editing the article;Lisetskaya L.G. — collection and processing of material, writing a text;Merinov A.V. — collection and processing of material, writing a text.

Funding

Funding. Financing of the work was carried out at the expense of funds allocated for the state assignment of the East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interests.

Received

Received: 02.07.2022 / Accepted: 03.08.2022 / Published: 15.08.2022

производство алюминиявоздух рабочей зоныаэрозольные взвесиaluminum productionworking area airaerosol suspensionsReferencesИзмеров Н.Ф., Бухтияров И.В., Прокопенко Л.В., Кузьмина Л.П., Соркина Н.С., Бурмистрова Т.Б. и др. Современные аспекты сохранения и укрепления здоровья работников, занятых на предприятиях по производству алюминия. Мед. труда и пром. экол. 2012; 11: 1-7.Izmerov N.F., Bukhtiiarov I.V., Prokopenko L.V., Kuz'mina L.P., Sorkina N.S., Burmistrova T.B. et al. Contemporary aspects of maintenance and promotion of health of the workers employed at the aluminum production enterprises. Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia. 2012; 11: 1–7 (in Russian).Sorgdrager B., De Looff A.J.A., Pal T.M., Van Dijk F.J.H., De Monchy J.G.R. Factors affecting FEV1 in workers with potroom asthma after their removal from exposure.Int Arch Occup Environ Health. 2001; 74(1): 55-8. https://doi.org/10.1007/s004200000180Sorgdrager B., De Looff A.J.A., Pal T.M., Van Dijk F.J.H., De Monchy J.G.R. Factors affecting FEV1 in workers with potroom asthma after their removal from exposure. Int Arch Occup Environ Health. 2001; 74(1): 55–8. https://doi.org/10.1007/s004200000180Taiwo O.A., Sircar K.D., Slade M.D., Cantley L.F., Vegso S.J., Rabinowitz P.M. et. al. Incidence of asthma among aluminum workers. Journal of Occupational and Environmental Medicine. 2006; 48(3): 275-82. https://doi.org/10.1097/01.jom.0000197876.31901.f5Taiwo O.A., Sircar K.D., Slade M.D., Cantley L.F., Vegso S.J., Rabinowitz P.M. et. al. Incidence of asthma among aluminum workers. Journal of Occupational and Environmental Medicine. 2006; 48(3): 275–82. https://doi.org/10.1097/01.jom.0000197876.31901.f5Бейгель Е.А., Катаманова Е.В., Шаяхметов С.Ф., Ушакова О.В., Павленко Н.А., Кукс А.Н. и др. Влияние длительного воздействия промышленных аэрозолей на функциональное состояние бронхолегочной системы у работников алюминиевого производства. Гигиена и санитария. 2016; 95(12): 1160-3. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1160-1163Beygel E.A., Katamanova E.V., Shayakhmetov S.F., Ushakova O.V., Pavlenko N.A., Kuks A.N. et al. The impact of the long-term exposure of industrial aerosols on clinical and functional indices of the broncho-pulmonary system in aluminum smelter workers. Gigiena i Sanitariya. 2016; 95(12): 1160–3. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1160-1163 (in Russian).Shaaban L.H., Zayet H.H., Aboufaddan H.H., Elghazally S.A. Respiratory hazards: clinical and functional assessment in aluminum industry workers. Egyptian Journal of Chest Diseases and Tuberculosis. 2016; 65(2): 537-43. https://doi.org/10.1016/j.ejcdt.2016.01.004Shaaban L.H., Zayet H.H., Aboufaddan H.H., Elghazally S.A. Respiratory hazards: clinical and functional assessment in aluminum industry workers. Egyptian Journal of Chest Diseases and Tuberculosis. 2016; 65(2): 537–43. https://doi.org/10.1016/j.ejcdt.2016.01.004Чеботарёв А.