Węglik krzemu włóknisty - frakcja wdychalna i włókna respirabilne. Dokumentacja proponowanych wartości dopuszczalnych poziomów narażenia zawodowego

Bujak-Pietrek, Stella; Rogalska, Aneta

doi:10.54215/PiMOSP/2.120.2024

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Węglik krzemu włóknisty - frakcja wdychalna i włókna respirabilne. Dokumentacja proponowanych wartości dopuszczalnych poziomów narażenia zawodowego

Autorzy

Bujak-Pietrek Stella , Rogalska Aneta

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.54215/PiMOSP/2.120.2024

Warianty tytułu

Fibrous silicon carbide – inhalable fraction and respirable fibers Documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

Języki publikacji

Abstrakty

Węglik krzemu (SiC) występuje w kilku postaciach: jako niewłóknisty pył, włókna polikrystaliczne lub jeden z ponad 150 rodzajów pojedynczych kryształów włóknistych (określanych jako wiskersy lub wąsy). Niewłókniste formy czystego węglika krzemu mają niską toksyczność dla ludzi i zwierząt doświadczalnych. Włókna węglika krzemu często są włóknami respirabilnymi i w zależności od ich średnicy i proporcji długości do średnicy mają w eksperymentalnych modelach zwierzęcych działanie podobne do działania azbestu krokidolitowego, tj. powodują zwłóknienia płuc, zwłóknienia opłucnej, raka płuca i międzybłoniaka. Badania in vitro również sugerują, że włókna węglika krzemu mają toksyczność podobną do toksyczności włókien amfibolowych. Badania u ludzi wykazały znaczną retencję SiC, z tworzeniem ciał żelazistych, w płucach pracowników, zwłóknienie (pylicę) płuc i nowotwory płuc. Dane kliniczne i epidemiologiczne u ludzi w połączeniu z danymi doświadczalnymi pochodzącymi z badań na zwierzętach wskazują, że zagrożenia dla zdrowia wynikające z narażenia na włókna SiC należy uznać za takie same, jak te powodowane przez azbest krokidolitowy. Dlatego narażenie na włókna węglika krzemu w powietrzu stanowisk pracy powinno być ograniczone do poziomu ustalonego dla azbestu, tj. 0,1 włókna/cm³. W Polsce dotychczas została ustalona i obowiązuje wartość najwyższego dopuszczalnego stężenia jedynie dla frakcji wdychalnej węglika krzemu niewłóknistego – 10 mg/m³ z notacją dotyczącą oznaczania stężeń frakcji respirabilnej krzemionki krystalicznej (DzU 2018, poz. 1286). Zaproponowano następujące wartości NDS dla węglika krzemu włóknistego: 10 mg/m³ – frakcja wdychalna (obowiązuje oznaczanie stężeń frakcji respirabilnej krzemionki krystalicznej) i 0,1 włókna/cm3 – włókna respirabilne (włókna o średnicy [d] <3 μm, długości [l] >5 μm i wskaźniku kształtu [l: d] ≥3: 1).

Silicon carbide (SiC) occurs as non-fibrous dust, polycrystalline fibers, or one of more than 150 types of single fibrous crystals (known as whiskers). The non-fibrous, pure silicon carbide have low toxicity for humans and laboratory animals. Silicon carbide fibers are often respirable fibers and, depending on their diameter and aspect ratio length to diameter, have the effects similar to crocidolite asbestos in experimental animal models, i.e. they cause lung fibrosis, pleural fibrosis, lung cancer and esothelioma. In vitro studies also suggest that silicon carbide fibers have a similar toxicity to amphibole fibers. Human studies have shown significant SiC retention with the formation of ferrous bodies in workers’ lungs, fibrosis (pneumoconiosis) and lung tumors. Human clinical and epidemiological data, combined with animal experimental data, indicate that the health risks from exposure to SiC fibers should be considered to be the same as those caused by crocidolite asbestos. Therefore, exposure to silicon carbide fibers in the workplace air should be limited to the level established for asbestos - 0.1 fibers/cm³. In Poland, the values of the occupational exposure limit have been established only for the inhalable fraction silicon carbide non-fibrous - 10 mg/m³. The following occupational exposure limit values are proposed for fibrous silicon carbide: 10 mg/m³ - inhalable fraction (the concentration of the crystalline silica respirable fraction must be determined) and 0.1 fibers/cm³ - respirable fibers (fibers with diameter [d] < 3 μm, length [l] > 5 μm and aspect ratio [l:d] ≥ 3:1).

