Початок статті

Оскільки токсичні речовини у великих концентраціях дуже небезпечні для організму людини, їх вміст нормується. Такі норми встановлені для продуктів живлення, води, повітря та ін. Для прикладу наведемо показники допустимої кількості міграції речовин з тари та посуду у продукти харчування (див. табл. 2). Даний показник допустимих кількостей міграції хімічних речовин є основними критерієм оцінки при проведенні санітарно-хімічних досліджень продукції, призначеної для використання у контакті з продуктами живлення, вологість яких перевищує 15%.

Таблиця 2. Допустимі кількості міграції(ДКМ) важких металів[4].

Речовина	ДКМ, мг/дм3	Гранично допустима кількість речовини в воді, мг/дм3*	Клас небезпеки
Залізо (Fe)	0,3	-	-
Берилій (Be)	0,0002	-	1
Алюміній (Al)	0,5	-	2
Вольфрам (W)	0,05	-	2
Кадмій (Cd)	0,001	-	2
Кремній (Si)	-	10	2
Молібден (Mo)	0,25	-	2
Сурма (As)	0,05	-	2
Ніобій (Nb)	-	0,01	2
Свинець (Pb)	0,03	-	2
Срібло (Ag)	-	0,05	2
Стибій (Sb)	-	0,05	2
Ванадій (V)	0,1	-	3
Манган (Mn)	0,1	-	3
Мідь (Сu)	1	-	3
Нікель (Ni)	0,1	-	3
Олово (Sn)	-	2	3
Титан (Ti)	0,1	-	3
Хром (Cr3+, Cr6+)	0,1	-	3
Цинк (Zn)	1	-	3
Кобальт (Co)	0,1	-	2

У ЄС для нормування міграції нікелю у 1998 році введено в дію стандарт EN 1811 «Стандартный метод выхода никеля из продуктов, предназначенных к нахождению в прямом и продолжительном контакте с кожей». Даний стандарт регламентує допустиму міграцію нікелю у величині 0,5 µг/см² в тиждень(мікрограм на сантиметр квадратний в тиждень)[8].

Нажаль зараз не існує чіткої нормативної бази яка б регулювала допустимі кількості міграції токсичних речовин саме з ювелірних сплавів. Відповідно не існує і обмежувальних значень гранично допустимої концентрації токсичних речовин у ювелірних сплавах. Така ситуація значно ускладнює характеристику безпеки використання ювелірних виробів. Але базуючись на практичних дослідженнях все ж таки можна дати характеристику безпеки використання ювелірного виробу.

Показники допустимої міграція токсичних речовин ми використаємо далі для порівняння.

3. Експериментальне дослідження виробів з дорогоцінних металів

Для наглядного відображення складу сплавів нами було проведено декілька досліджень зразків ювелірних виробів за допомогою енергодисперсійного рентгено-флуоресцентного спектрометра Quan X.

Перелік зразків:

1. срібна монета (1924 року виготовлення, 9 грам)
2. срібний ланцюжок (1815 року виготовлення)
3. золотий перстень оздоблений штучним рубіном 583 проби
4. срібна сільниця(1871 року виготовлення)
5. срібна сережка

Таблиця 3. Результати аналізів досліджуваного зразка: срібна монета

Таблиця 4. Результати аналізів досліджуваного зразка: срібний ланцюжок

Таблиця 5. Результати аналізів досліджуваного зразка: золотий перстень

За результатами дослідження встановлено, що даний сплав відповідно до ГОСТ 6835-80 «Золото и золотые сплавы. Марки» відноситься до марки ЗлСрМ 583-80. Домішки заліза перебувають у межах норми.

Таблиця 6. Результати аналізів досліджуваного зразка: срібна сільниця

Таблиця 7. Результати аналізів досліджуваного зразка: срібна сережка

З таблиць 3-7 видно, що окрім основних компонентів у сплавах міститься досить багато домішок. Якісний склад домішок в основному складається з кадмію, свинцю та заліза.

Таблиця 8. Вага зразків та кількісний склад домішок

Отже, з результатів таблиці 8 ми можемо зробити висновок про кількість домішок у ювелірних виробах.