Г., Прохоров В.А. Условия труда и профессиональная заболеваемость рабочих предприятий по производству алюминия. Мед. труда и пром. экол. 2009; 2: 5-9.Tchebotaryov A.G., Prokhorov V.A. Work conditions and occupational morbidity in workers of aluminium production enterprises. Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia. 2009; 2: 5–9 (in Russian).Рослый О.Ф., Лихачева Е.И., ред. Медицина труда при электролитическом получении алюминия. Екатеринбург: Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий; 2011.Roslyi O.F., Likhacheva Ye.L., eds. Medicine of labor for electrolytic aluminum production. Ekaterinburg: Ekaterinburgskiy meditsinskiy nauchnyy tsentr profilaktiki i okhrany zdorov'ya rabochikh prompredpriyatiy; 2011 (in Russian).Шаяхметов С.Ф., Лисецкая Л.Г., Меринов А.В. Оценка токсико-пылевого фактора в производстве алюминия (аналитический обзор). Мед. труда и пром. экол. 2015; 4: 30-5.Shayakhmetov S.F., Lisetskaya L.G., Merinov A.V. Evaluation of toxic dust factor in aluminium production (analytic review). Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia. 2015; 4: 30–5 (in Russian).Федорук А.А., Рослый О.Ф., Цепилов Н.А., Слышкина Т.В. Гигиеническая характеристика условий труда при эксплуатации современных электролизеров повышенной мощности. Уральский медицинский журнал. 2008; 8: 139-43.Fedoruk A.A., Rosly O.F., Tsepilov N.A., Slyshkina T.V. Hygienic characteristic of labor conditions in the operation of modern high-power electrolyzers. Ural’skiy meditsinskiy zhurnal. 2008; 8: 139–43 (in Russian).Höflich B.L., Weinbruch S., Theissmann R., Gorzawski H., Ebert M., Ortner H.M. et al. Characterization of individual aerosol particles in workroom air of aluminium smelter potrooms. J. Environ. Monit. 2005; 7(5): 419-24. https://doi.org/10.1039/b418275hHöflich B.L., Weinbruch S., Theissmann R., Gorzawski H., Ebert M., Ortner H.M. et al. Characterization of individual aerosol particles in workroom air of aluminium smelter potrooms. J. Environ. Monit. 2005; 7(5): 419–24. https://doi.org/10.1039/b418275hThomassen Y., Koch W., Dunkhorst W., Ellingsen D.G., Skaugset N.P., Jordbekken L. et al. Ultrafine particles at workplaces of a primary aluminium smelter. J. Environ. Monit. 2006; 8(1): 127-33. https://doi.org/10.1039/b514939hThomassen Y., Koch W., Dunkhorst W., Ellingsen D.G., Skaugset N.P., Jordbekken L. et al. Ultrafine particles at workplaces of a primary aluminium smelter. J. Environ. Monit. 2006; 8(1): 127–33. https://doi.org/10.1039/b514939hWeinbruch S., Benker N., Koch W., Ebert M., Drabløs P.A., Skaugset N.P. et al. Hygroscopic properties of the workroom aerosol in aluminium smelter potrooms: a case for transport of HF and SO2 into the lower airways. J Environ Monit. 2010; 12(2): 448-54. https://doi.org/10.1039/b919142aWeinbruch S., Benker N., Koch W., Ebert M., Drabløs P.A., Skaugset N.P. et al. Hygroscopic properties of the workroom aerosol in aluminium smelter potrooms: a case for transport of HF and SO2 into the lower airways. J Environ Monit. 2010; 12(2): 448–54. https://doi.org/10.1039/b919142aФедорук А.А., Рослый О.Ф., Плотко Э.Г. Условия труда при эксплуатации алюминиевых электролизеров различной мощности. Мед. труда и пром. экол. 2017; 9: 201.Fedoruk A.A., Rosly O.F., Plotko E.G. Working conditions in operation of aluminium cells varying in power. Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia. 2017; 9: 201 (in Russian).