Słowa kluczowe

węglik krzemu włóknisty SiC wiskersy SiC czynnik rakotwórczy narażenie zawodowe wartość NDS środowisko pracy

silicon carbide fibrous SiC SiC whiskers carcinogen occupational exposure OEL value occupational environment

Wydawca

Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy

Rocznik

2024

Tom

Nr 2 (120)

Strony

77--115

Opis fizyczny

Bibliogr. 77 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bujak-Pietrek Stella

Stella.Bujak@imp.lodz.pl

Instytut Medycyny Pracy im. prof. dr. med. J. Nofera w Łodzi [SBP ] Nofer Institute of Occupational Medicine, Łódź, Poland

https://orcid.org/0000-0003-3220-4422

autor

Rogalska Aneta

Instytut Biofizyki, Uniwersytet Łódzki, Łódź [AR ] Institute of Biophysics, University of Lodz, Łódź, Poland

https://orcid.org/0000-0002-4170-1693

Bibliografia

1. ACGIH, American Conference of Governmental Industrial Hygienists (2003). Silicon Carbide. Documentation of the threshold limit values and biological exposure indices. 7th ed. Cincinnati, OH.
2. ACGIH, American Conference of Governmental Industrial Hygienists (2021). TLVs and BEIs 2021. Based on the documentation of the “Threshold limit values for chemical substances and physical agents and biological exposure indices”. Cincinnati, OH.
3. Adachi S., Kawamura K., Takemoto K. (2001). A trial on the quantitative risk assessment of man-made mineral fibres by the rat intraperitoneal administration assay using the JFM standard fibrous samples. Ind. Health 39(2), 168-174.
4. AFS 2011: 19. The Swedish Work Environment Authority’s provisions and general recommendations on occupational exposure limit values.
5. Akiyama I., Ogami A., Oyabu T. i in. (2007). Pulmonary effects and biopersistence of deposited silicon carbide whisker after 1-year inhalation in rats. Inhal. Toxicol. 19(2), 141-147.
6. Bertram B., Gerhardt R.A. (2011). Properties and applications of ceramic composites containing silicon carbide whiskers. [W:] Properties and applications of silicon carbide. [Red.] R. Gerhardt. InTech, Rijeka, Croatia. 197-227.
7. Bolton R.E., Vincent J.H., Jones A.D. i in. (1983). An overload hypothesis for pulmonary clearance of UICC amosite fibres inhaled by rats. Br. J. Ind. Med. 40, 264-272.
8. Bruch J., Rehn B., Song H. i in. (1993). Toxicological investigations on silicon carbide: 1. Inhalation studies. Br. J.Ind. Med. 50, 797-806.
9. Bugge M.D., Kjuus H., Martinsen J.I. i in. (2010). Cancer incidence among short- and long-term workers in the Norwegian silicon carbide industry. Scand. J. Work Environ. Health 36(1), 71-79.
10. Bugge M.D., Foreland S., Kjarheim K. i in. (2011). Mortality from non-malignant respiratory diseases among workers in the Norwegian silicon carbide industry: associations with dust exposure. Occup. Environ. Med. 68(12), 863-869.
11. Bugge M.D., Kjarheim K., Foreland S. i in. (2012). Lung cancer incidence among Norwegian silicon carbide industry workers: associations with particulate exposure factors. Occup. Environ. Med. 69(8), 527-533.
12. Bugge M.D., Skaug V., Bye E. (2018). Silicon carbide. The Nordic Expert Group for Criteria Documentation of Health Risks from Chemicals, Arbete Och Halsa (Work and Health) Scientific Serial 52(1), Gothenburg.
13. Bye E., Eduard W., Gjonnes J. i in. (1985). Occurrence of airborne silicon carbide fibers during industrial production of silicon carbide. Scand. J. Work. Environ. Health 11, 111-115.
14. CLH report for silicon carbide fibres (2017). Proposal for harmonised cassification and labelling. Bureau REACH, RIVM, The Netherlands.
15. Davis J.M.G., Brown D.M., Cullen R.T. i in. (1996). A comparison of methods of determining and predicting the pathogenicity of mineral fibres. Inhal. Toxicol. 8(8), 747-770.
