Ortokrzemian tetra etylu : dokumentacja proponowanych dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego

• Autorzy: Kilanowicz A. , Skrzypińska-Gawrysiak M.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0009.9482

Warianty tytułu

EN

Ethyl silicate : documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ortokrzemian tetraetylu jest bezbarwną cieczą o słabo wyczuwalnym zapachu. Związek ten znalazł zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, np.: farb i lakierów, w przemyśle chemicznym (w chemii powłok mających także kontakt z żywnością), farmaceutycznym oraz nanotechnologii i przemyśle półprzewodników. Stosowany jest także jako preparat utwardzający (wzmacniający):kamień naturalny, terakotę, stiuk, freski i glinę, a także jest wykorzystywany przy produkcji cegieł oraz wodoodpornych i kwasoodpornych zapraw murarskich i cementu. W Polsce w 2007, 2010 oraz w 2013 r. nie zgłaszano – zgodnie z informacją Państwowej Inspekcji Sanitarnej – pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, gdzie występowało przekroczenie obowiązującej wartości najwyższego dopuszczalnego stężenia (NDS = 80 mg/m3) dla ortokrzemianu tetraetylu. Ortokrzemian tetraetylu dobrze się wchłania: przez drogi oddechowe, z przewodu pokarmowego i słabo przez skórę. U pracowników narażonych na ortokrzemian tetraetylu związek ten wykazywał działanie drażniące na oczy i błonę śluzową nosa. Nie ma w dostępnym piśmiennictwie danych dotyczących przewlekłego działania ortokrzemianu tetraetylu na ludzi. Ostra toksyczność ortokrzemianu tetraetylu u zwierząt doświadczalnych wyrażona medianami dawek letalnych jest stosunkowo mała. Związek wykazuje łagodne działanie drażniące na oczy królika, nie działa drażniąco na skórę i nie wykazuje działania uczulającego. Nie ma danych dotyczących toksyczności przewlekłej ortokrzemianu tetraetylu. Na podstawie wyników badań krótkoterminowych i podprzewlekłych na myszach i szczurach narażonych na ortokrzemian tetraetylu inhalacyjnie oraz po podaniu innymi drogami wykazano, oprócz zmian martwiczych w nabłonku węchowym jamy nosowej (u myszy), także zmiany w wątrobie (u szczurów) oraz w nerkach, które obejmowały zmiany martwicze i śródmiąższowe zapalenie kanalików nerkowych. W przypadku krótkoterminowego narażenia na ortokrzemian tetraetylu o dużych stężeniach u szczurów obserwowano również działanie toksyczne związku na płuca. Ortokrzemian tetraetylu nie wykazywał działania mutagennego w testach Amesa. Na podstawie nielicznych danych wykazano, że związek nie działał na rozrodczość i nie powodował toksyczności rozwojowej. Ortokrzemian tetraetylu nie jest klasyfikowany przez IARC pod względem działania rakotwórczego. Z przedstawionych w dokumentacji danych wynika, że u ludzi głównym skutkiem działania toksycznego ortokrzemianu tetraetylu o dużych stężeniach (powyżej 2000 mg/m3) było działanie drażniące na oczy i błonę śluzową nosa, natomiast w przypadku zwierząt doświadczalnych – działanie nefrotoksyczne oraz uszkodzenie nabłonka węchowego jamy nosowej. Za podstawę obliczenia wartości NDS ortokrzemianu tetraetylu przyjęto jego działanie nefrotoksyczne. W celu wyznaczenia wartości NOAEL przyjęto wyniki z dwóch niezależnych doświadczeń inhalacyjnych na myszach. Narażanie myszy na ortokrzemian tetraetylu o stężeniu 430 mg/m3 (50 ppm) przez 90 dni lub przez 2 i 4 tygodnie nie spowodowało działania nefrotoksycznego. Związek o większych stężeniach działał na nerki – ortokrzemian tetraetylu o stężeniu 760 mg/m3 (88 ppm) spowodował istotne zmniejszenie masy nerek, a o stężeniu 865 mg/m3 (100 ppm) spowodował u 20% zwierząt śródmiąższowe zapalenie kanalików nerkowych. Autorzy dokumentacji zaproponowali przyjęcie stężenia wynoszącego 430 mg/m3 za wartość NOAEC ortokrzemianu tetraetylu dla skutków nefrotoksycznych obserwowanych u myszy. Po przyjęciu odpowiednich współczynników niepewności o łącznej wartości 8, wyliczona wartość NDS ortokrzemianu tetraetylu wynosi 54 mg/m3. Biorąc pod uwagę, że w 2008 r. w SCOEL przyjęto stężenie 44 mg/m3 ortokrzemianu tetraetylu za narażenie 8-godzinne TWA, a także wychodząc z tych samych skutków (nefrotoksyczność) oraz wartości NOAEC przyjętej na podstawie tych samych doświadczeń, zaproponowano przyjęcie stężenia 44 mg/m3 związku za wartość NDS ortokrzemianu tetraetylu. Substancja znajduje się w dyrektywie ustalającej IV wykaz wskaźnikowych wartości narażenia zawodowego bez ustalenia wartości krótkoterminowej STEL. Zaproponowana wartość NDS dla ortokrzemianu tetraetylu powinna zabezpieczyć pracowników przed działaniem układowym oraz potencjalnym działaniem drażniącym związku. Nie znaleziono podstaw do ustalenia wartości najwyższego dopuszczalnego stężenia chwilowego (NDSCh) oraz wartości dopuszczalnego stężenia w materiale biologicznym (DSB) ortokrzemianu tetraetylu.

