Účinok preventívnych opatrení na hladiny kadmia v moči u pracovníkov v podniku výroby nikel-kadmiových batérií

Súhrn

Kadmium je toxický kov, ktorý predstavuje vysoké riziko poškodenia ľudského organizmu. Vyskytuje sa bežne v životnom prostredí, má široké uplatnenie v metalurgickom priemysle, pri výrobe plastov, farebných pigmentov a akumulátorov.

Cieľom štúdie bolo sledovať účinnosť komplexu preventívnych opatrení na zníženie expozície kadmiom, ktoré boli zavedené v podniku na výrobu nikel-kadmiových batérií v období od 1. februára 2013 do 1. februára 2014 (každodenná výmena pracovného odevu, umývanie vlasov, holenie tváre u mužov, dôkladné umývanie tváre a rúk). K tomu sa po ôsmych mesiacoch pridalo trojmesačné užívanie výživových doplnkov z Chlorella kessleri alebo s vybranými vitamínmi a minerálmi.

Súbor tvorilo 16 pracovníkov (9 žien a 7 mužov) o priemernom veku 50,2 ± 1,5 rokov (x ± SD), ktorí boli v práci vystavení priemerne 20,6 ± 2,5 rokov oxidu kademnatému. V súbore boli 3 fajčiari, 8 pracovníkov žilo v blízkosti podniku. V rámci pracovných lekárskych prehliadok boli pomocou GT-AAS Atómovej absorpčnej spektrometrie s elektrotermickou atomizáciou sledované vstupné a priebežné hodnoty obsahu kadmia v moči v celom súbore a v dvoch podskupinách. Prínos iniciovaných preventívnych opatrení bol posudzovaný zmenami biologického expozičného testu kadmia v moči, štatisticky pomocou neparametrického párového Wilcoxonovho a Krustalovho-Wallisovho testu na hladine štatistickej významnosti p < 0,05.

Medián vstupného biologického expozičného testu kadmia v moči bol u celého súboru 10,6 µg Cd . g^-1 kreatinínu. Po implementácii organizačných preventívnych opatrení hodnoty kadmia v moči klesli na 5,5 µg Cd.g^-1 kreatinínu (p < 0,001). Bezprostredne po ukončení trojmesačného užívania doplnkov stravy hodnoty kadmia v moči opäť poklesli na 1,1 µg Cd . g^-1 kreatinínu (p < 0,001). Rozdiel v účinnosti použitých doplnkov stravy zistený nebol (p > 0,05). O tri mesiace po ukončení užívania doplnkov sa však hladiny kadmia v moči znova zvýšili na 6,0 µg Cd . g^-1 kreatinínu.

Analýza hladín biologických expozičných testov kadmia v moči preukázala efektívnosť preventívnych opatrení vzhľadom na expozíciu zamestnancov. Použitie výživových doplnkov ukázalo okamžitý krátkodobý účinok, avšak pre hodnotenie ich účinku na vylučovanie kadmia močom, ako aj možného zníženia rizika ohrozenia zdravia je nevyhnutný ďalší výskum.

Klíčová slova:

kadmium – pracovné prostredie – compliance – organizačno-hygienické opatrenia – výživové doplnky

ÚVOD

Kadmium (Cd) je vysoko toxický kov, ktorý predstavuje pre ľudský organizmus významné riziko poškodenia. Do životného prostredia sa dostáva prostredníctvom prirodzených procesov ale aj v dôsledku antropogénnych aktivít, ako je používanie fosfátových hnojív, pesticídov, plastov, spaľovanie olejov či pohonných látok. Človek je v životnom prostredí najviac vystavený tomuto kovu prostredníctvom potravín alebo fajčenia. Kadmium pre svoje výborné antikorozívne vlastnosti nachádza uplatnenie tiež v mnohých priemyselných oblastiach [1, 14, 20]. Z hľadiska pracovného prostredia patria medzi významné miesta expozície výrobne nikel-kadmiových batérií. Pracovníci sú vystavení kadmiu predovšetkým prostredníctvom inhalácie prachu alebo pár, no nemožno vylúčiť i orálnu expozíciu prehĺtaním inhalovaného kadmiového prachu z pľúc alebo príjem kadmia prostredníctvom kontaminovaných rúk, potravy a z cigariet [1, 6, 13].

