Stan wiedzy na temat wpływu emisji oparów asfaltu na zdrowie człowieka – techniki i metody

Lepiszcza asfaltowe, szczególnie asfalty utlenione, zawierają niewielkie ilości związków z grupy WWA [45], których część może być uwalniana wraz z oparami w trakcie ekspedycji lub stosowania gorących produktów bitumicznych. Pomimo, że poziom narażenia (co do stężenia) na związki z grupy WWA robotników i operatorów pracujących w miejscu emisji oparów jest bardzo niski, od wielu lat istnieje obawa o negatywny wpływ takiej ekspozycji na zdrowie w perspektywie długoterminowej. Narażenie na opary rozpatruje sie głównie w odniesieniu do dróg oddechowych oraz zanieczyszczeń na powierzchni skóry.

2.4.1 Pierwsze badania wpływu oparów asfaltu na zdrowie człowieka

Pierwsze opracowania podejmujące problematykę ryzyka zachorowań na nowotwór w odniesieniu do robotników pracujących z gorącymi materiałami bitumicznymi pochodzą z lat osiemdziesiątych. I powstały, jako pochodna badań prowadzonych w tym celu dla smoły węglowej [140, 141]. Na podstawie analizy dostępnych danych, asfalt zaliczono do grupy

"substancji rakotwórczych dla człowieka" (grupa 3), lecz ekstrakty z asfaltów utlenianych zaliczono do grupy "substancji potencjalnie rakotwórczych dla człowieka" (grupa 2B).

Prowadzono również badania nad umieralnością na raka w przemyśle produktów asfaltowych.

Wykazały one wzrost umieralności w grupie pracowników powyżej 45 roku życia,

55

pracujących dłużej niż pięć lat [142-143]. Na początku lat dziewięćdziesiątych stwierdzono, również, większą zachorowalność na raka płuc, a także na inne nowotwory oraz na marskość wątroby wśród pracowników i emerytowanych pracowników w wieku 40 - 89 lat.

Zachorowalność na zapalenie oskrzeli, rozedmę płuc i astmę była też częstsza, niż w przypadku reszty populacji [144]. Powyższe doniesienia stały się przyczynkiem do dyskusji i dalszych prac [145-148]. Zwracano uwagę m.in. na stosowanie podczas znacznej części analizowanych operacji drogowych produktów bitumicznych zmieszanych ze smołą węglową, która charakteryzuje się znacznie wyższą zawartością uznawanych za kancerogenne grup związków chemicznych, co zwiększało ryzyko zachorowalności, niewynikające wprost z emisji oparów asfaltu naftowego.

2.4.2 Badania kancerogenności oparów asfaltu

Generalnie genotoksyczność oparów asfaltu, którą ocenia się w odniesieniu do tworzenia się adduktów DNA w wyniku oddziaływania składników oparów, badano z zastosowaniem metod in vitro [149,150], in vivo (poprzez nanoszenie na skórę zwierząt kondensatów oparów [151, 152] a także metodą inhalacyjną na zwierzętach [153, 154].

Addukty DNA mogą się tworzyć poprzez kowalencyjne związanie metabolicznie aktywnych związków z grupy WWA lub PCA, z nukleofilowym, bogatym w elektrony - DNA. Niektóre związki z grupy WWA (np. benzo[a]piren) są również zdolne do nie kowalencyjnego oddziaływania z DNA poprzez włączenie dodatkowej niesparowanej zasady, co może prowadzić do powstania w DNA punktowych mutacji mogących skutkować przesunięciem otwartej ramki odczytu w obrębie sekwencji DNA kodujących geny. Włączona niesparowana zasada DNA, może być albo usunięta podczas naprawy lub, jeśli nie zostanie usunięta, może uczestniczyć w powstaniu adduktu kowalencyjnego [155]. Jedną z najbardziej popularnych metodyk stosowanych w celu określenia mutagenności oparów było zastosowanie zmodyfikowanego testu Ames'a (zastosowanie bakterii Salmonella typhimurium) [156, 157].

Badania prowadzono m.in. z zastosowaniem ekstraktów asfaltu w sulfotlenku dimetylowym (DMSO) [158]. Wynik testu był nieznacznie pozytywny. W badaniach prowadzonych tą samą metodyką przez inny zespół, w których dodatkowo potwierdzono obecność związków z grupy WWA na niskim poziomie stężeń, nie stwierdzono mutagenności [159]. W badaniach prowadzonych na zwierzętach wykryto m.in. akumulację adduktów DNA w skórze i płucach myszy, które nakrapiano roztworami asfaltu w tetrahydrofuranie (THF) [160]. Nie wykryto, natomiast, żadnych adduktów w białych ciałkach krwi. Inny zespół badawczy prowadził