Лисецкая Л.Г., Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В. Гранулометрический и морфологический анализ взвешенных частиц в воздухе алюминиевого производства. Мед. труда и пром. экол. 2017; 10: 50-3.Lisetskaya L.G., Shayakhmetov S.F., Merinov A.V. Granulometric and morphologic analysis of suspended particles in the air of aluminum production. Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia. 2017; 10: 50–3 (in Russian).Федорук А.А., Рослый О.Ф., Слышкина Т.В., Плотко Э.Г., Лемясев М.Ф. Актуальные вопросы гигиены труда при эксплуатации сверхмощных электролизеров для получения алюминия. Медицина труда и промышленная экология. 2012; 11: 13-7.Fedoruk A.A., Rosly O.F., Slyshkina T.V., Plotko E.G., Lemyasev M.F. Issues of occupational health in the aluminium plant with superpower equipment. Meditsina truda i promyshlennaia ekologiia. 2012; 11: 13–7 (in Russian).Уланова Т.С., Антипьева М.В., Забирова М.И., Волкова М.В. Определение частиц нанодиапазона в воздухе рабочей зоны металлургического производства. Анализ риска здоровью. 2015; 1: 77-81.Ulanova T.S., Antipyeva M.V., Zabirova M.I., Volkova M.V. Determination of nanoscale particles in the air of working zone at the metallurgical production. Analiz riska zdorov’yu. 2015; 1: 77–81 (in Russian).Зайцева Н.В., Землянова М.А., Степанков М.С., Игнатова А.М. Оценка токсичности и потенциальной опасности наночастиц оксида алюминия для здоровья человека. Экология человека. 2018; 5: 9-15. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-5-9-15Zaitseva N.V., Zemlyanova M.A., Stepankov M.S., Ignatova A.M. Scientific forecasting of toxicity and evaluation of hazard potential of aluminum oxide nanoparticles for human health. Ekologiya Cheloveka (Human Ecology). 2018; 5: 9–15. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-5-9-15 (in Russian)Zheng W., Antonini J.M., Lin Y.-C., Roberts J.R., Kashon M.L., Castranova V. et al. Cardiovascular effects in rats after intratracheal instillation of metal welding particles. Inhal Toxicol. 2015; 27(1): 45-53. https://doi.org/10.3109/08958378.2014.982309Zheng W., Antonini J.M., Lin Y.-C., Roberts J.R., Kashon M.L., Castranova V. et al. Cardiovascular effects in rats after intratracheal instillation of metal welding particles. Inhal Toxicol. 2015; 27(1): 45–53. https://doi.org/10.3109/08958378.2014.982309L’vov B.V., Polzik L.K., Weinbruch S., Ellingsen D.G., Thomassen Y. Theoretical aspects of fluoride air contaminant formation in aluminium smelter potrooms. J. Environ. Monit. 2005; 7(5): 425-30. https://doi.org/10.1039/b501302jL’vov B.V., Polzik L.K., Weinbruch S., Ellingsen D.G., Thomassen Y. Theoretical aspects of fluoride air contaminant formation in aluminium smelter potrooms. J. Environ. Monit. 2005; 7(5): 425–30. https://doi.org/10.1039/b501302jVoisin C., Fisekci F., Buclez B., Didier A., Couste B., Bastien F. et al. Mineralogical analysis of the respiratory tract in aluminium oxide-exposed workers. Eur Respir J. 1996; 9(9): 1874-9. https://doi.org/10.1183/09031936.96.09091874Voisin C., Fisekci F., Buclez B., Didier A., Couste B., Bastien F. et al. Mineralogical analysis of the respiratory tract in aluminium oxide-exposed workers. Eur Respir J. 1996; 9(9): 1874–9. https://doi.org/10.1183/09031936.96.09091874

The authors declare that there are no conflicts of interest present.