Dlhodobá orálna expozícia kadmiu, dokonca už v nízkych dávkach, môže spôsobiť dysfunkciu renálnych buniek a osteomaláciu, osteoporózu. Väčšina štúdií tiež poukazuje na zvýšené riziko vzniku obličkových kameňov [1, 20]. Navyše, IARC (Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny) klasifikuje Cd a jeho zlúčeniny do skupiny 1 − humánny karcinogén, ktorý môže spôsobiť rakovinu pľúc, obličiek a prostaty [14, 15]. Okrem spomenutých potvrdených priamych dopadov na ľudský organizmus, existuje ale vysoká pravdepodobnosť, že sa u pracovníkov prejaví široké spektrum nepriamych dopadov, ako je napríklad pokles produktivity, spôsobilosti k práci, ekonomická deprivácia či v neposlednom rade nárast nákladov na zdravotnú starostlivosť [28]. Z tohto dôvodu je nevyhnutné podniknúť v pracovnom prostredí také preventívne opatrenia, ktoré minimalizujú všetky negatívne vplyvy na zdravie zamestnancov [6, 11]. Prvým stupňom prevencie, ktorej cieľom je zaistiť bezpečné hladiny kadmia v pracovnom prostredí, sú legislatívne stanovené preventívne opatrenia záväzné pre zamestnávateľa. Do tejto skupiny opatrení patrí zabezpečenie dostatočného vetrania pracoviska, poskytnutie ochranných pracovných pomôcok a zavedenie špeciálnych režimových opatrení (zákaz pitia, jedenia a fajčenia na pracovisku [3, 13]. Na to, aby boli tieto preventívne opatrenia účinné, sa odporúča posilniť compliance pracovníkov zavedením vhodných organizačných opatrení, medzi ktoré patrí predovšetkým dôkladne dodržiavanie osobnej hygieny [6].

Viaceré štúdie potvrdili okrem iného, že nedostatok niektorých esenciálnych prvkov môže viesť v organizme k väčšej akumulácii toxického prvku, a tak k rozvoju patofyziologických procesov [18, 29]. Napríklad zinok vďaka svojím antioxidačným a protizápalovým vlastnostiam znižuje akumuláciu kadmia a pôsobí hepatoprotektívne [21]. Selén zas prispieva k antioxidačnej ochrane organizmu a uplatňuje sa ako ochrana pri oxidatívnom poškodení pečene či obličiek [7]. Niektoré vitamíny taktiež zohrávajú v prevencii dôležitú úlohu [12]. Štúdie uvádzajú, že vitamín C môže mať protektívny účinok pri oxidatívnom poškodení a pri histopatologických zmenách obličiek, pľúc, pečene a semenníkov [8]. Kombinácia s vitamínom E môže navyše pri niektorých typoch poškodení kadmiom ochranný účinok ešte posilniť [16].

Vzhľadom na tieto bežne používané terapeutické stratégie, v posledných rokoch sa začínajú objavovať diskusie o potenciáli zelených rias, ktoré by mohli byť súčasťou terapie pri zvýšenom príjme Cd do organizmu. Chlorella sp. je druh jednobunkovej zelenej riasy, ktorá má schopnosť chelácie ťažkých kovov, vrátane kadmia [17]. Viaceré štúdie poukazujú na to, že užívanie Chlorella sp. by mohlo byť účinným z hľadiska znižovania akumulácie kovu v organizme, čo by mohlo mať vplyv aj na minimalizáciu prípadných nežiaducich účinkov [22, 23].

Práca vznikla na podnet poskytovateľa pracovno-lekárskych služieb (PLS), v podniku zaoberajúcom sa výrobou nikel-kadmiových batérií v Českej republike. Poskytovateľ PLS spozoroval, že BET (biologické expozičné testy) kadmia v moči (U-Cd) zamestnancov podniku prekračujú stanovené limity a predstavujú vysoké riziko neskorších chronických účinkov na zdravie zamestnancov. Na základe tohto zistenia, nastala potreba zaoberať sa vzniknutým problémom, ktorý je v Českej republike unikátny ako expozíciou kadmia, tak i počtom desiatok exponovaných osôb v sledovanom závode.