Таблиця 9. Добові потреби організму людини в металах, вміст у досліджуваних зразках, ГДК_%

Але в порівнянні з кількістю даних металів в організмі людини – вона на декілька порядків вища. Деякі домішки взагалі токсичні для організму.

4. Роль шкіри у процесі проникнення шкідливих речовин в організм людини

Особливість ювелірних виробів є те, що вони безпосередньо контактують с шкірою людини майже цілодобово, впродовж довго часу. Одяг, взуття, інші предмети не контактують зі шкірою людини так довго і так тісно, як ювелірні вироби – браслет, перстень, сережки, ланцюжок, стоматологічний протез.

Шкіра людини – вельми складний за своєю морфологічною будовою орган людини, що виконує багатопрофільні функції. Жоден орган тіла не перевершує шкіру по широті фізіологічних і патологічних процесів. Шкіра людини є найбільшим органом. Вона складає приблизно 16-18% загальної ваги тіла, а її площа її поверхні досягає 2 м². Тому недивно, що на шкідливих виробництвах другим шляхом (після інгаляційного) по значущості надходження екзогенних речовин в організм людини є всмоктування через незахищені шкірні покриви. Увага до шкіри як можливому шляху надходження шкідливих речовин в організм людини особливо зросло останнім часом. У "хімічному" оточені людини з'явилися численні синтетичні засоби, застосування яких на виробництві і в побуті майже завжди неминуче пов'язано з порушенням природного механізму самовідновлення шкірного покриву.

Шкіра, що є трьохкомпонентною системою, нерозривно пов'язана зі всіма внутрішніми органами людини.

Шкіра складається з трьох шарів(див. рис.3):

1. Епідерміс (зовнішній шар)
2. Дерма (власне шкіра – середній)
3. Підшкірна жирова клітковина (внутрішній)

Рис.3. Будова шкірної тканини

В епідермісі містяться чутливі нервові закінчення. Рецептори (термо-, механо-, барорецептори, больові рецептори) – не зібрані в окремий орган чуття, а розсіяні по всій шкірі. Густота розташування шкірних рецепторів не скрізь однакова. Особливо велика кількість рецепторів знаходиться на кінцівках рук.

Дерма (власне шкіра) – щільна сполучна тканина товщиною 4 мм. В ній виділяють сосочковий і сітчастий шари та потові залози. Потові залози – мають вигляд трубочок, що починаються щільно закрученим клубочком, вивідна протока відкривається на поверхні шкіри отвором. Клубочки обплетені капілярами, крізь стінки яких з крові у потові залози потрапляє вода з мінеральними солями, сечовиною та іншими речовинами. Так утворюється піт, який за своїм складом подібний до сечі, але значно меншої концентрації. За добу у спокої – 500 мл поту. Піт людини зазвичай має наступний склад:

• 0,5 % – хлориду натрію,
• 0,1 % – молочної кислоти,
• 0,1 % – сечовини,
• 1,0 % – розчину аміачної води[8].

Значення поту у нашому дослідженні буде описано нижче.

Шкіра постійно піддається агресивній дії "несприятливих" чинників навколишнього середовища: кліматичних, екологічних, виробничих, побутових та ін., таких, що викликають пошкодження шкірного покриву, порушення цілісності рогового шару. Як наслідок цього – шкіра стає легко проникна для шкідливих речовин. Основним призначенням шкіри, як органу, є захист організму від дії різноманітних подразнюючих зовнішніх чинників. Залежно від чинника дії, у відповідь реакцією організму є, в першу чергу, зміна стану шкірного покриву, виражена у формі запалення і направлена на зменшення ступеня даної дії. Запалення шкіри виникає унаслідок пошкоджень її тканин найрізноманітнішими агентами: механічними (травми, удари, поранення), фізичними (опіки, відмороження, опромінювання), хімічними (сильними кислотами, лугами, токсичними сполуками, поверхнево-активними речовинами), біологічними (бактеріями, грибками, вірусами). По відношенню до зовнішнього середовища всі функції шкіри можуть бути визначені як захисно-бар'єрні. Тобто такі, які грають важливу роль в підтримці цілісності організму.

