Hygiene and SanitationHygiene and SanitationГигиена и санитария0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman63869510.47470/0016-9900-2021-100-12-1391-1396OCCUPATIONAL HEALTHМЕДИЦИНА ТРУДАExternal exposure levels and fluoride content in the urine of workers at aluminium electrolysisУровни внешней экспозиции и содержание фторидов в моче работников при электролизе алюминияhttps://orcid.org/0000-0001-8740-3133ShayakhmetovSalim F.ШаяхметовСалим Файзыевич
Russian Federation

MD, PhD, DSci., professor, leading researcher of the Laboratory of analytical ecotoxicology and biomonitoring of the East-Siberian institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation.

e-mail: salimf53@mail.ru

Доктор мед. наук, профессор, вед. науч. сотр. Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований, 6657827, Ангарск.

e-mail: salimf53@mail.ru

salimf53@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7848-6432MerinovAlexey V.МериновА. В.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0002-0876-2304LisetskayaLyudmila G.ЛисецкаяЛ. Г.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0002-9772-0199MeschakovaNina M.МещаковаН. М.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0003-2536-1550RukavishnikovVictor S.РукавишниковВ. С.
Russian Federation
East-Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»23122021100121391139625102024Copyright ©; 2024, Shayakhmetov S.F., Merinov A.V., Lisetskaya L.G., Meschakova N.M., Rukavishnikov V.S.Copyright ©; 2024, Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В., Лисецкая Л.Г., Мещакова Н.М., Рукавишников В.С.2024Shayakhmetov S.F., Merinov A.V., Lisetskaya L.G., Meschakova N.M., Rukavishnikov V.S.Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В., Лисецкая Л.Г., Мещакова Н.М., Рукавишников В.С.https://journals.eco-vector.com/0016-9900/article/view/638695

Introduction. In the context of large-scale modernization and intensification of aluminium production, it becomes relevant to assess the actual fluoride loads and the main factors that determine the occupational exposure of workers to fluorides for health risk analysis. 

Materials and methods. Monitoring studies of the content of hydrofluoride and aerosols of fluoride salts in the air of electrolysis shops were carried out with traditional and modernized technologies for producing aluminium and fluorine in urine in 108 workers of the primary professions and 35 people in the control group. Determination of the concentration of fluorides was carried out by photometric methods, and fluorine in urine — by ionometric methods. 

Results. The total concentration of fluoride compounds in the air of the modernized shops was 1.4-2.1 times lower than the values in traditional shops. The fluoride content in the urine of workers in these workshops ranged from 0.8 to 4.7 mg/l, 1.1-6.7 times higher than the level of the control group and 1.1-2.3 times the limit value of the biological exposure index. The highest external and internal fluoride loads and associated health risks are found in workers who maintain electrolyzers and anodes. A closer, noticeable (r = 0.644) correlation was found between the content of fluoride in urine and the levels of gaseous hydrofluoride in the air, indicating its predominant effect on workers compared to other determinants (total concentration of fluorides, seniority and age). 

Conclusion. The studies’ results indicate a high additional informative value and reliability of biomonitoring of fluoride in urine, which, combined with analysis of air pollution with fluorides, provides a completely objective assessment of the risk of exposure to workers. The presence of high levels of hydrofluoride in the air of electrolysis shops creates a higher occupational health risk for workers.

Contribution:

Shayakhmetov S.F. — the concept and design of the study, writing a text;

Merinov A.V. — collection and processing of material, statistical processing; 

Lisetskaya L.G. — collection and processing of material;

Meshchakova N.M. — a collection of literature data;

Rukavishnikov V.S. — editing the article.

All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement. Financing of the work was carried out at the expense of funds allocated for the state assignment of the East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research.

Received: August 2, 2021 / Accepted: November 25, 2021 / Published: December 30, 2021

Введение. В условиях широкомасштабной модернизации и интенсификации производства алюминия становится актуальной оценка реальных фтористых нагрузок и основных факторов, определяющих профессиональное воздействие фторидов на работников для анализа риска для здоровья.

Материалы и методы. Выполнены мониторинговые исследования содержания гидрофторида и аэрозолей фтористых солей в воздухе электролизных цехов при традиционной и модернизированной технологиях получения алюминия, а также фтора в моче у 108 работников основных профессий и 35 человек контрольной группы. Определение концентрации фторидов проводили фотометрическим, а фтора в моче  ионометрическим методами.

Результаты. Суммарные концентрации фтористых соединений в воздухе модернизированных цехов были в 1,4–2,1 раза ниже значений в традиционных цехах. Содержание фтора в моче у работников данных цехов составляло от 0,8 до 4,7 мг/л, превышая в 1,1–6,7 раза уровень контрольной группы и в 1,1–2,3 раза предельное значение биологического индекса экспозиции. Наибольшие внешние и внутренние нагрузки фторидов и связанный с ним риск для здоровья обнаружены у работников, занятых обслуживанием электролизёров и анодов. Выявлена более тесная заметная (r = 0,644) корреляционная связь между содержанием фтора в моче и уровнями газообразного гидрофторида в воздухе, свидетельствующая о его преобладающем воздействии на работников по сравнению с другими детерминантами (суммарная концентрация фторидов, стаж, возраст).