16. Dion C., Dufresne A., Jacob M. i in. (2005). Assessment of exposure to quartz, cristobalite and silicon carbide fibres (whiskers) in a silicon carbide plant. Ann. Occup. Hyg. 49(4), 335-343.
17. Dufresne A., Sébastien P., Perrault G. i in. (1992). Pulmonary clearance of fibrous and angular SiC particulates in the sheep model of pneumoconiosis. Am. Occup. Hyg. 36, 519-530.
18. Dufresne A., Loosereewanich P., Harrigan M. i in. (1993). Pulmonary dust retention in a silicon carbide worker. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 54(6), 327–330.
19. Dufresne A., Loosereewanich P., Armstrong B. i in. (1995). Pulmonary retention of ceramic fibers in silicon carbide (SiC)workers. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 56, 490-498.
20. Durand P., Bégin R., Samson L. i in. (1991). Silicon carbide pneumoconiosis: a radiographic assessment. Am. J. Ind. Med.20(1), 37–47.
21. ECHA, European Chemicals Agency (2022). Registration Dossier. Silicon carbide. https://echa.europa.eu/pl/registrationdossier/-/registered-dossier/15540/7/1 [dostęp: maj 2022].
22. Edling C., Järvholm B., Andersson L. i in. (1987). Mortality and cancer incidence among workers in an abrasive manufacturing industry. Br. J. Ind. Med. 44, 57-59.
23. Foong L.K., Mu’azu M.A., Lyu Z. (2020). Effect of SiC whisker on densification and mechanical properties of hot-pressed TiC-based composites. Ceramics Inter. 46(17), 27734-27741.
24. Foreland S., Bye E., Bakke B. i in. (2008). Exposure to fibres, crystalline silica, silicon carbide and sulphur dioxide in the Norwegian silicon carbide industry. Ann. Occup. Hyg. 52(5),317-336.
25. Foreland S., Bugge M.D., Bakke B. i in. (2012). A novel strategy for retrospective exposure assessment in the Norwegian silicon carbide industry. J. Occup. Environ. Hyg. 9(4), 230-241.
26. Foreland S., Bakke B., Vermeulen R. i in. (2013). Determinants of exposure to dust and dust constituents in the Norwegian silicon carbide industry. Ann. Occup. Hyg. 57(4), 417-431.
27. Funahashi A., Schlueter D.P., Pintar K. i in. (1984). Pneumoconiosis in workers exposed to silicon carbide. Am. Rev. Resp. Dis. 129(4), 635-640.
28. GELEST Inc. (2017). Silicon carbide powder. Safety Data Sheet. https://www.gelest.com/wp-content/uploads/SIS6959.0_SILICON-CARBIDE-powder_GHS-US_English-US.pdf [dostęp: maj 2022].
29. Hayashi H., Kajita A. (1988). Silicon carbide in lung tissue of a worker in the abrasive industry. Am. J. Ind. Med. 14, 145-155.
30. Health and Safety Executive (2020). EH40/2005 Workplace exposure limits. https://www.hse.gov.uk/pubns/books/eh40.htm [dostęp: czerwiec 2022].
31. Health Council of the Netherlands (2012). Silicon carbide. Evaluation of the carcinogenicity and genotoxicity. The Hague, The Netherlands: Health Council of the Netherlands, 2012/29.
32. IARC, International Agency for Research on Cancer (2017). Some nanomaterials and some fibres. IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Vol. 111. Lyon, France.
33. Infante-Rivard C., Dufresne A., Armstrong B. i in. (1994). Cohort study of silicon carbide production workers. Am. J. Epidemiol. 140(11), 1009-1015.
34. Jakobsson K., Mikoczy Z., Skerfving S. (1997). Deaths and tumours among workers grinding stainless steel: a follow up. Occup. Environ. Med. 54(11), 825-829.
35. Järvholm B., Thiringer G., Axelson O. (1982). Cancer morbidity among polishers. Br. J. Ind. Med. 39(2), 196-197.
36. Johnson N.F., Hoover M.D., Thomassen D.G. i in. (1992). In vitro activity of silicon carbide whiskers in comparison to other industrial fibers using four cell culture systems. Am. J. Ind. Med. 21, 807-823.
37. Johnson N.F., Hahn F.F. (1996). Induction of mesothelioma after intrapleural inoculation of F344 rats with silicon carbide whiskers or continuous ceramic filaments. Occup. Environ. Med. 53(12), 813-816.
