Формальдегид (Е240)
Название “формальдегид” хотя бы раз в жизни слышал каждый человек. Вещество имеет широкий спектр применения – от мебельного производства до пищевой промышленности, и потребитель ежедневно сталкивается с ним, даже не догадываясь об этом факте. Формальдегиду присвоено кодовое обозначение “Е240”, раньше его называли муравьиным альдегидом или альдегидом муравьиной кислоты, а на международном уровне он имеет название “метаналь”. Эта добавка, хотя и присутствует в классификациях пищевых добавок, именно в продуктах питания применяться не может из-за своей высокой канцерогенности и сильного негативного влияния на организм человека. Тем не менее, недобросовестные производители не всегда готовы отказаться от этого мощного консерванта и антисептика.
Свойства вещества и механизм его получения
Формальдегид относится к гомологическому ряду алифатических альдегидов. В своём нормальном состоянии это бесцветный газ с резким раздражающим запахом. В составе формальдегида могут быть примеси муравьиной кислоты, различных полимеров и метанола. В воде и спиртах вещество обладает хорошей растворимостью. Именно водный раствор формальдегида называется формалином и часто применяется в медицинских целях. Также добавка Е240 может полимеризоваться, иногда произвольно, приобретая твёрдую форму и переходя в триоксан, полиформальдегид, параформальдегид или тетраоксан. При температуре 19,2 градуса Цельсия вещество начинает закипать, а при 118 градусах Цельсия – плавиться. 435 градусов – температура самовоспламенения.
Именно из-за склонности к полимеризации в промышленной сфере его применяют чаще в виде растворов – водных (до 10%) или спиртовых (в 10-процентном спирте до 37%), либо связанным в соединениях в виде параформальдегида или гексаметилентетрамина. Последние подвергаются разведению и реакции с кислотой, в результате чего и выделяется формальдегид.
Промышленное получение добавки происходит в лабораторных условиях путём окисления метанола или метана. Реакции проходят при повышенном давлении, высокой температуре и с использованием катализаторов.
По состоянию на 2015-2016 годы, в мире было произведено около 8,8 миллиона тонн формальдегида. Около 38 процентов объёма всего метанола в мире расходуется для этой цели. Большая часть выработки приходится на страны Европы и Соединённые Штаты Америки. Лидерами в этой отрасли являются компании Dynea, Nexion Specialty Chemicals, BASF.
Добавка Е240 ценится как мощный консервант и антисептик, способный уничтожать значительное количество видов патогенных микроорганизмов и их споры, тем самым увеличивая срок хранения продуктов.
Формальдегид в природе
Достаточно опасное и токсичное вещество метаналь встречается в живой природе. Элемент является одним из компонентов процесса метаболизма, так как связан с обменом производных тетрагидрофолиевой кислоты в организме. При этом в теле человека он обезвреживается посредством окисления, после чего выводится почками.
Кроме того, метаналь присутствует и в атмосфере, особенно высока его концентрация над крупными городами. Существует несколько источников его появления в воздухе:
- фотохимические реакции метана в слоях атмосферы;
- пожары в городах, лесах, на торфяных болотах;
- бытовые и промышленные свалки;
- выделение формальдегида из материалов, его содержащих (например, плит ДСП);
- выбросы предприятий, которые работают с веществом.
После дождей, а также зимой концентрация формальдегида в воздухе природным образом снижается.
В естественной среде вещество усваивается метанотрофными бактериями, которые обитают в водоёмах и почвах.
Табачный дым, некоторые виды натуральных вин, овощей и фруктов, пиво и коньяки также могут выделять метаналь в окружающую среду.
Добавка Е240 – в помощь человеку
Ещё в 20-м веке значительная часть формальдегида потреблялась пищевой промышленностью. На сегодняшний день баланс сдвинулся в сторону химической отрасли: его применяют для производства различных видов смол (фенолоформальдегидных, меламиноформальдегидных и других). Смолы, в свою очередь, используются как элемент для изготовления древесностружечных и древесноволокнистых плит, фенопластов и аминопластов, шлифовальных материалов, лаков, клеев, покрытий и грунтовок.
Многие химикаты, например, уротропин, этриол, пентаэритрит, также производятся на основе метаналя.
