Crystalline silica: quartz and cristobalite - respirable fraction. Documentation of proposed values of an occupational exposure limit (OEL)

Krystaliczna krzemionka jest nazwą grupy minerałów zbudowanych z ditlenku krzemu. Najbardziej rozpowszechnionymi w świecie odmianami krystalicznej krzemionki są: kwarc i krystobalit. Surowce krzemionkowe znajdują wszechstronne zastosowanie do produkcji: materiałów budowlanych, szkła, ceramiki, krzemu i żelazokrzemu, związków krzemoorganicznych i wielu innych.Narażenie na krystaliczną krzemionkę występuje w przemyśle: wydobywczym, paliwowo- energetycznym, chemicznym, odlewniczym, metalurgicznym, materiałów budowlanych, szklarskim oraz w budownictwie.Według danych Głównego Urzędu Statystycznego, w Polsce jest około 50 tysięcy osób zawodowo narażonych na pyły o działaniu zwłókniającym (głównie zawierających krystaliczną krzemionkę). Mediana stężeń frakcji respirabilnej pyłów zawierających od 2 do 50% krystalicznej krzemionki, obliczona na podstawie wyników prawie 50 tys. pomiarów wykonanych w latach 2001-2005, wynosiła 0,56 mg/ m3. Corocznie w Polsce stwierdza się około 100 nowych przypadków krzemowej pylicy płuc. Szkodliwe działanie kwarcu i krystobalitu na organizm człowieka jest przede wszystkim związane z długotrwałym - ponad 10-letnim - wdychaniem pyłu, który może przedostawać się do obszaru wymiany gazowej w płucach i tam działać toksycznie na: makrofagi, pneumocyty i inne komórki, wywołując przewlekłą reakcję zapalną, a następnie zmiany zwłóknieniowe o charakterze ogniskowym (guzkowym) lub rozproszonym. Skutkiem takich procesów jest rozwój krzemowej pylicy płuc, a w wielu przypadkach także raka płuca. Innymi skutkami zdrowotnymi narażenia są: choroby autoimmunizacyjne, przewlekłe choroby nerek, bakteryjne i grzybicze powikłania krzemicy oraz krzemica ogólnoustrojowa.W badaniach epidemiologicznych osób narażonych na krystaliczną krzemionkę wykazano, że ryzyko rozwoju krzemicy jest proporcjonalne do dawki pyłu i po 40-45 latach narażenia wynosi: 2 - 3% w przypadku stężenia na poziomie 0,025 mg/m3 oraz od kilku do kilkunastu procent, gdy stężenie wynosi 0,05 mg/m3 i od kilku do około 70 procent w przypadku stężenia 0,1 mg/ m3. Grupa Robocza IARC w oparciu o wyniki badań epidemiologicznych i doświadczalnych, zakwalifikowała kwarc i krystobalit do grupy 1, - czynników rakotwórczych dla ludzi. Ryzyko względne rozwoju raka płuca u osób narażanych na krystaliczną krzemionkę najczęściej szacuje się na po-ziomie 1,3 + 1,4, przy czym u narażonych ze stwierdzoną krzemicą płuc ryzyko to mieści się w granicach 1,7 - 2,4, natomiast u narażonych bez zmian radiologicznych w płucach jest podwyższone w niewielkim stopniu i wynosi 1,0-1,2. Rakotwórcze działanie kwarcu i krystobalitu zostało potwierdzone na podstawie wyników badań doświadczalnych na szczurach. W badaniach przeprowadzonych z użyciem innych gatunków zwierząt nie uzyskano podobnych rezultatów. Wyniki badań genotoksycznego działania krystalicznej krzemionki także nie są jednoznaczne. Uwzględniając wyniki badań epidemiologicznych dotyczących zwłókniającego działania kwarcu oraz krystobalitu, a także brak ustalenia wartości NOAEL i/lub LOAEL, zaproponowano przyjęcie stężenia 0,1 mg/m3frakcji respirabilnej krzemionki krystalicznej za wartość najwyższego dopuszczanego stężenia (NDS). Przestrzeganie tej wartości NDS przyczyni się znacznie do poprawy warunków pracy osób pracujących w narażeniu na krystaliczną krzemionkę.Crystalline silica is the name of a group of minerals composed of silicon dioxide. Quartz and cristobalite are the most common forms of crystalline silica. Siliceous raw materials are widely applied in the production of building materials, glass, ceramics, silicon and ferro-silicon, organo- silicon compounds, and many others. Workers in the following industries are exposed to crystalline silica: mining, fuel and energy, chemical, foundry, metallurgical, building materials, glass and construction. In Poland, according to data of the Central Statistical Office, about 50,000 people are occupationally exposed to dust causing pulmonary fibrosis (mainly containing crystalline silica). The median concentrations of respirable dust containing 2 to 50% crystalline silica, calculated on the basis of the results of almost 50,000 measurements made in 2001-2005, was 0.56 mg /m3. Every year in Poland about lOOnew cases of silicosis are recorded. The harmful effects of quartz and cristobalite in humans results mostly from long (over 10 years) inhalation of dust, which can enter the area of gas exchange in the lungs, where it can be toxic to macrophages, pneumocytes and other cells, causing a chronic inflammation and nodular (focal) or diffused pulmonary fibrosis.The development of silicosis and, in many cases, of lung cancer follows those processes. Autoimmune diseases, chronic kidney disease, bacterial and fungal complications of silicosis and systemic silicosis are other health effects of exposure to crystalline silica. Epidemi-ological studies of people exposed to crystalline silica have shown that the risk of silicosis is proportional to the dose of dust. After 40 to 45 years of exposure it is to 2-3% up to the concentration level of 0.025mg/m3; from a few to several percent when concentration is 0.05mg/m3, and from a few to about 70 percent at 0.1mg/m3. On the basis of the results of epidemiological and experimental studies, the Working Group of the International Agency for Research on Cancer (IARC) has classified quartz and cristobalite as group 1 (carcinogens to humans). The relative risk of lung cancer in workers exposed to crystalline silica is usually estimated at 1.3-1.4. How'ever, among workers with silicosis it is 1.7- 2.4, and in those exposed without radiological changes in the lungs it is 1.0-1.2. Experimental studies in rats have confirmed carcinogenic effects of quartz and cristobalite. Studies with other animal species did not produce similar results. The test results of genotoxic effects of crystalline silica are also not clear. Taking into account the results of epidemiological studies on the fibrotic effect of quartz and cristobalite, and no NOAEL or LOAEL values, adopting occupational exposure limit value (OEL) for respirable crystalline silica of 0.1 mg/m3 has been proposed. Compliance with this OEL will greatly help to improve the working conditions of people exposed to crystalline silica