38. Jorgensen R.B., Kero I.T. (2017). Real-time measurements and characterization of airborne particulate matter from a primary silicon carbide production plant. Int. J. Environ. Res. Public Health 14, 1611.
39. Kang J., Cui Y., Song J. i in. (2022). Advanced composite material: effect of composite SiC on compressive strength and hardness of porous titanium. J. Mat. Res. Technol. 16, 960–967.
40. Kumar P.V., Gupta G.S. (2002). Study of formation of silicon carbide in the Acheson process. Steel Res. 73(2), 31-38.
41. Lapin C.A., Craig D.K., Valerio M.G. i in. (1991). Subchronic inhalation toxicity study in rats exposed to silicon carbide whiskers. Fundam. Appl. Toxicol. 16, 128–146.
42. Ljungman A.G., Lindahl M., Tagesson C. (1994). Asbestos fibers and man-made mineral fibres: induction and release of tumour necrosis factor-alpha from rat alveolar macrophages. Occup. Environ. Med. 51, 777-783.
43. Mahltig B., Pastore C. (2018). Silicon carbide fibers. [W:] Inorganic and composite fibers: production, properties, and applications. [Red.] B. Mahltig, Y. Kyosev. 87–103. DOI: 10.1016/B978-0-08-102228-3.00005-0.
44. Massé S., Bégin R., Cantin A. (1988). Pathology of silicon carbide pneumoconiosis. Mod. Pathol. 1(2), 104-108.
45. Miller B.G., Jones A.D., Searl A. i in. (1999a). Influence of characteristics of inhaled fibres on development of tumours in the rat lung. Ann. Occup. Hyg. 43(3), 167-179.
46. Miller B.G., Searl A., Davis J.M. i in. (1999b). Influence of fibre length, dissolution and biopersistence on the production of mesothelioma in the rat peritoneal cavity. Ann. Occup. Hyg. 43(3), 155-166.
47. Nallusamy T., Vijayakumar S. (2021). Reinforcements, manufacturing techniques, and respective property changes of Al2O3/SiC based composites: a review. Silicon 14, 3129-3146.
48. NIOSH, National Institute for Occupational Safety and Health (2022). NIOSH Pocket guide to chemical hazards. https://www.cdc.gov/niosh/npg/ [dostęp: czerwiec 2022].
49. Niżankowski C., Kazimierski P. (2015). Trendy rozwojowe ścierniw z węglika krzemu [Development trends of silicon carbide abrasives]. Mechanik 8-9, 237-243.
50. OEC, Observatory of Economic Complexity (2022). Silicon carbide,https://oec.world/en/profile/hs/silicon-carbide [dostęp: maj 2022].
51. Ontario Ministry of Labour, Immigration, Training and Skills Development (2015). Current occupational exposure limits for Ontario workplaces required under Regulation 833. Toronto, Ontario, Canada. https://www.labour.gov.on.ca/english/hs/pubs/oel_table.php [dostęp: czerwiec 2022].
52. OSHA, Occupational Safety and Health Administration (2022). OSHA Occupational Chemical Database. Silicon carbide. https://www.osha.gov/chemicaldata/368 [dostęp: czerwiec 2022].
53. Osterman J.W., Greaves I.A., Smith T.J. i in. (1989). Work related decrement in pulmonary function in silicon carbide production workers. Br. J. Ind. Med. 46, 708-716.
54. Osterman J.W., Brochu D., Theriault G. (1990). Evaluation of the ATS respiratory diseases questionnaire among Frenchspeaking silicon carbide workers. Can. J. Public Health 81,66-72.
55. Peraud A., Riebe-Imre M. (1994). Toxic and chromosomedamaging effects of natural and man-made mineral fibres in epithelial lung cells in vitro. [W:] Toxic and carcinogenic effects of solid particles in the respiratory tract. [Red.] D.L. Dungworth, J.L. Mauderly, G. Oberdorster. ILSI Monograph, Washington, DC: ILSI Press. 569-574.
56. Peters J.M., Smith T.J., Bernstein L. i in. (1984). Pulmonary effects of exposures in silicon carbide manufacturing. Br. J. Ind. Med. 41, 109-115.