Несмотря на строгие запреты, некоторые корпорации пищевой отрасли по-прежнему выпускают продукты с добавкой Е240 в составе, например:
- колбасы;
- сосиски;
- сыры;
- копчёности;
- рыбные и мясные консервы.
В России около 10 лет назад ещё было разрешено использование Е240 как пеногасителя и антисептика в процессе переработки сахарной свеклы, а также для изготовления дрожжей.
Формалин – вещество, широко применяемое в медицине и биологии: из-за того, что раствор обладает свойством свёртывания белка, с его помощью осуществляют консервацию биологического материала, дезинфицирующую обработку поверхностей и инструментов.
Существуют лекарственные препараты с формальдегидом в таких формах:
В средствах личной гигиены консервант Е240 присутствует как компонент, не позволяющий развиваться патогенной микрофлоре. Его можно обнаружить в шампунях, гелях для душа, моющих средствах. С этой же целью может применяться в косметике, средствах по уходу за ногтями, товарами для полости рта.
С помощью формальдегида происходит дубление желатина для производства киноплёнки.
Особенности тары для хранения добавки Е240
Формальдегид чаще всего транспортируют и хранят в виде раствора, а не газа. Для этих целей используют стеклянную посуду, например, бутыли, а также бочки и цистерны из нержавеющей стали. Для некоторых металлов формальдегид становится причиной образования коррозии, и этот факт нужно учитывать при выборе материала упаковки для него.
Нормативные требования выделения вещества из различных материалов
Международное сообщество урегулировало вопрос нормирования эмиссии паров формальдегида в отношении формальдегидосодержащих элементов, определив три класса требований безопасности такой эмиссии: Е1, Е2, Е3. Например, для мебели установлен самый строгий класс требований Е1 – то есть при изготовлении материалов для её производства количество метаналя не может превышать 10 мг на 100 г сухого сырья для России, или 8 мг для Европы, соответственно, и выделение отравляющих паров должно быть незначительным.
Высокое содержание формальдегидных смол в таких материалах как древесностружечные и древесноволокнистые плиты, обуславливает их большую прочность, но и сильную токсичность. Сегодня производители мебели предлагают потребителям ещё один вариант исходных материалов – МДФ или древесноволокнистые плиты средней плотности. Содержание опасных смол в них не превышает норму за счёт некоторой специфики процесса производства.
Предельно допустимое количество метаналя в воздухе также регламентировано нормами международного сообщества и каждого конкретного государства. Например, требования для России установлены Гигиеническими нормативами. В них указано, что разовая концентрация для населённых пунктов не должна превышать 0,035 мг на 1 кубический метр воздуха, а допустимая среднесуточная концентрация не может быть более 0,003 мг на 1 кубический метр.
Воздействие на человека: отравление формальдегидом и другие опасности
По результатам исследований Всемирной организации здоровья, добавка Е240 вообще не может никак соприкасаться с пищевыми продуктами, так как обладает сильным токсическим, аллергическим и онкогенным действием. Пары формальдегида влияют на слизистые носоглотки таким образом, что в них начинают образовываться злокачественные опухоли. Кроме того, метаналь негативно воздействует и на кровь, из-за чего может развиваться анемия и лейкозы.
Смертельная доза формальдегида для человека – половина чайной ложки водного раствора.
Кроме того, при постоянном вдыхании паров формальдегида из воздуха, например, при курении, у человека могут развиваться симптомы отравления, которые имеют хронический характер: тошнота, головная боль, слабость, апатия, ухудшение зрения, тремор конечностей.
Добавка крайне опасна для детей, беременных и кормящих женщин, астматиков и аллергиков, а также людей, которые страдают от заболеваний дыхательных органов. Впрочем, и для полностью здоровых обладателей крепкого организма формальдегид и его пары очень вредны.
Добавка Е240, формальдегид или метаналь все ещё находится в международных классификациях пищевых добавок, хотя использовать её для приготовления продуктов питания категорически запрещено почти во всех странах мира. Сильный канцероген, аллерген и токсин способен сильно подорвать здоровье не только через еду, но и посредством использования мебели и различных химикатов, в которых он содержится. Формальдегидовые смолы, хотя и используются в химической промышленности повсеместно, тоже не являются безопасными для человека.