Функції шкіри:

1. Являється бар’єром між зовнішнім середовищем і внутрішнім середовищем організму.
2. Захищає організм від інфекції, механічних і фізичних ушкоджень і втрати рідини. Крім того в шкірі ще є потові і сальні залози, які виділяють піт і жир, у яких містяться кислоти, що служать хімічними засобами захисту від грибів і бактерій.
3. Відіграє важливу роль у регуляції температури тіла (звуження і розширення кровоносних судин, виділення поту, на шкірі росте волосся, яке створює захист від холоду).
4. Один з органів почуттів (знаходяться фізичні рецептори, що сприймають тиск, біль, холод, тепло).
5. Один з органів виділення (з потом видаляються продукти розщеплення білків, вода, солі).
6. Місце депонування енергетичного матеріалу – жирів, а при певних умовах – води, мінеральних солей, вітамінів (особливо вітаміну D3, який тут і утворюється).
7. Виконує дихальну функцію (шкірне дихання становить 1% загального газообміну).

Природні захисно-бар'єрні функції шкіри направлені на компенсацію негативних дій чинників зовнішнього середовища. Проте пристосовність шкіри до дії зовнішніх чинників не безмежна. У разі подолання вищого порогу резистентності розвивається місцеве або загальне пошкодження шкіри, що в результаті призводить до порушень різних функцій організму.

Основні функції шкіри як органу направлені на формування бар'єрно-захисного шару і регуляцію його властивостей (у певних межах) залежно від дії зовнішніх чинників. Бар'єром для проникнення екзогенних речовин є, в основному, зовнішній шар епідермісу – роговий шар, який постійно відтворюється направленим синтезом кератину і ліпідів. При цьому верхні луски, що ороговіли унаслідок дегідратації, постійно відмирають і їх місце займають нові.

Зі всього різноманіття причин, що впливають на зміну бар'єрних властивостей шкіри, можна виділити наступні контрольовані чинники: вміст води і ліпідів в епідермісі, набухання рогового шару (гідратація) і порушення його цілісності.

Слід зазначити, що навіть незначна дія подразників значно знижує захисний-бар'єрні властивості шкіри. Зовнішнім проявом зниження захисний-бар'єрних властивостей є виникнення дерматитів, лущення шкіри, еритема і т.п. Це може спостерігатися при використанні миючих засобів, при тривалому носінні гумових рукавичок, при різкій зміні температурних режимів і вологості. Навіть при гігієнічному туалеті з використанням миючих засобів відбувається помітне зниження захисний-бар'єрних властивостей шкіри, а її проникність різко збільшується [1].

5. Середовище міграції

Проаналізуємо, яким чином хімічні елементи зі сплаву потрапляють через шкіру в організм людини. Основну роль у цьому процесі відіграє середовище де проходить процес проникнення. Введемо поняття "середовище міграції". Під ним будемо умовно вважати верхній шар поверхні виробу, проміжок між виробом і шкірою та верхній шар шкіри.

Рис. 4. Схема "середовища міграції"

Контактна поверхня - площина якою виріб безпосередньо доторкається шкіри людини. Якщо виріб не закріплений на тілі(ланцюжки, браслети), то контактною поверхнею вважають сумарну площину виробу, яка потенційно може перебувати в контакті зі шкірою.

Поверхня виробу частіше всього не є чистим сплавом, а складається з оксидів та солей складових частин сплаву – оксидно-сольова плівка. Так плівка утворюється внаслідок дії чинників зовнішнього середовища(повітря, вода, УФ-проміння) та організму людини(температура, потовиділення). Більшість ювелірних металів(Pt, Au) – інертні. Окрім Ag та Cu, що досить швидко піддаються дії навколишнього середовища. Домішки ювелірних сплавів найчастіше – досить активні метали, що вступають у взаємодію з зовнішнім середовищем і організмом швидше ніж основні компоненти. Отже оксидно-сольова плівка в більшій мірі складається з солей домішок, а не основних компонентів ювелірних сплавів.

