К вопросу о безопасном применении асбестоцемента

Везенцев А. Нейман С. Гудкова Е. Наумова Л. К вопросу о безопасном применении асбестоцемента // Строительные материалы. 2004 . №4. C. 38-39

Асбестоцементные изделия являются эффективными строительными материалами. Однако перед асбестоцементной промышленностью России и других стран стоит проблема выживания. Она связана с установкой Европейского сообщества об одинаково вредном воздействии на здоровье людей всех видов добываемого асбеста, а также асбестосодержащей продукции, в том числе асбестоцемента. При этом сознательно игнорируется то, что асбест в природе представлен минералами двух различающихся по свойствам групп - амфиболовой и серпентиновой, и что в асбестосодержащих изделиях на поверхности волокон асбеста находятся связующие их вещества.

Амфиболовые и серпентиновые асбесты различаются по своей структуре, минералогическому составу, физико-химическим свойствам, а также степени отрицательного воздействия на организм человека [1].

Амфиболовые асбесты обладают высокой биологической, в том числе канцерогенной активностью, их волокна при попадании в органы дыхания человека не разлагаются под воздействием внутренней среды и практически не выводятся из организма. В связи с этим добыча и применение амфиболов полностью запрещены.

Серпентиновую группу представляет хризотил-асбест, наиболее часто встречающийся в природе. В России добывается и используется только хризотиловый асбест. Он обладает во много раз меньшей, чем амфиболы, биологической активностью, разлагается под действием кислой среды организма и в течение 1?1,5 лет выводится из него [2]. Этот асбест применяют в производстве более чем 3,5 тыс. различных материалов. Уникальное сочетание химических, физических и механических свойств хризотилового асбеста пока не позволяет найти ему достойный заменитель.

В производстве асбестоцемента применяется более 70% всего добываемого хризотилового асбеста, поэтому получение научного обоснования безопасного применения асбестоцемента позволит сохранить асбестодобывающую и асбестоцементную отрасли.

В наших предыдущих исследованиях [3-5] впервые наглядно показано, что в процессе эксплуатации асбестоцемента с его поверхности эмитируют не чистые асбестовые волокна, которые первоначально вводят в асбестоцементную композицию. На поверхности волокон хризотил-асбеста обнаружены продукты гидратации клинкерных фаз портландцемента и последующей их карбонизации. Между продуктами гидратации и поверхностью асбестовых волокон установлено химическое взаимодействие. Это подтверждено присутствием на энергодисперсионных спектрах волокон, находившихся в асбестоцементе, несвойственных хризотил-асбесту химических элементов: калия (9 мас. %), кальция (3 мас. %), серы (6 мас. %), хлора (6 мас. %), а также увеличением количества железа (от 3 мас. % в реальной структуре хризотил-асбеста до 6%) и существенным уменьшением количества магния (от 42 до 15 мас. %). Неизменным остается лишь количество кремния (42 мас. %).

Установлено также изменение поверхностных свойств волокон хризотил-асбеста и их структуры как под действием цементной матрицы, так и воздуха окружающей среды. В первом случае изменение структуры волокон зафиксировано в виде перехода из клинохризотила в ортохризотил и даже к полностью аморфизированному состоянию, во втором - в виде изменения параметров элементарной ячейки кристаллической решетки.

Из работ [2, 6] известно, что при некоторых нарушениях структуры хризотил-асбеста может измениться его биологическая активность.

Проверка возможности изменения биологических характеристик хризотил-асбестовых волокон под действием цементной матрицы и воздуха окружающей среды была выполнена в НИИ медицины труда РАМН. В сравнительных условиях изучали биологические свойства пыли хризотил-асбеста до введения его в производство асбестоцемента, продуктов деструкции асбестоцемента и товарного хризотил-асбеста, подвергнутого воздействию атмосферы в течение трех лет в Белгороде. Продукты деструкции получали с поверхности асбесто-цементных водонасыщенных образцов, выпиленных из листов Белгородского комбината асбесто-цементных изделий. Даже при очень жестком воздействии на образцы замораживания и оттаивания (до 150 циклов от -20?С до +20?С) [7] продукты деструкции выделяются с поверхности асбестоцемента чрезвычайно медленно [3], поэтому использованная в эксперименте проба была смесью малых проб из асбестоцементных листов разного возраста ? от 3 до 38 лет.

Все препараты по условиям эксперимента должны были иметь близкую дисперсность, приблизительно равную дисперсности пыли, витающей в воздухе рабочей зоны: содержание в пробах частиц наиболее активной фракции размером менее 15 мкм составляло 70?80% (см. таблицу). Пыли проб хризотил-асбеста, используемого в производстве асбестоцемента (контрольная), и продуктов деструкции при отборе имели указанную дисперсность; пыль пробы товарного асбеста, хранящегося длительное время в атмосфере, для достижения заданных размеров растирали в агатовой ступке.

В качестве индикатора биологической активности пылей выбрали один из пусковых механизмов патологических процессов ? их способность активизировать образование свободных радикалов на мембранах клеток культуры человеческой крови. Возникновение свободных радикалов лежит в основе болезнетворного действия волокнистых материалов, в частности асбестов [8].