Источник
Опасность формальдегида для здоровья человека
Синонимы формальдегида — формалин, метиловый альдегид, метиленоксид, метаналь, муравьиный альдегид. Его эмпирическая формула — НСНО. При комнатной температуре это бесцветный газ с резким, раздражающим запахом, различимым с концентрации примерно 0,5 млн-1. Коммерческий формалин представляет собой 37—50 % водный раствор формальдегида, содержащий до 15 % метанола в качестве ингибитора полимеризации.
а) Источник. Формальдегид представляет собой соединение с высокой реактивной способностью, широко применяющееся в медицине, чаще как дезинфицирующее средство, консервант для биологических тканей и сырье для химического синтеза. Он повсеместно присутствует в окружающей среде как компонент дымов и фотохимического смога. Его используют для производства феноло-, меламино- и мочевиноформальдегидных смол (применяются для аппретирования тканей, т. е. придания им жесткости и несминаемости, производства лаков, клеев, литейных форм, мипоры и т. п.), синтетического каучука, пигментов, полиформальдегидных конструкционных пластмасс и волокон, пигментов и т. д.
В медицине формальдегид служит дезинфицирующим средством, антисептиком, дезодорантом, фиксатором тканей и бальзамирующим веществом. Согласно данным ведомств по гигиене труда, среди всех производственных помещений его концентрация выше всего в больничных секционных. Сильно загрязнена им атмосфера на предприятиях по производству пластмасс, красителей, текстиля, удобрений, бумаги, в литейных и дубильных цехах. В быту он может выделяться из древесно-стружечных плит, газовых конфорок и ковровых изделий. Выделению формальдегидных паров из содержащих его материалов способствуют жара и влага. Такое загрязнение атмосферы в домах-трейлерах приводило к головным болям, раздражению органов дыхания и кожи. Пенополиуретан (поролон) выделяет формальдегид при горении.
Мипора — это широко применяемый тепло- или звукоизоляционный пенопласт, производимый из мочевиноформальдегидной смолы, обработанной другими химикатами. В зависимости от температуры, влажности и присутствия кислот формальдегид может выделяться как во время производства мипоры, так и при ее разложении. Это служит его источником в жилых домах: средний уровень формальдегида в новых постройках с мипоровой изоляцией составляет 0,049 млн»»1 по сравнению с 0,034 млн-1 в контрольных зданиях.
Однако за 1—3 года эксплуатации этот уровень снижается до контрольных величин. Относительно вреда мипоры для здоровья ясности нет: исследования, продемонстрировавшие симптоматику у пациентов с экспозицией к этому материалу, методологически недостаточно строги, чтобы делать вывод о наличии причинно-следственной связи.
— Сигареты. Формальдегид — один из основных побочных продуктов в процессах горения, в том числе при курении табака. Он поглощается человеком как при «активном», так и при «пассивном» курении. Концентрация формальдегида в сигаретном дыме колеблется от 1,5 до 1,95 млн-1. Суммарная суточная доза, получаемая курильщиком, варьирует от 188 до 2400 мкг. Сигареты или «косяки» с марихуаной пропитывают формальдегидом из-за его якобы галлюциногенного эффекта.
В одном случае проглатывание двух сигарет с такой пропиткой привело к энцефалопатии, острому некрозу скелетных мышц, отеку легких и коме.
б) Острая токсичная доза формальдегида:
— Прием внутрь. После приема внутрь 4 унций (около 115 мл) формалина одни взрослые умирали, другие выживали. Вероятно, средняя летальная доза для взрослых составляет 1 — 2 унции. Смерть может наступить в течение 3 ч; если человек жив спустя 48 ч, он обычно выздоравливает.
Прием формалина внутрь чреват обширным коррозивным повреждением пищеварительного тракта, циркуляторным шоком, метаболическим ацидозом, дыхательной и острой почечной недостаточностью в сочетании с высоким плазменным уровнем муравьиной кислоты (главного метаболита формальдегида) и гиперлактатемией. Повышается также концентрация метанола в крови.
В таблице ниже обобщена связь между дозой принятого внутрь формальдегида и реакцией человека.