EN

Ethyl silicate is a colorless liquid with a slightly perceptible odor. This compound finds numerous applications in many industrial branches, e.g., paint and lacquer, chemical (in chemical coatings which has a contact with food), pharmaceutical, semiconductor and in nanotechnology. It is also used as an agent to harden natural stone, terracotta, artificial marble, frescoes and clay and in production of waterproof and acidproof mortar and cements. According to the State Sanitary Inspection data, in Poland in 2007, 2010 and 2013, there were no workers exposed to ethyl silicate at levels exceeding maximum allowable concentration (MAC) of 80 mg/m3 . Ethyl silicate is well absorbed via respiratory and alimentary tracts, but its absorption through the skin is rather poor. In workers exposed to ethyl silicate, irritating properties to eye and nasal mucosa have been observed. Data on chronic ethyl silicate effects in humans are not available in the literature. In laboratory animals, ethyl silicate acute toxicity expressed in median lethal doses is relatively low. Ethyl silicate shows a mild irritating effect on rabbit’s eyes, it does not cause dermal irritation or allergic effects. There are no data on ethyl silicate chronic toxicity. Short-term and subchronic studies performed on mice and rats exposed to ethyl silicate through inhalation and after its administration in other ways showed except for necrotic lesions in the olfactory epithelium of nasal cavity (in mice), changes in the liver (in rats) and kidneys. The latter comprised interstitial inflammation and necrotic lesions in renal tubules. Short-term exposure of rats to high ethyl silicate concentrations induced its toxic effect also on lungs. Ethyl silicate mutagenic effect has not been revealed in Ames tests. On the basis of few data, it has been proved that this compound did not cause reproductive and developmental toxicity. This compound has not been categorized by the International Agency for Research on Cancer (IARC) with respect to its potential carcinogenic risk. The presented evidence shows that the major toxic effect of ethyl silicate at high concentrations (over 2000 mg/m3 ) is eye and nasal mucosa irritation in humans, whereas the nephrotoxic effect and damage to the olfactory epithelium of nasal cavity are observed in laboratory animals. On the basis of the nephrotoxic effect of ethyl silicate, its maximum allowable concentration (MAC) was calculated. The results of two independent inhalation experiments in mice were used to determine NOAEL value. Inhalation exposure of mice to ethyl silicate at concentration of 430 mg/m3 (50 ppm) for 90 days or 2 and 4 weeks did not cause nephrotoxic effects. This compound at higher concentrations caused nephrotoxicity. Exposure to concentration of 760 mg/m3 (88 ppm) caused significant decrease in kidney weight, and after exposure to concentration of 865 mg/m3 (100 ppm) in 20% of animals interstitial inflammation of kidney tubules have been observed. The authors of the documentation proposed to adopt a concentration of 430 mg/m3 as NOAEC value of ethyl silicate for the nephrotoxic effects observed in mice. After adopting relevant uncertainty coefficients (total value, 8) the calculated MAC value for ethyl silicate is 54 mg/m3 . Taking into consideration the fact that in 2008 SCOEL proposed a concentration of 44 mg/m3 as 8-h TWA for ethyl silicate, which was based on the same effects (nephrotoxicity) and NOAEC value adopted from the same experiments, it was proposed to assume a concentration of 44 mg/m3 as MAC value of ethyl silicate. This substance is included in the directive establishing the IV list of indicative occupational exposure limit values without establishing a short-term STEL value. The proposed MAC value for ethyl silicate should protect workers against systemic effect and potential irritating effect. There are no reasons for adopting STEL and BEI values for this compound.