Заключение. Результаты проведённых исследований свидетельствуют о высокой дополнительной информативной ценности и надёжности биомониторинга содержания фтора в моче, который в сочетании с анализом загрязнённости воздуха фторидами даёт полную объективную оценку риска воздействия на работников. Наличие высоких уровней гидрофторида в воздушной среде электролизных цехов формирует более высокий профессиональный риск нарушения здоровья работников.

Участие авторов:

Шаяхметов С.Ф. — концепция и дизайн исследования, написание текста;

Меринов А.В. — сбор материала и обработка данных, статистическая обработка;

Лисецкая Л.Г. — сбор материала и обработка данных;

Мещакова Н.М. — сбор данных литературы;

Рукавишников В.С. — редактирование.

Все авторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Работа выполнена в рамках средств, выделяемых для выполнения государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ.

Поступила: 02.08.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 30.12.2021

hydrofluoridefluoride saltsworking area airurinealuminium productionгидрофторидфтористые соливоздух рабочей зонымочапроизводство алюминияSokur O.V., Chebotarev A.G., Duryagin I.N. The current state of working conditions and occupational morbidity of employees of aluminum production enterprises. Metallurg. 2020; (2): 8–12. (in Russian)Сокур О.В., Чеботарев А.Г., Дурягин И.Н. Современное состояние условий труда и профессиональной заболеваемости работников предприятий получения алюминия. Металлург. 2020; (2): 8-12Radon K., Nowak D., Heinrich-Ramm R., Szadkowski D. Respiratory health and fluoride exposure in different parts of the modern primary aluminum industry. Int. Arch. Occup. Environ. Health. 1999; 72(5): 297–303. https://doi.org/10.1007/s004200050378Radon K., Nowak D., Heinrich-Ramm R., Szadkowski D. Respiratory health and fluoride exposure in different parts of the modern primary aluminum industry. Int. Arch. Occup. Environ. Health. 1999; 72(5): 297-303. https://doi.org/10.1007/s004200050378Taiwo O.A., Sircar K.D., Slade M.D., Cantley L.F., Vegso S.J., Rabinowitz P.M., et. al. Incidence of asthma among aluminum workers. J. Occup. Environ. Med. 2006; 48(3): 275–82. https://doi.org/10.1097/01.jom.0000197876.31901.f5Taiwo O.A., Sircar K.D., Slade M.D., Cantley L.F., Vegso S.J., Rabinowitz P.M., et. al. Incidence of asthma among aluminum workers. J. Occup. Environ. Med. 2006; 48(3): 275-82. https://doi.org/10.1097/01.jom.0000197876.31901.f5Zhovtyak E.P., Fedorov A.A., Likhacheva E.I., Ryabko E.V., Gromov A.S. Biologic markers of exposure to and effects of fluorine compounds in workers engaged into aluminium industry. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2010; (2): 20–3. (in Russian)Жовтяк Е.П., Федоров А.А., Лихачева Е.И., Рябко Е.В., Громов А.С. Биомаркеры экспозиции и эффекта действия фтористых соединений у рабочих алюминиевой промышленности. Медицина труда и промышленная экология. 2010; (2): 20-3.Roslyy O.F., Likhacheva E.I. Medicine of Labor for Electrolytic Aluminum Production [Meditsina truda pri elektroliticheskom poluchenii alyuminiya]. Ekaterinburg; 2011. (in Russian)Рослый О.Ф., Лихачева Е.И. Медицина труда при электролитическом получении алюминия. Екатеринбург: Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий; 2011.Shaaban L.H., Zayet H.H., Aboufaddan H.H., Elghazally S.A. Respiratory hazards: clinical and functional assessment in aluminum industry workers. Egypt. J. Chest Dis. Tuberc. 2016; 65(2): 537–43. https://doi.org/10.1016/j.ejcdt.2016.01.004Shaaban L.H., Zayet H.H., Aboufaddan H.H., Elghazally S.A. Respiratory hazards: clinical and functional assessment in aluminum industry workers. Egypt. J. Chest Dis. Tuberc. 2016; 65(2): 537-43. https://doi.org/10.1016/j.ejcdt.2016.01.004Saha A., Mukherjee A.K., Ravichandran B. Musculoskeletal problems and fluoride exposure: A cross-sectional study among metal smelting workers. Toxicol. Ind. Health. 2016; 32(9): 1581–8. https://doi.org/10.1177/0748233714568477Saha A., Mukherjee A.K., Ravichandran B. Musculoskeletal problems and fluoride exposure: A cross-sectional study among metal smelting workers. Toxicol. Ind. Health. 