Autori sa zamerali na sledovanie zmien U-Cd u pracovníkov podniku na výrobu nikel-kadmiových batérií. Cieľom štúdie bolo zhodnotiť efektívnosť organizačno-hygienických preventívnych opatrení a zároveň analyzovať vplyv doplnku stravy z Chlorella kessleri a preparátu s obsahom vitamínov a minerálov na hladiny kadmia v moči u exponovaných pracovníkov.

SÚBOR A METODIKA

Štúdia sa uskutočnila od 1. februára 2013 do 1. februára 2014. Sledovaný súbor tvorilo 16 náhodne vybraných pracovníkov z toho 9 žien a 7 mužov. Priemerný vek osôb bol 50,2 ± 1,5 (x ± SD) s priemernou dĺžkou expozície od 7 do 33 rokov. Traja pracovníci boli fajčiari a 8 pracovníkov žilo v blízkosti podniku na výrobu nikel-kadmiových batérií.

Podnik, sa nachádza v centre menšej obce na severovýchode Českej republiky a má vyše 80 zamestnancov. Pracovné procesy sú plne automatizované, prevažnú časť zastúpenia zamestnancov tvoria ženy. Chod fabriky je zabezpečený na tri zmeny. Z hľadiska legislatívnych preventívnych opatrení, ktoré sa viažu na expozíciu Cd, podnik spĺňal všetky potrebné podmienky. To znamená, že koncentrácie Cd v pracovnom ovzduší neprekračovali stanovený prípustný expozičný limit, odsávanie kadmiového prachu fungovalo podľa predpisov a na pracovisku boli dostupné osobné ochranné prostriedky. Napriek týmto skutočnostiam, retrospektívna analýza BET U-Cd u pracovníkov v riziku oxidu kademnatého indikovala zvýšené hladiny, a preto bolo nevyhnutné vykonať ďalšie preventívne opatrenia.

Štúdia bola zahájená vo februári 2013, kedy sa v rámci pracovno-lekárskej prehliadky uskutočnilo prvé vyšetrenie BET U-Cd. Potom došlo v podniku ku zmenám v školení bezpečnosti práce. Podnikový bezpečnostný technik spolu s poskytovateľom PLS oboznámili pracovníkov o ich zvýšených hodnotách kadmia v moči a z toho vyplýva­júceho rizika poškodenia zdravia. Zamestnancom sa zdôraznila nutnosť každodenného umývania vlasov, častého holenia tváre u mužov, dôkladnej očisty rúk a tváre hlavne pred jedlom, ako aj denná výmena bielizne a pracovných odevov. Zároveň každý fajčiar bol informovaný o zvýšenom riziku ohrozenia zdravia v porovnaní s nefaj­čiarom. Zásadnou organizačnou zmenou s cieľom znížiť prašnosť, bolo zavedenie umývania podlahy vo výrobných halách po popoludňajšej zmene (predtým len po skončení rannej zmeny). Všetky tieto preventívne opatrenia sa zamestnancom zdôrazňovali aj v minulosti počas pravidelných školení bezpečnosti práce, avšak compliance nebola dostatočná. Z tohto dôvodu sa v rámci nových organizačno-hygienických zmien zaviedli okrem štandardne vykonávaných školení o bezpečnosti práce, priebežné kontroly compliance zamestnancov na pracovisku prostredníctvom bezpečnostného technika, ktorý bezprostredne zaisťoval i nápravu prípadných nedostatkov. Organizačno-hygienické preventívne opatrenia sa vykonávali u všetkých pracovníkov podniku. Ich efekt sme hodnotili porovnaním BET vykonaného v rámci periodickej pracovno-lekárskej prehliadky vo februári 2013 pred začiatkom opatrení (U-Cd 2/2013) a mimoriadnym BET v júli 2013 (U-Cd 7/2013).