Проміжок між виробом та шкірою людини за рахунок виділення поту заповнюється водно-сольовим розчином. Під дією цього розчину розчиняється оксидно-сольова плівка. Утворюється розчин, що здатний проникати в пори шкіри людини.

Крім цього на виріб діють сили тертя. Під час використання ювелірних виробів вони постійно рухаються по шкірі людини(сережка, ланцюжок). Це зумовлює руйнування верхнього шару виробу та пришвидшує процес міграції шкідливих речовин у шкіру людини.

6. Фактори впливу на інтенсивність міграції шкідливих речовин

Проникнення шкідливих речовин в шкіру людини залежить від так званих коефіцієнтів розподілу речовин в системі масло-вода. Вони характеризують здатність речовин долати шкірний бар'єр та надходити в кровоносну систему. Відомо, що речовини, що володіють високим коефіцієнтом розподілу (жиророзчинні; наприклад, бензин, петролейний ефір) легко проникають в клітки шкіри, але надходять в кровоносну систему в незначних кількостях. Сполуки з середнім коефіцієнтом розподілу (наприклад, бензол, етиловий ефір), що добре розчинні в жирах і володіють деякою розчинністю у воді, легко всмоктуються через шкіру і виявляються в крові у великих кількостях. І нарешті, речовини з низьким коефіцієнтом розподілу (гідрофільні, полярні, іонізовані з'єднання) володіють найменшою здатністю проникати через епідерміс в дерму і надходити в кровоносну систему[1].

За рахунок процесу всмоктування домішки з ювелірного виробу здатні приникати в шкіру людини. В залежності від коефіцієнту розподілу можливо декілька шляхів розповсюдження домішок по організму людини. Вони можуть накопичуватися в поверхневих шарах шкіри, викликаючи захворювання шкіри, або, проникаючи через мережу судин, потрапляти в різні органи, викликаючи загальне отруєння організму.

Отже, через шкіру в організм можуть проникати речовини, що добре розчиняються в жирах (вуглеводні ароматичного і жирного ряду і їх похідні, металоорганічні сполуки та ін.).

Шкідлива дія речовини, що потрапляє в організм, залежить від ряду чинників. Токсичність речовини значною мірою визначається його хімічною структурою. Велике значення має дисперсність, тобто ступінь подрібнення речовини. Чим вище дисперсність речовини, тим вона глибше і швидше здатна проникнути в товщу шкіри.

Має значення розчинність даної речовини в соках і рідинах організму, концентрація речовини, а також тривалість дії[3].

Проникненню шкідливих речовин через шкіру сприяє висока температура повітря, при якій кровообіг в шкірі значно посилюється. При високій температурі розширюються шкірні судини, збільшується виділення поту. Потовиділення підвищується при інтенсивній роботі або при підвищенні температури тіла(захисна дія організму, запальні процеси). Збільшення потовиділення та підвищення температури веде до пришвидшення процесів проникнення шкідливих речовин з зони проникнення в організм людини. Тому ми не рекомендуємо носити ювелірні вироби у сауни, бані, при інтенсивній роботі чи заняттях спортом.

Токсична дія шкідливих речовин залежить також від індивідуальних властивостей організму. Діти і підлітки, вагітні жінки у великій мірі схильні до дії шкідливих речовин [3].

7. Показник безпеки використання ювелірного виробу

Розглянувши основні фактори, що впливають на інтенсивність процесу проникнення(міграції) шкідливих речовин з ювелірного виробу в організм людини, можемо відзначити, що безпеку ювелірного виробу характеризується певним показником. Даний показник поділяється на два види: загальний та індивідуальний.

Загальний показник безпеки використання виробу(ПБВ_З) – величина, що характеризує безпеку споживання ювелірного виробу в цілому, без прив’язки до особливостей конкретного організму людини.

Індивідуальний показник безпеки використання виробу(ПБВ_І) – величина, що характеризує безпеку споживання ювелірного виробу для конкретної людини, враховуючи її індивідуальні онтогенетичні та фізіологічні особливості.

Дані показники можуть приймати значення від 0 до 100. Для наглядного відображення та порівняння значень ПБВ нами розроблена шкала безпеки ювелірних виробів.