Słowa kluczowe

PL

ortokrzemian tetraetylu; toksyczność; narażenie zawodowe; NDS

EN

tetraethyl silicate; toxicity; occupational exposure; MAC

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 2 (92)
• Strony: 21--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kilanowicz A.

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi 90-151 Łódź ul. Muszyńskiego 1

autor

Skrzypińska-Gawrysiak M.

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi 90-151 Łódź ul. Muszyńskiego 1

Bibliografia

• 1. ACGIH, American Conference of Governmental Industrial Hygienists (2001). Documentation of threshold limit values. Ethyl silicate. Cincinnati, Ohio.
• 2. ACGIH, American Conference of Governmental Industrial Hygienists (2008). Guide to occupational exposure values. Cincinnati, Ohio.
• 3. ACSH, Advisory Committee for Safety and Health at Work (2014). Opinion on the preparation of a Commission Directive establishing a 4th list of indicative occupational exposure limit values (IOELVs) under directive 98/24/EC on the protection of the health and safety of workers from the risks related to chemical agents at work. Doc. 1893/14.
• 4. Carpenter C.P., Pozzani U.C. (1951). Repeated inhalation studies of ethyl silicate and summary of range finding data on other silanes. NTIS/OTS 0000469-0 [cyt. za: MAK 1992].
• 5. ChemIDplus (2015, on line). A Toxnet database: tetraethyl silicate [http://chem.sis.nlm.nih.gov/chemidplus/ rn/78-10-4].
• 6. Committee on Updating of Occupational Exposure Limits (2004). Tetraethyl orthosilicate. Health-based Reassessment of Administrative Occupational Exposure Limits. The Hague, Health Council of the Netherlands 2000/15OSH/131.
• 7. Czynniki szkodliwe w środowisku pracy. Wartości dopuszczalne (2014). [Red.] D. Augustyńska, M. Po- śniak. Warszawa, CIOP-PIB.
• 8. Dyrektywa Komisji (UE) 2017/164 z dnia 31.01.2017 r. ustanawiająca czwarty wykaz wskaźnikowych dopuszczalnych wartości narażenia zawodowego, zgodnie z dyrektywą Rady 98/24/WE oraz zmieniająca dyrektywy Komisji 91/322/EWG, 2000/39/WE i 2009/161/UE. Dz. Urz. UE L27 z dnia 1.2.2017, 115.
• 9. ECHA (2015, on line): [htpps://echa.europa.eu/].
• 10. Emerick R.J. (1984). Chloride and phosphate as impediments to silica urinary calculi in rats fed tetraethylorthosilicate. J. Nutr. 114, 733–738.
• 11. Emerick R.J., Lu D. (1987). A possible synergism of dietary phosphate and urine-acidifying salts in preventing silica urolithiasis in a rat model. J. Nutr. 117, 1603–1608.
• 12. Emerick R.J. i in. (1963). Urinary excretion of silica and the production of siliceous urinary calculi in rats. Am. J. Vet. Res. 24, 610–613 [cyt. za: Emerick 1984; MAK 1992].
• 13. GESTIS, International limit values (2015, on line) [http://limitvalue.ifa.dguv.de/].
• 14. GIS, Główny Inspektor Sanitarny (2015). Główny Inspektor Sanitarny [dane niepublikowane].
• 15. HSDB, Hazardous Substances Data Bank (2010). Hazardous Substances Data Bank. Ethyl silicate. Last revision date 2010.
• 16. Kasper J.A. i in. (1937). Toxicity of organic silicon compounds. I. Tetraethyl orthosilicate. J. Ind. Med. 6, 660–664 [cyt. za: ACGIH 2001].
• 17. Lionti K. i in. (2014). In vitro genotoxicity assessment of MTES, GPTES and TEOS, three precursors intended for use in food contact coatings. Food Chem. Toxicol. 65, 76–81.
• 18. MAK (1992). Value documentation. Tetraethyl silicate. Vol. 3.
• 19. Nakashima H. (1994). The course of effects of tetraethoxysilane (TEOS) on the kidney and blood silicon concentration in mice. Arch. Toxicol. 69, 59–64.
• 20. Nakashima H. i in. (1993). Toxicity of intraperitoneally administrated silicon tetraalkoxides in male ICR mice. Keio J. Med. 42(3), 122–124.
• 21. Nakashima H. i in. (1994). Acute and subchronic inhalation toxicity of tetraethoxysilane (TEOS) in mice. Arch. Toxicol. 68, 277–283.