Následne sme v druhej časti štúdie sledovali obsah U-Cd vzhľadom na užívanie doplnkov stravy. Zo 16 participujúcich zamestnancov vytvoril poskytovateľ PLS náhodným výberom s ohľadom na reprezentatívnosť BET U-Cd dve skupiny. Jedna skupina zamestnancov začala užívať preparát z Chlorella kessleri a druhá preparát s vitamínmi a minerálmi. Tieto doplnky stravy zvolil poskytovateľ PLS na základe dostupných údajov o znižovaní Cd v organizme. Preparáty zamestnanci užívali od septembra do novembra, podľa schémy uvedenej v tabuľke 1. Vzhľadom na to, že všetky finančné prostriedky na výživové doplnky poskytovalo vedenie podniku a rozpočet bol obmedzený, do štúdie nemohlo byť zaradených viac osôb. Zároveň časový interval medzi testovaním účinnosti organizačno-hygienických opatrení a začatím terapie doplnkami stravy závisel od dohody zamestnávateľa s dodávateľom. Účinok podávania doplnkov stravy sme hodnotili porovnaním U-Cd z júla s hladinami mimoriadneho BET z decembra 2013 (U-Cd 12/2013) po ukončení podávania preparátov. Štúdiu sme uzavreli vo februári 2014, keď sa vykonal posledný BET (U-Cd 2/2014) v rámci periodických pracovno-lekárskych prehliadok (obr. 1).

Harmonogram priebehu štúdie

Ďalšie doplnkové údaje o sledovaných pracovníkoch sme získali z ich zdravotnej dokumentácie, ktorú nám poskytol poskytovateľ PLS podniku.

Pre laboratórne vyšetrenie kadmia v moči sa od zamestnancov podniku zozbieral ranný moč. Prvé vzorky sa analyzovali súčasne v niekoľkých laboratóriách v Českej republike. Na základe porovnania výsledkov sme si pre ďalšie vyšetrovanie zvolili laboratórium, ktorého výsledky boli najbližšie k referenčnému laboratóriu v Belgicku (centrála podniku), čo bolo hlavnou požiadavkou vedenia podniku. U-Cd sa analyzovalo pomocou GT-AAS Absorpčnej atómovej spektrometrie s elektrotermickou atomizáciou a vo vzorke sa stanovovali koncentrácie kadmia v jednotkách [μg . g^-1 kreatinínu].

Nakoľko BET sú legislatívne stanovené ako nevyhnutná súčasť pracovno-lekárskej starostlivosti o pracovníkov v expozícii kadmia, pre odber moču nebol nutný súhlas etickej komisie. Napriek tomu, že doplnky stravy vyberal priamo poskytovateľ PLS, ich užívanie bolo pod jeho dohľadom a preparáty nemali deklarované žiadne vedľajšie účinky, všetci pracovníci podpísali informovaný súhlas.

Pre štatistické testovanie rozdielov sme použili párový Wilcoxonov a Krustalov Wallisov test, pretože hladiny U-Cd nemali parametrické rozloženie. Významnosť rozdielov sme hodnotili na hladine p < 0,05. Pre grafické znázornenie sme použili bodové grafy XY a boxové grafy (v boxe je vyznačený medián, dolná hranica boxu je 25. percentil, horná hranica 75. percentil, samostatné body vyznačujú odľahlé hodnoty).

VÝSLEDKY

Na začiatku sledovania bol medián BET U-Cd (U-Cd 2/2013) v celom súbore 10,6 µg Cd . g^-1 kreatinínu. Hodnotu U-Cd > 5 µg Cd . g^-1 vykazovalo 12 pracovníkov (tab. 2).

Po 6 mesiacoch od implementácie organizačno-hygienických opatrení v podniku sme zaznamenali v súbore štatisticky významný pokles kadmia v moči (p < 0,001), a to približne na polovicu východiskovej hodnoty. Navyše, hodnotu U-Cd < 5 µg Cd . g^-1 kreatinínu malo 14 pracovníkov (viď tab. 2).

Pred začiatkom užívania doplnku z Chlorella kes­sleri (U-Cd 7/2013) bol v tejto skupine medián U-Cd na úrovni 6,2 µg Cd . g^-1 kreatinínu. V skupine užívajúcej vybrané vitamíny a minerály bola iniciálna úroveň mediánu U-Cd pred užívaním doplnkov 5 µg Cd . g^-1 kreatinínu. Po trojmesačnom užívaní došlo v oboch skupinách k štatisticky významnému poklesu U-Cd (p < 0,001), a to v skupine z  Chlorella kessleri na hladinu 1,5 µg Cd.g^-1 kreatinínu a v skupine s vitamínmi a  minerálmi na 1,0 µg Cd . g^-1 kreatinínu. V účinnosti jednotlivých podávaných preparátov sme nezistili štatisticky významný rozdiel (p > 0,05) – viď tab. 2.