Принцип розрахунку показника базується на тому, що будь-який виріб за всіма складовими показника може набрати від 0 до 100 одиниць. При цьому за 0 прийнято вважати абсолютно безпечний виріб, а за 100 – абсолютно небезпечний виріб.

Складовими ПБВ є основні коефіцієнти, які безпосередньо впливають на швидкість та інтенсивність процесу міграції шкідливих речовин з виробу у шкіру людини. До них відносяться наступні: площа контактної поверхні, час контакту, стан поверхні шкіри, температура, вміст шкідливих домішок.

Коефіцієнт площі контактної поверхні (kS) – відображає значення площі на якій буде проходити процес міграції шкідливих речовин у шкіру. Визначає площу зони проникнення. Залежить від площі виробу, що контактує з шкірним покривом людини, та від віги людини.

kS → max=20 min=0

де S – площа контактної поверхні

m – вага людини.

Загальна площа шкіри людини складає 1,5-2 м² та залежить від ваги людини. Маса шкіри – приблизно 500 г. Товщина шкіри в різні періоди життя і на різних ділянках тіла – від 0,5 мм(навколо очей) до 5 мм(на підошвах).

Коефіцієнт температури (kТ) – показує швидкість реакцій, що проходять у середовищі міграції. Оскільки температура тіла людини майже постійна – 36,6 ⁰С, то коефіцієнт температура залежить в основному від температури навколишнього середовища, що впливає на температуру виробу. Зниження температури навколишнього середовище відносно не вливає на температуру середовища міграції, оскільки її балансує температура тіла людини. А от підвищення температури навколишнього середовища значно впливає на температурю середовища міграції, оскільки шкіра людини не здатна охолоджувати виріб за рахунок власної температури.

Таблиця 10. Залежність температури виробу від температури навколишнього середовища

kT → max=10 min=0

Час контакту (t, години) – від цього показника залежить кількість речовин, що встигли проникнути у шкіру людини. Величини показника змінюється від 0 до 24 годин.

Вміст шкідливих речовин у виробі (Q, %) – впливає на інтенсивність процесу проникнення. Загальний відсоток усіх токсичних речовин.

Стан шкіри (Ш, 0 або 1) – впливає на процес проникнення. Якщо шкіра пошкоджена(відсутня або уражена верхня захисна оболонка), то токсичні речовини швидше проникають в організм. 0 – шкіра нормальна, 1 – шкіра пошкоджена. Пошкодження шкіри можуть виникати в наслідок дії самого виробу або інших зовнішніх подразників. Враховуються будь-які подразнення шкірного покриву. Якщо наявне пошкодження малої площі, то показник Ш вважається рівним 1.

Абсолютно безпечний виріб – це виріб який або не містить шкідливих домішок, або має нульову площу контактної поверхні з шкірою людини, або нулю вий показник часу контакту.

Проаналізувавши данні фактори можна скласти шкалу і формулу розрахунку безпеки використання ювелірного виробу.

Показник, що буде розраховуватися, має назву – відносний коефіцієнт безпеки використання ювелірного виробу.

Список використаних джерел

1. http://www.npp-oberon.ru/articles_eplan.html - "Эплан" - универсальное средство для защиты кожи

2. http://base.safework.ru/iloenc?doc&nd=857400262&nh=0&ssect=0 - ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ

3. http://mnepu.sura.ru/El_utebnik/otistca_vibrosov/SOURSE/1.htm - ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ

4. Гигиенические нормативы ГН 2.3.3.972-00 "2.3.3. Гигиена питания. Тара, посуда, упаковка, оборудование и другие виды продукции, контактирующие с пищевыми продуктами. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами"

5. Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у ґрунтах (ГОСТ 3034-84, 3210-85, 42-128-4433-87)

6. Газета АКБ Промінвестбанк, №20 (335) 24 - 30 травня 2007 «Золоті і срібні лікарі»

7. Тяжёлые металлы http://www.1os.ru/content/subs/tyzmetal

8. EN 1811 «Стандартный метод выхода никеля из продуктов, предназначенных к нахождению в прямом и продолжительном контакте с кожей».