— Ингаляция. Стандарты и рекомендации. OSHA установило для формальдегида ПДК в 1 млн-1 как средневзвешенное по времени значение для 8-часовой экспозиции и 2 млн-1 как максимальную концентрацию для 15-минутного контакта. ПДК, принятые NIOSH, составляют соответственно 0,016 млн-1 и 0,1 млн-1. ACGIH считает формальдегид возможным канцерогеном для человека и рекомендует ПДК 1 млн-1 (1,5 мг/м3) как средневзвешенный по времени уровень при 8-часовой экспозиции и 2 млн-1 (3 мг/м3) при кратком воздействии. Даже непродолжительный контакт с этим веществом ослабляет восприятие его запаха, поэтому последний не считается надежным критерием присутствия в воздухе формальдегидных паров.
Многие люди уже при уровне ниже 1 млн-1 страдают от раздражения конъюнктивы (0,01—0,05 млн»‘) и легких (0,03—3 млн-1). Однако исследование с контролем действия газообразного формальдегида (концентрация не выше 3 млн-1) на пациентов с подозрением на индуцированную им астму не показало уменьшения объема форсированного выдоха за 1 с или обострения астматических симптомов. Эффекты хронической экспозиции к низким дозам остаются неясными, однако не исключена ее опасность, поскольку формальдегид является канцерогеном для подопытных животных и мощным сенсибилизирующим агентом. Экспозиция к уровням выше 10 млн-1 приводит к сильному раздражению дыхательных путей и одышке.
— Действие на кожу. Жидкость с концентрацией формальдегида выше 300 млн-1 может вызвать клиническое раздражение кожи. При более низких концентрациях у некоторых людей он связывается с белками эпидермиса (например, клеток Лангерганса), образуя комплекс гаптен — белок, способный сенсибилизировать Т-лимфоциты. Последующая экспозиция вызывает реакцию гиперчувствительности замедленного типа (аллергический контактный дерматит).
в) Клиника отравления формальдегидом:
— Острая ингаляция. Формальдегид — умеренный по силе сенсорный раздражитель и мощный сенсибилизатор. Чувствительность людей к нему широко варьирует. Хотя в жилых домах его концентрация обычно слишком низка, чтобы вызвать симптоматику, выделение формальдегида из мипоры иногда приводит к головным болям, риниту и одышке. При уровнях 1—4 млн-1 формальдегид сильно раздражает слизистые оболочки, вызывая жжение и слезотечение. Для некоторых он является мощным аллергеном, приводящим к астме и дерматиту. Экспозиция к уровням 5—30 млн-1 часто вызывает кашель, боль в груди, одышку и стридор.
— Прием внутрь. Быстро развиваются тяжелые коррозионные поражения пищеварительного тракта и системные эффекты. Воспаление и изъязвление полости рта, пищевода и желудка приводят к сильной боли в животе, диарее и рвоте; возможно образование стриктур. Быстрое превращение формальдегида в муравьиную кислоту обусловливает тяжелый ацидоз. Не исключены такие осложнения, как кома, гипотензия, почечная недостаточность и апноэ.
— Хронические эффекты формальдегида. Рак. Формальдегид является мутагеном и канцерогеном для лабораторных животных, однако его связь с профессиональным раком не ясна. У крыс вдыхание формальдегида концентрацией 6—15 млн-1 вызывает плоскоклеточные карциномы носовых проходов при одновременном воздействии хлористого водорода. Формальдегид приводит к внутриклеточным повреждениям ДНК бронхиального эпителия. У мужчины в возрасте 57 лет после 25 лет профессиональной экспозиции к этому веществу развился ллоскоклеточный рак носовой полости. Однако в двух британских исследованиях по гигиене труда статистически значимый рост заболеваемости раком носовой полости и легких при работе с формальдегидом не подтвержден, хотя частота рака легких в таких условиях и была выше.
Эти работы касались 7716 человек, занятых на связанном с формальдегидом производстве с 1965 по 1982 г. Американское ретроспективное исследование с участием 256 работников, занимавшихся изготовлением аппретированной формальдегидом одежды, не выявило у них рака носовых ходов, хотя наблюдалось повышение заболеваемости раком полости рта и множественной миеломой. Ретроспективное исследование смертности от карцином носовой полости и околоносовых пазух в Дании показало небольшое ее повышение (относительный риск 2,3 против 2,2) у мужчин, подвергавшихся профессиональной экспозиции к формальдегиду. Озабоченность раздражающим действием и канцерогенным потенциалом паров формальдегида породила предложение запретить мипоровую изоляцию.