Dynamika U-Cd počas celej doby sledovania súboru ukázala, že hoci sa U-Cd hodnoty po organizačno-hygienických opatreniach a aj po užívaní doplnkov stravy v súbore znížili, zanechanie doplnkov stravy spôsobilo opätovný nárast hladín U-Cd na hodnoty pred ich užívaním (obr. 2).

DISKUSIA

Naša štúdia sa zameriava na sledovanie zmien expozičných koncentrácií Cd v moči u pracovníkov podniku na výrobu nikel-kadmiových batérií počas implementácie organizačno-hygienických opatrení a terapie doplnkami stravy.

Osoby vystavené v pracovnom prostredí chemickému faktoru Cd majú očakávane vyššie koncentrácie kovu v telesných tekutinách, v porovnaní s bežne exponovanou populáciou [2, 5, 9]. Nami sledovaný súbor takisto vykazoval počas sledovania vyššie hodnoty U-Cd v porovnaní s environmentálne exponovanou českou populáciou z rovnakej oblasti [25]. Skupina 73 darcov krvi z lokality troch okresov severnejšej časti Slovenska vo veku 38,6 ± 8,5 rokov (x ± SD), ktorí nikdy nepracovali v riziku toxických kovov, mala zistený nízky obsah U-Cd 0,79±0,12 µg  Cd . g^-1 kreatinínu [4].

Medián U-Cd na začiatku sledovania bol 10,6 µg Cd . g^-1 kreatinínu, čo sú pomerne vysoké iniciačné hladiny v porovnaní s výsledkami predchádzajúcich štúdií uskutočnených v podobnom výrobnom sektore [5, 9]. Napriklad štúdia uskutočnená v podniku na výrobu nikel-kadmiových batérií uvádza na začiatku sledovania medián U-Cd 5,1 µg Cd . g^-1 kreatinínu [9]. Považujeme za potrebné podotknúť, že v tejto štúdií boli na začiatku sledovania prekročené prípustné expozičné koncentrácie pre Cd v pracovnom prostredí, zatiaľ čo v našom prípade podnik preukázal, že limitné hodnoty pre kvalitu pracovného ovzdušia boli splnené. Hladiny U-Cd podobné tým, ktoré uvádza spomínaná štúdia na začiatku svojho sledovania, sme zaznamenali na našej vzorke až po implementácii organizačno-hygienických opatrení. To poukazuje na nedostatočnú compliance pracovníkov a nedodržiavanie preventívnych opatrení, ako aj na význam priebežných kontrol zamestnancov priamo na pracovisku. Aj keď legislatíva vyžaduje špecifické technicko-organizačné preventívne opatrenia, ktorých implementácia je v podnikoch neustále kontrolovaná, ich compliance samotnými zamestnancami je nevyhnutným predpokladom pre minimalizáciu expozície [6].

V súčasnosti viacero experimentálnych štúdií považuje hladiny minerálov v organizme ako silný determinant absorpcie kadmia [7, 8, 12, 16, 18, 21, 29]. Bezprostredne po aplikácií preparátu s obsahom vitamínov a minerálov sme v našej vzorke zaznamenali pokles U-Cd. Je však dôležité uvedomiť si, že štúdia sa sústreďuje na sledovanie biomarkerov expozície a nie účinku. Z tohto dôvodu sa musí tento pokles interpretovať veľmi opatrne. Keďže aplikácia doplnkov stravy v pracovnom prostredí nie je veľmi častá, naše výsledky možno analogicky interpretovať populáciou fajčiarov, nakoľko ich expozícia sa približuje tej pracovnej [10]. Omen et al. v svoje štúdií uvádza, že suplementácia β-karoténom v kombinácii s inými vitamínmi má u fajčiarov, napriek tvrdeniam experimentálnych štúdií, paradoxne negatívny dopad na incidenciu a mortalitu karcinómu pľúc [19]. Na druhej strane, iná štúdia s podobným zložením mikronutrientov zaznamenala redukciu incidencie karcinómu prostaty [27]. Čo sa týka užívania zinku, protektívny účinok na pečeň sa preukázal, len v prípade, že sa prijímal v dostatočnom množstve [21]. Ak sa preparát podáva od začiatku expozície, je možná istá redukcia oxidatívneho stresu [18].