57. Pott F., Roller M., Rippe R.M. i in. (1991). Tumours by the intraperitoneal and intrapleural routes and their significance for the classification of mineral fibres. [W:] Mechanisms in fibre carcinogenesis. [Red.] R.C. Brown, J.A. Hoskins, N.F. Johnson. NATO ASI Series (Series A Life Sciences Vol. 223). Springer, Boston, MA. 547-565.
58. Pott F., Roller M., Kamino K. i in. (1994). Significance of durability of mineral fibres for their toxicity and carcinogenic potency in the abdominal cavity of rats in comparison with the low sensitivity of inhalation studies. Environ. Health Perspect. 102(Suppl. 5), 145-150.
59. Raj P., Gupta G.S., Rudolph V. (2020). Silicon carbide formation by carbothermal reduction in the Acheson process: a hot model study. Thermochim. Acta 687, 178577. DOI: 10.1016/j.tca.2020.178577.
60. Rödelsperger K., Brückel B. (2006). The carcinogenicity of WHO fibers of silicon carbide: SiC whiskers compared to cleavage fragments of granular SiC. Inhal. Toxicol. 18(9), 623-631.
61. Roller M., Pott F., Kamino K. i in. (1996). Results of current intraperitoneal carcinogenicity studies with mineral and vitreous fibres. Exp. Toxicol. Pathol. 48, 3-12.
62. Romundstad P., Andersen A., Haldorsen T. (2001). Cancer incidence among workers in the Norwegian silicon carbide industry. Am. J. Epidemiol. 153(10), 978-986.
63. Romundstad P., Andersen A., Haldorsen T. (2002). Nonmalignant mortality among Norwegian silicon carbide smelter workers. Occup. Environ. Med. 59(5), 345-347.
64. Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2020/1182 z dnia 19 maja 2020 r. zmieniające, w celu dostosowania do postępu naukowo-technicznego, część 3 załącznika VI do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1272/2008 w sprawie klasyfikacji, oznakowania i pakowania substancji i mieszanin. Dz. Urz. UE L 261 z 11.08.2020.
65. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Dz.U 2018, poz. 1286.
66. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1272/2008 w sprawie klasyfikacji, oznakowania i pakowania substancji i mieszanin, zmieniające i uchylające dyrektywy 67/548/EWG i 1999/45/WE oraz zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 (Tekst mający znaczenie dla EOG).Dz. Urz. UE L 353/1 z 16.12.2008.
67. Safe Work Australia (2020a). Silicon carbide (fibres).
68. Safe Work Australia (2020b). Silicon carbide (non-fibrous dust).
69. Skogstad A., Foreland S., Bye E. i in. (2006). Airborne fibres in the Norwegian silicon carbide industry. Ann. Occup. Hyg.50(3), 231-240.
70. Smith T.J., Hammond S.K., Laidlaw F. i in. (1984). Respiratory exposures associated with silicon carbide production: estimation of cumulative exposures for an epidemiological study. Br. J. Ind. Med. 41, 100-108.
71. Stanton M.F., Layard M., Tegeris A. i in. (1981). Relation of particle dimension to carcinogenicity in amphibole asbestoses and other fibrous minerals. J. Natl. Cancer. Inst. 67(5), 965-975.
72. Statista.com (2022). Leading silicon producing countries worldwide, https://www.statista.com/statistics/268108/world-silicon-production-by-country/- [dostęp: maj 2022].
73. Struers LLC (2020). Silicon carbide powder. Karta charakterystyki. https://www.struers.com/-/media/Library/SDS/Poland/Mineralogy-and-thin-sectioning/SDS-SILICONCARBIDE-POWDER-PL-PL-M0057.pdf [dostęp: maj 2022].
74. Vasil’eva L.A., Pylev L.N., Kiianenko V.V. i in. (1989).[Carcinogenic properties of silicon carbide whiskers]. Eksp.Onkol. 11(2), 13-15.
75. Vaughan G.L., Jordan J., Karr S. (1991). The toxicity, in vitro, of silicon carbide whiskers. Environ. Res. 56, 57-67.
76. Vaughan G.L., Trently S.A., Wilson R.B. (1993). Pulmonary response, in vivo, to silicon carbide whiskers. Environ. Res. 63,191-201.
77. Vaughan G., Trently S. (1996). The toxicity of silicon carbide whiskers: a review. J. Environ. Sci. Health A 31(8).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-7a0a8c0d-271d-4f6d-88b7-5cb4f2f82db7