2016; 32(9): 1581-8. https://doi.org/10.1177/0748233714568477Seixas N.S., Cohen M., Zevenbergen B., Cotey M., Carter S., Kaufman J. Urinary fluoride as an exposure index in aluminum smelting. AIHAJ. 2000; 61(1): 89–94. https://doi.org/10.1080/15298660008984520Seixas N.S., Cohen M., Zevenbergen B., Cotey M., Carter S., Kaufman J. Urinary fluoride as an exposure index in aluminum smelting. AIHAJ. 2000; 61(1): 89-94. https://doi.org/10.1080/15298660008984520Guo Z., Yuhua H.E., Zhu O. Study on neurobehavioral function of workers occupationally exposed to fluoride. Ind. Health. Occup. Dis. 2001; 27(6): 346–8.Guo Z., Yuhua H.E., Zhu O. Study on neurobehavioral function of workers occupationally exposed to fluoride. Ind. Health. Occup. Dis. 2001; 27(6): 346-8.Barnard C.G., McBride D.I., Firth H.M., Herbison G.P. Assessing individual employee risk factors for occupational asthma in primary aluminium smelting. Occup. Environ. Med. 2004; 61(7): 604–8.https://doi.org/10.1136/oem.2003.009159Barnard C.G., McBride D.I., Firth H.M., Herbison G.P. Assessing individual employee risk factors for occupational asthma in primary aluminium smelting. Occup. Environ. Med. 2004; 61(7): 604-8. https://doi.org/10.1136/oem.2003.009159Martinotti I., Foà V., Cirla P.E. Assessment of exposure to fluorine and health effects in the production of aluminum. G. Ital. Med. Lav. Ergon. 2012; 34(3): 665–6. (in Italian)Martinotti I., Foà V., Cirla P.E. Assessment of exposure to fluorine and health effects in the production of aluminum. G. Ital. Med. Lav. Ergon. 2012; 34(3): 665-6. (in Italian)Susheela A.K., Mondal N.K., Singh A. Exposure to Fluoride in Smelter Workers in a Primary Aluminum Industry in India. Int. J. Occup. Environ. Med. 2013; 4(2): 61–72.Susheela A.K., Mondal N.K., Singh A. Exposure to Fluoride in Smelter Workers in a Primary Aluminum Industry in India. Int. J. Occup. Environ. Med. 2013; 4(2): 61-72.TLVs and BEIs Based on the Documentation of the Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents and Biological Exposure Indices. ACGIN. Cincinnati; 2020.Chashchin V.P., Sidorin G.I., Frolova A.D., Lukovnikova L.V., Skhodkina N.I. Biologic monitoring in evaluating risk of occupational intoxications development. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2004; (12): 1–4. (in Russian)Чащин В.П., Сидорин Г.И., Фролова А.Д., Луковникова Л.В., Сходкина Н.И. Биомониторинг в оценке риска развития профессиональных интоксикаций. Медицина труда и промышленная экология. 2004; (12): 1-4Manno M., Viau C., Cocker J., Colosio C., Lowry L., Mutti A., et al. Biomonitoring for occupational health risk assessment (BOHRA). Toxicol. Lett. 2010; 192(1): 3–16. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2009.05.001Manno M., Viau C., Cocker J., Colosio C., Lowry L., Mutti A., et al. Biomonitoring for occupational health risk assessment (BOHRA). Toxicol. Lett. 2010; 192(1): 3-16. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2009.05.001Zaytseva N.V., Zemlyanova M.A., Chashchin V.P., Gudkov A.B. Scientifiic principles of use of biomarkers in medico-ecological studies (review). Ekologiya cheloveka. 2019; (9): 4–14. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-9-4-14 (in Russian)Зайцева Н.В., Землянова М.А., Чащин В.П., Гудков А.Б. Научные принципы применения биомаркеров в медико-экологических исследованиях (обзор литературы). Экология человека. 2019; (9): 4-14. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-9-4-14Shilov V.V., Markova O.L., Kuznetsov A.V. Biomonitoring of influence of harmful chemicals on the basis of the modern biomarkers. Literature review. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(6): 591–6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-6-591-596 (in Russian)Шилов В.В., Маркова О.Л., Кузнецов А.В. Биомониторинг воздействия вредных химических веществ на основе современных биомаркеров. Обзор литературы. Гигиена и санитария. 2019; 98(6): 591-6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-6-591-596Jelinić J.D., Nola I.A., Udovicić R., Ostojić D., Zuskin E. Exposure to chemical agents in aluminium potrooms. Med. Lav. 2007; 98(5): 407–14.Jelinić J.D., Nola I.A., Udovicić R., Ostojić D., Zuskin E. Exposure to chemical agents in aluminium potrooms. Med. Lav. 2007; 98(5): 407-14