56

blisko dwuletnie badania nad kancerogennością oparów asfaltu względem szczurów metodą inhalacyjną [161]. W badaniach wykorzystano opary pobrane z fazy nadpowierzchniowej zbiorników magazynowych asfaltu utlenionego 50/70. Stwierdzono jedynie nieznaczne zmiany histopatologiczne względem grupy kontrolnej. Przegląd badań epidemiologicznych dotyczących zachorowań na raka płuc pracowników pracujących przy budowie dróg, bezpośrednio narażonych na opary asfaltu, wykazał, że stwierdza się nieznacznie wyższe ryzyko zachorowań względem pracowników, którzy nie są narażeni na kontakt z oparami asfaltu [162]. Autorzy z ostrożnością podchodzą, jednak, do tych konkluzji z uwagi na wiele innych czynników mogących wpływać na ryzyko zachorowań, tj. tryb życia, nawyki żywieniowe, nałogi, które nie były uwzględniane w badaniach.

W badaniach, w których pokrywano skórę zwierząt kondensatami oparów asfaltu, stwierdzono bardzo szybką penetrację kondensatu w głąb skóry [163, 164]. Addukty DNA wykryto w skórze, płucach oraz limfocytach, lecz nie stwierdzono ich w wątrobie i nerkach.

Uznano to za efekt ekspozycji skóry zwierząt na kondensaty, który jest selektywny dla określonych organów. Stwierdzono, także różne formy adduktów w poszczególnych organach, co tłumaczone jest innym szlakiem metabolicznym tych samych substancji w zależności o miejsca przemiany w organizmie [165, 166]. Porównanie rozkładu stężeń powstających adduktów z zawartością związków z grupy WWA wykazało, że nie tylko niepodstawione WWA są odpowiedzialne za genotoksyczność oparów, ale w dalszych badaniach powinno się uwzględniać także podstawione łańcuchami alkilowymi WWA, a także policykliczne związki chemiczne zawierające siarkę i azot [163, 167]. Nie stwierdzono również korelacji pomiędzy ilością adduktów DNA a zawartością 1-hydroksypirenu (1-OHP).

Jest to metabolit powstający w wyniku przetwarzania w organizmie pirenu. W badaniach stwierdzono liniową korelację pomiędzy zawartością pirenu w oparach, a zawartością 1-OHP w moczu. W wielu pracach stosowano 1-OHP, jako jeden ze wskaźników narażenia robotników na związki z grupy WWA obecne w oparach [168-172].

W przypadku badań metodą inhalacyjną, nie stwierdzono adduktów DNA w żadnej z badanych tkanek u szczurów, które inhalowano oparami asfaltu generowanymi w temperaturze 200°C na poziomie zawartości TPM 5,4 mg/m³. W przypadku generowania oparów zawierających TPM na poziomie ok. 45 mg/m³, wykryto adduktu DNA w płucach badanych szczurów [153].

57

Podsumowując, w przypadku niektórych badań stwierdzono nieznaczną kancerogenność oparów asfaltu, szczególnie w odniesieniu do nowotworów płuc.

Wchłanianie składników oparów asfaltu przez skórę skutkuje rozpowszechnianiem substancji chemicznych w organizmie z pominięciem wątroby, co uniemożliwia ich częściowe unieszkodliwienie. Dalsze przemiany np. w płucach prowadzą do powstania reaktywnych metabolitów. Tworzenie adduktów DNA potwierdzono zarówno w badaniach iv vivo, jak również in vitro. Zwraca sie uwagę na znaczenie ukierunkowania analityki na związki z grupy WWA zawierające siarkę [167].

Ze względu na wyniki badań, alarmujących o ryzyku kancerogennego efektu ekspozycji robotników na opary asfaltu, ta tematyka została podjęta przez organizacje uznawane za autorytety w dziedzinie zdrowia człowieka oraz chorób nowotworowych. Szereg prac na temat szkodliwości dla zdrowia oparów asfaltów, analizowanych m.in. przez NIOSH doprowadził do konkluzji, że zebrane dotąd dane nie pozwalają na potwierdzenie związku pomiędzy rakiem płuc a narażeniem na opary emitowane podczas budowy dróg [173]. Tym niemniej taka zależność jest zauważalna dla mas bitumicznych stosowanych do pokrywania dachów [173]. Przekrojowe badania i analizy dotychczasowych prac prowadzone w Europie przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC) zwieńczone raportem końcowym w 2009 roku, również nie wykazały, aby istniały dowody, co do związku pomiędzy wskaźnikami narażenia dróg oddechowych lub skóry, a ryzykiem nowotworu płuc.

Stwierdzono natomiast związek pomiędzy rakiem płuc a paleniem papierosów oraz narażeniem na smołę węglową [174, 175].