U pracovníkov, ktorí užívali doplnok stravy z Chlorella kessleri sme zaznamenali pokles hladín U-Cd. Táto zmena expozičných hladín by mohla byť vysvetlená tým, že užívanie preparátu mohlo mať za následok inhibíciu absorpcie Cd v tráviacom trakte a zároveň mohlo nastať jeho vyššie vylučovanie stolicou [23].

Štúdia sa zameriavala na sledovanie biomarkeru expozície Cd, a teda hladiny U-Cd. Napriek tomu, že U-Cd sa v epidemiologických štúdiách bežne používa ako ukazovateľ dlhodobej expozície [24], viaceré faktory, ako je napríklad vek, pohlavie, fajčenie či pracovná pozícia môžu tento ukazovateľ ovplyvniť [26]. V našom prípade treba preto interpretovať pokles U-Cd bezprostredne po ukončení užívania doplnkov stravy (U-Cd 12/2013) veľmi opatrne, nakoľko hodnoty U-Cd môžu v tomto čase reflektovať ešte len účinnosť zavedených organizačno-hygienických opatrení. Účinok podávaných preparátov sa mohol prejaviť až pri finálnom BET (U-Cd 2/2014), kde boli hladiny U-Cd totožné s BET pred začiatkom užívania doplnkov (U-Cd 7/2013).

Medzi limitácie našej štúdie patrí malý súbor sledovaných pracovníkov, krátky čas sledovania, neproporcionálne rozdelenie z hľadiska pohlavia či fajčenia ako aj striedanie pracovníkov na pracovných pozíciách v rôznom stupni rizika Cd. Vzhľadom na to, že štúdia sa uskutočnila v reálnych podmienkach závodu na výrobu nikel-kadmiových batérií, domnievame sa, že jej výsledky sú prínosné najmä z hľadiska možnosti ich bezprostredného uplatnenia v praxi. Zároveň sme pri výbere súboru zohľadnili to, aby dostatočne odrážal bežnú rutinu práce ako aj zloženie zamestnancov v takomto podniku. Koniec koncov, podstatná časť sledovaných pracovníkov po intervenciách dosiahla bezpečnú hladinu z hľadiska možného negatívneho dopadu na zdravie [1].

ZÁVER

Naša štúdia poukázala na to, že samotné legislatívne stanovené preventívne opatrenia pre pracovné prostredie neposkytujú zamestnancom dostatočnú ochranu zdravia, v prípade, že nie je zabezpečená compliance zo strany samotných zamestnancov. Ako najbezpečnejšia a najmenej finančne nákladná z hľadiska minimalizácie expozície Cd sa v tomto prípade javí prevencia prostredníctvom organizačných zmien, ktorá je zameraná na správanie sa zamestnancov a dohľad nad compliance. Expozíciu kadmiom treba však v prvom rade ovplyvňovať pozitívnymi zmenami životného štýlu, ako je zanechanie fajčenia, prijatie správnych stravovacích návykov, a to predovšetkým dostatočný príjem ovocia a zeleniny ako prirodzených zdrojov antioxidantov a stopových prvkov.

Uvedené výsledky predstavujú východiskový bod pre vytváranie a zdokonaľovanie efektívnosti preventívnych opatrení na pracoviskách v riziku a tiež dôležitý podklad pre ďalší výskum v tejto oblasti.

Poďakovanie

Za podporu pri realizácií tejto štúdie by sme chceli poďakovať celému management podniku na výrobu nikel-kadmiových batérií, predovšetkým pani Žanete Světlíkovej, ktorá nám poskytla všetky informácie týkajúce sa výrobných procesov. Vďaka patrí tiež bezpečnostnému technikovi pánovi Ing. Zdeněkovi Opatrnému za poskytnutie informácií ohľadom bezpečnosti práce na pracovisku.

Do redakce došlo dne 22. 1. 2019.

Do tisku přijato dne 8. 2. 2019.

Adresa pro korespondenci:

Mgr. Miroslava Sovičová

Ústav verejného zdravotníctva JLF UK Martin

Univerzita Komenského Bratislava

Malá Hora 11149/4B

036 01 Martin

Slovenská republika

e-mail: duranova31@uniba.sk