Впоследствии Пятый окружной аппеляционный суд США (Новый Орлеан) отклонил этот запрет на том основании, что Комиссия по безопасности потребительских продуктов не сумела доказать рост риска раковых заболеваний, связанный с выделением формальдегида из мипоры. Несмотря на широкое применение формальдегида, точных эпидемиологических данных о его канцерогенности для человека пока нет. Окончательные выводы в этом плане требуют обследования более крупных выборок пациентов и более продолжильного наблюдения.
Формальдегид способен, соединяясь с хлористым водородом, образовывать мощный легочный канцероген бис(хлорметил)-эфир. Однако исследования по гигиене труда показывают, что это соединение вряд ли образуется, если и формальдегид, и хлористый водород присутствуют в концентрациях ниже принятых ПДК.
Предварительные данные Национального института рака США по смертности бальзамировщиков и работников похоронных услуг наводят на мысль об увеличении у них злокачественных новообразований лимфатической и кроветворной систем. Однако для исключения артефактической корреляции необходимы дополнительные исследования.
— Легочная патология. На сегодняшний день нет доказательств того, что продолжительная экспозиция к формальдегиду на производстве приводит к необратимому хроническому обструк-тивному заболеванию легких. Формальдегид раздражает дыхательные пути и может вызвать острое уменьшение объема форсированного выдоха за 1 с у лиц с аллергической патологией легких. Это соединение поглощается главным образом в верхних дыхательных путях, однако курение и вынужденное дыхание ртом могут перенести содержащие формальдегид частицы и в нижние отделы трахеобронхиального дерева. Эпидемиологическое исследование работников похоронных услуг, контактирующих с формальдегидом, не продемонстрировало у них значимого роста заболеваемости хроническим бронхитом или снижения функциональных показателей легких.
— Сенсибилизация. Неоднократная экспозиция к формальдегиду может вызвать у некоторых людей сенсибилизацию, которая проявится через несколько дней, недель или месяцев после первого контакта. Будет возникать раздражение глаз или верхних дыхательных путей’при концентрации формальдегида, слишком низкой, чтобы вызвать симптомы у большинства людей. Реакция бывает довольно тяжелой, с отеком, зудом, стридором и стеснением в груди.
— Гемодиализ. Пациенты, находящиеся на поддерживающем гемодиализе, почти всегда анемичны. Хотя главный механизм развития анемии — неадекватное образование эритроцитов, часто наблюдается и сокращение срока их жизни. Не исключено, что присутствие формальдегида в системе фильтрования воды индуцирует специфическое нарушение в метаболизме больных, ведущее к быстрому истощению резервов АТФ. Случайное попадание формальдегида в организм при гемодиализе чревато серьезными нарушениями, включая припадки, генерализованную эритему, остановку сердца и анафилактический шок.
— Анти-N-подобные антитела. Пациенты, находящиеся на гемодиализе, подвергаются хроническому воздействию следовых количеств формальдегида, остающихся в диализаторе при его стерилизации формалином. Эритроциты характеризуются фенотипами MN, аналогичными системе АВО. Нормальное соотношение фенотипов ММ, NN и MN приближается к 25:25:50 %. Только у 25 % населения могут образовываться анти-N-антитела. Экспозиция к формальдегиду иногда приводит к появлению анти-N-подобных антител, вероятно, в результате реакции с растворенной формой формальдегида метиленгликолем. Такие антитела наблюдаются и после экспозиции к гипохлориду натрия.
— Нейропсихические изменения. Сообщалось, что как профессиональная, так и непрофессиональная экспозиция к формальдегиду сопровождается нарушениями памяти, сна и перепадами настроения (неуравновешенностью). Однако многие такие исследования проведены методом нерандомизированного сбора данных.
г) Аналитические методы диагностики отравления формальдегидом. Разработана аналитическая схема, позволяющая специфически количественно определять формальдегид и глутаровый альдегид в одной пробе путем их разделения с помощью жидкостной хроматографии высокого разрешения. Для объема воздуха 5 л предел выявления формальдегида составляет 0,05 мл/м3, а для глутарового альдегида — 0,02 мл/м 3 .
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Источник