• 22. Nakashima H. i in. (1998). Toxicity of silicon compounds in semiconductor industries. J. Occup. Health 40(4), 270–275.
• 23. Okamura T. i in. (1992). Acute urinary tract toxicity of tetraethoxyorthosilicate in rats. Fundam. Appl. Toxicol. 18(3), 425–441 [cyt. za: PubMed 2015].
• 24. Omae K. i in. (1995). No-effect level of subacute tetraethoxysilane inhalation on the mouse kidney. J. Occup. Health 37, 1–4.
• 25. Pozzani U.C., Carpenter C.P. (1951. Response of rodents to repeated inhalation of vapors of tetraethyl orthosilicate. Arch. Ind. Hyg. Occup. Med. 4(5), 465– 468.
• 26. PubMed (2015) [Bibliograficzna komputerowa baza danych].
• 27. Rowe V.K. i in. (1948). Toxicological studies on certain silicates and hydrolyzable silane intermediates. J. Ind. Hyg. Toxicol. 30, 332–352 [cyt. za: ACGIH 2001; MAK 1992; Committee … 2004].
• 28. Rozporządzenie ministra pracy i polityki społecznej z dnia 6.06.2014 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU 2014, poz. 817.
• 29. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1272/2008 z dnia 16.12. 2008 r. w sprawie klasyfikacji, oznakowania i pakowania substancji i mieszanin, zmieniające i uchylające dyrektywy 67/548/EWG i 1999/45/WE oraz zmieniające rozporządzenia (WE) nr 1907/2006. Dz. Urz. UE L353, ze zm.
• 30. RTECS, Registry of Toxic Effects on Chemical Substances (2013). Registry of Toxic Effects on Chemical Substances: silicic acid, tetraethyl ester. Review date 2013.
• 31. Ruth J.H. (1986). Odor thresholds and irritation levels of several chemical substances: a review. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. A142–51 [cyt. za: Committee … 2004].
• 32. Sapota A., Kilanowicz A. (2007). Ortokrzemian tetraetylu. Dokumentacja dopuszczalnych wielkości nara- żenia zawodowego. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy 3(53), 75–89.
• 33. Schreier C.J., Emerick R.J. (1986). Diet calcium carbonate, phosphorus and acidifying and alkalizing salts as factors influencing silica urolithiasis in rats fed tetraethylorthosilicate. J. Nutr. 116, 823–830.
• 34. SCOEL, Scientific Committee on Occupational Exposure Limits (2008). Recommendation from Scientific Committee on Occupational Exposure Limits for tetraethylsilicate. SCOEL/SUM/64, July.
• 35. Seifried H.E. i in. (2006). A compilation of two decades of mutagenicity test results with the Ames Salmonella typhimurium and L5178Y mouse lymphoma cell mutation assays. Chem. Res. Toxicol. 19, 627–644.
• 36. SEHSC, Silicones Environmental, Health and Safety Council (2002). Silicones Environmental, Health and Safety Council of North America. Tetraethyl orthosilicate: 7-day-finding toxicity by oral route (gavage) in rats. CIT Study nr 24111 TSR.
• 37. SIDS Initial Assessment Profile (2008). Ethyl silicates. SIAM 27, 14–16 October 2008. [webnet.oecd.org].
• 38. Slesinski R.S. i in. (1981). Tetraethyl orthosilicates: in vitro mutagenesis studies (3-battery test). NTIS/OTS 0000469-0 [cyt. za: MAK 1992; SCOEL 2008].
• 39. Smyth H.F., Seaton J. (1940). Acute response of guinea pigs and rats to inhalation of the vapors of tetraethyl orthosilicate (ethyl silicate). J. Ind. Hyg. Toxicol. 22, 288–296 [cyt. za: Committee … 2004; SCOEL 2008; ACGIH 2001; MAK 1992].
• 40. Smyth H.F. i in. (1949). Range finding toxicity data, list III. J. Ind. Hyg. Toxicol. 31, 60–62 [cyt. za: Committee … 2004; MAK 1992].
• 41. Stewart S.R. i in. (1993). Silicon-zinc interactions and potential roles for dietary zinc and copper in minimizing silica urolithiasis in rats. J. Anim. Sci. 71, 946– 954.
• 42. Yamazaki K. i in. (1992). Acute renal injury by tetraethyl orthosilicate in mice: ultrastructure, histochemistry and X-ray microanalysis. J. Submicrosc. Cytol. Pathol. 24(2), 257–268.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).