ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Сопоставление аморфного и кристаллического кремнезема. Влияние размеров частиц

- В реальных условиях производства силикоз, включая фиб­роз легких, вызывается не состоящей из частиц аморфного кремнезема пылью, но скорее всего кварцевой пылью. Однако в многочисленных исследованиях брались частицы разных раз­меров, но не учитывалось их кристаллическое или аморфное состояние.

Тщательное сравнение порошков кварца, кристобалита, три - димита и плавленого кварцевого стекла, имевших во всех слу­чаях одни и те же размеры частиц (в основном 1—4 мкм) и одинаковые удельные поверхности, было проведено Кингом и др. [321]. Пылевидные препараты вводились в виде суспен­зии в легкие крыс, после чего наблюдалось развитие силикоза. Все формы кремнезема вызывали легочный фиброз. Однако воздействия, оказываемые аморфным (плавленым) кремнезе­мом, оказались наименее тяжелыми. Кварц и кристобалит при­мерно в равной степени вызывали типичные симптомы силикоза. Такой же порядок фиброгенной активности был установлен Ингльбрехтом и Нагельшмидтом [322]. Штобер [323а] сделал заключение, что существует не очень большое различие между образцами аморфного кварцевого стекла и кварца в возникно­вении силикоза при некоторых определенных экспериментальных условиях, если брались частицы равного размера. Эта точка зрения была поддержана исследованиями, проведенными in vitro Бауманом и Раше [3236], которые продемонстрировали значительное различие в биологической активности кристалли­ческого кварца с чистой поверхностью и точно такого же квар­цевого порошка, на котором был осажден слой аморфного крем - незема. Кристаллическая поверхность оказалась токсичной по отношению к культуре клеток альвеолярных макрофагов собаки, тогда как аморфная кремнеземная поверхность оставалась по существу инертной. Были использованы частицы трех размеров: 0,6; 1,2 и 2,0 мкм, а толщина аморфного слоя, осажденного на кристаллической поверхности, составляла всего три или четыре молекулярных слоя.

С практической точки зрения существует очень немного ус­ловий, когда аморфный кремнезем (кварцевое стекло) мог бы содержать опасные для человека частицы размером 1—4 мкм. Почти все аморфные кремнеземные пылевидные образцы со­стоят из частиц, величиной по крайней мере на два порядка меньше. С другой стороны, почти все кремнеземные пыли с ча­стицами размером 1—4 мкм, встречающиеся в промышленных условиях, являются кристаллическими, как правило кварцевыми.

Таким образом, можно констатировать, что на практике аморфные кремнеземы не вызывают силикоза. Кроме того, даже при введении поправки на различие в размерах частиц необхо­димо учитывать, что кварцевая поверхность (и особенно триди - митовая) более фиброгенна, чем поверхность аморфного крем­незема.

Как было показано Шеперсом [324] и Клостеркёттером [325], пирогенный порошок, состоящий из аморфных кремне­земных частиц субмикронного размера, обычно представляю­щих собой агрегаты, составленные из первичных частиц коллоид­ного размера, не вызывал силикоза. Контрольные исследования по введению кремнезема респираторным путем крысам и кро­ликам показали, что имели место раздражения и бронхиальные осложнения, но не развивался фиброз, и все животные верну­лись в нормальное состояние после окончания испытаний. Осаж­денный аморфный кремнезем также не был фиброгенным, [326].

Действительно опасными являются частицы твердых образ­цов кристаллического кремнезема в любой форме (за исклю­чением стишовита) с размерами 5,0—0,5 мкм. Еще меньшие частицы кристаллического кремнезема (0,05—0,5 мкм) могут оказаться даже более опасными, но эксперименты с ними, по - видимому, не проводились. Возможно, что описанные в литера­туре случаи значительно более высокой силикозной активно­сти коэсита (размер частиц менее 0,5 мкм) по сравнению с ак­тивностью частиц кварца (размером 1—3 мкм) были обуслов­лены меньшим размером частиц коэсита [327а].

Дал^е наиболее мелкие частицы порошков аморфного крем­незема могут временно вызывать узелковые формы пневмоко - ниоза; например, для пирогенного аэросила максимальный допу­стимый уровень концентрации кремнеземной пыли в атмосфере рабочих помещений составляет 1 мг/м3 [3276].