Для определения генерации свободных радикалов использовали метод возбужденной флюоресценции. Свечение клеток и тканей при ультрафиолетовом возбуждении является признанным тестом измерения реакции. Препараты для исследований готовили на основе крови человека, выделенной из локтевой вены. Показателями активности изучаемых препаратов были определенные на хемилюминометре Bioorbit 1251 (Швеция) величины максимумов флюоресценции в mV и время достижения указанных максимумов в секундах. По этим значениям вычисляли скорость взаимодействия исследуемых проб с мембранами клеток культуры крови (mV/s).

Данные таблицы показывают, что значения максимальной интенсивности воздействия изучаемых проб на клетки культуры крови человека имеют один порядок. Однако максимум активности достигается в существенно различающееся время. Для контрольной пробы хризотил-асбеста оно оказалось минимальным ? 15 с. Для проб, подвергнутых воздействию окружающей среды и продуктов гидратации клинкерных фаз, время достижения максимума больше в 16 и 60 раз. Отсюда понятно, что главным критерием для используемой методики является скорость реакции образования свободных радикалов на поверхности клеток.

Величина биологической активности, оцененная по значению скорости реакции, оказалась в 10 и 30 раз меньше для асбеста, подвергнутого влиянию окружающей среды и цементной матрицы. Таким образом, впервые экспериментально подтверждена гипотеза о снижении биологической активности хризотил-асбестовых волокон, находящихся под действием воздушной атмосферы, и продуктов гидратации портландцемента. Именно в этих средах асбест находится, соответственно, в виде витающих природных волокон или продуктов деструкции асбестоцемента.

Результаты критического анализа литературы и собственных исследований позволяют считать необоснованными имеющиеся утверждения о загрязнении окружающей среды биологически активными продуктами деструкции асбестоцемента. Во-первых, в производстве асбестоцемента после запрета применения амфиболового асбеста, в том числе и в нашей стране, используется только хризотиловый асбест, имеющий пониженную, по сравнению с амфиболовым, биологическую активность. Во-вторых, производители и потребители хризотил-асбеста, учитывая требования Международной конвенции № 162 по его безопасному применению, соблюдают защитные меры по обеспечению ПДК и ПДВ этих веществ в воздухе рабочей зоны и окружающей среды. В-третьих, как показали исследования, количество выделяющихся при эксплуатации и обработке асбестоцементных изделий волокнистых частиц очень мало и все они покрыты продуктами гидратации и карбонизации портландцементных фаз, а поверхностный слой асбестовых волокон взаимодействует с этими продуктами. Такое же взаимодействие происходит у волокон хризотил-асбеста с химическими компонентами окружающей среды. В результате изменяются поверхностные, химические и структурные характеристики хризотил-асбестовых волокон, но, самое главное, существенно снижается их биологическая активность: на порядок при нахождении волокон в воздухе окружающей среды и на два порядка ? в среде портландцементного камня.

Все это позволяет сделать вывод о безопасном применении асбестоцемента и аргументировано рекомендовать пересмотр существующих в ряде стран решений о запрете его применения и необходимости изъятия из эксплуатируемых объектов.

Наименование проб

Количестве частиц в пробах

Характеристи биологической активности

5-15 мкм

16-30мкм

31-40 мкм

41-60 мкм

60-140 мкм

Активность (mV)

Время достижения максимума (s)

Скорость реакции (mV/s)

Хризотил-асбест до воздействия атмосферы и цементной матрицы

10

70

15

5

ед

ед

1,4

15

0,09

Хризотил-асбест, подвергнутый воздействию атмосферы более 3-х лет

10

60

15

10

5

ед

2,1

240

0,009

Продукты деструкции асбестоцемента

10

70

5

5

10

ед

2,5

900

0,003

Список литературы

1.Соболев Н.Д. Введениевас-бестоведение. М.: Недра.1971. С. 21-29.

2. Пылев Л.Н., Васильева Л.А., Кулагина Т.Ф. Экспериментальное изучение канцерогенного действия асбеста // Экспериментальная онкология. 1982.4. № 4. С. 3-7.

3. Лугинина И.Г., Везенцев А.И., Нейман СМ., Турский В.В., Наумова Л.Н., Нестерова Л.Л. Изменение свойств хризотил-асбеста в асбестоцементных изделиях под действием цементного камня и погодных факторов // Строит. материалы. 2001. № 9. С. 16-18.

4. Нейман С.М., Лугинина И.Г., Везенцев А.И.,Турский ВВ., Наумова Л.Н., Нестерова Л.Л., Горшков А.И., Сивцов А.В. Видоизменение поверхности асбестовых волокон в асбестоцементе под действием продуктов твердения цемента // Строит. материалы. 2002. № 4. С. 30-31.

5. Горшков A.M., Везенцев А.И., Сивцов А.В., Нейман СМ., Турский В.В. Исследования хризотил-асбеста, эмитированного с поверхности асбестоцемента, методами аналитической электронной микроскопии // Доклады академии наук. 2002. Т. 384. № 1. С. 89-91.

6. Яхъяев А.В., Величковский Б.Т., Деева И.Б., Коркина Л.Г. Биологическое значение поверхностных свойств фиброгенных пылей //Гигиена исанитария. 1986. № 6. С. 37-42.

7. Наумова Л.Н.,Везенцев А.И., Нейман С.М., Богомолов А.С. Методика определения эмиссии асбеста из асбестоцементныхизделийподдействием климатических факторов // Строит. материалы. 1999. № 6. С. 21-24.

8. Величковский Б.Т.Молекулярные и клеточные основы экологической пульмонологии// Пульмонология. 2000. № 3.