INTRODUCTION: Antimony (Sb) is a silver-white, brittle metalloid with low thermal and electrical conductivity. Its primary oxidation states are III and V. In nature, it occurs as a sulfide (stibnite) and an oxide (valentinite), while anthropogenic sources of the metalloid originate from industrial activities. Antimony trioxide (Sb₂O₃) is used in the construction sector to reduce the toxicity of hexavalent chromium in cement. However, exposure to antimony can lead to respiratory irritation, multi-organ damage, and some of its compounds are suspected carcinogens. Arsenic (As), also a metalloid, is highly toxic and exists in several allotropic forms, including the metallic gray variant. Its main oxidation states are the same as those of antimony. Arsenic can originate from natural sources (minerals and groundwater) or anthropogenic activities (industries, pesticides) and is a well-known carcinogen, particularly for the skin, lungs, and bladder. Occupational exposure to metalloids can be assessed through environmental and biological monitoring techniques, while its control relies on collective or individual preventive measures and health surveillance of exposed workers. In Italy, there is no established occupational exposure limit for antimony, whereas the ACGIH recommends a TLV-TWA of 0.5 mg/m³ and 0.2 mg/m³ for antimony trioxide. For arsenic, Legislative Decree 81/08 sets an occupational exposure limit value (OELV) of 0.010 mg/m³. PURPOS OF THE STUDY: The study aimed to assess occupational exposure to antimony and arsenic among workers in the Research and Development laboratory of a company manufacturing construction materials (mortars, plasters, paints, and installation products). This evaluation was conducted through environmental monitoring following the detection of levels exceeding regulatory limits in biological monitoring carried out as part of occupational health surveillance. METHODOLOGY: The study analysed the occupational exposure to antimony and arsenic in a group of 12 workers, divided into three similar exposure groups (SEGs): "Quality Control Operators" (3 subjects), "Analytical Chemistry Operators" (3 subjects), and "Inorganic Compounds Operators" (6 subjects). An additional laboratory worker from the "Organic Compounds" sector, where there is no exposure to antimony and arsenic, was included as a control. Sampling was conducted following the standardized methodologies outlined in Legislative Decree 81/08 (Annex XLI), and the quantitative determination of metalloids was performed according to the OSHA 125-G analytical method. Personal samplers, placed in each sector near the workers' respiratory pathways, monitored exposure throughout the entire work shift (7–8 hours). RESULTS AND DISCUSSION: The results indicated negligible exposure levels for both metalloids, with concentrations significantly below the reference limit values and, in most cases, below the analytical limit of quantification (LOQ). Total urinary arsenic concentrations exceeding the biological limit values (BLV) were attributed to non-occupational sources, primarily the ingestion of arsenobetaine present in fish, crustaceans, and rice. These sources can only be assessed through the determination of arsenic species excreted in urine, an analysis performed exclusively by specialized laboratories. In contrast, personal environmental monitoring remains a more reliable tool for the periodic assessment of occupational exposure, as it is less influenced by external variables and more accessible than species-specific analyses of biological arsenic.

INTRODUZIONE: L’antimonio (Sb) è un metalloide bianco-argenteo, fragile, con bassa conducibilità termica ed elettrica. I suoi principali stati di ossidazione sono III e V. Si trova in natura come solfuro (stibnite) e ossido (valentinite), mentre le fonti antropiche del metalloide derivano dalle attività industriali. Il triossido di antimonio (Sb₂O₃) viene impiegato nel settore edilizio per ridurre la tossicità del cromo esavalente nei cementi. Tuttavia, l’esposizione all’antimonio può causare irritazione respiratoria, danni multiorgano, e alcuni suoi composti sono sospetti cancerogeni. L’arsenico (As), anch’esso metalloide, è altamente tossico e presenta diverse forme allotropiche, tra cui quella grigio metallico. I suoi principali stati di ossidazione sono i medesimi dell’antimonio. L’arsenico può derivare da processi naturali (minerali e acque sotterranee) o da attività antropiche (industrie, pesticidi) ed è un noto cancerogeno per pelle, polmoni e vescica. L'esposizione occupazionale ai metalloidi può essere valutata mediante tecniche di monitoraggio ambientale e biologico, mentre il suo controllo avviene attraverso misure di prevenzione collettiva o individuale e la sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti. In Italia non esiste un limite di esposizione occupazionale per l’antimonio, mentre l’ACGIH raccomanda un TLV-TWA di 0,5 mg/m³ e di 0,2 mg/m³ per il triossido di antimonio. Per l’arsenico, invece, il D. Lgs 81/08 stabilisce un VLEP di 0,010 mg/m³. SCOPO DELLA TESI: Lo studio ha avuto l’obiettivo di valutare l’esposizione occupazionale ad antimonio e arsenico dei lavoratori di un laboratorio Ricerca e Sviluppo di un'azienda produttrice di materiali edili (malte, intonaci, pitture e prodotti per la posa), mediante monitoraggio ambientale, in seguito al riscontro, nell’ambito della sorveglianza sanitaria, di livelli di arsenico urinario totale, in alcuni casi, superiori ai valori limite biologici. MATERIALI E METODI: Lo studio ha analizzato l'esposizione professionale ad antimonio e arsenico di un gruppo di 12 lavoratori suddivisi in tre gruppi ad esposizione similare (SEG): "Operatori Controllo Qualità" (3 soggetti), "Operatori Chimica Analitica" (3 soggetti) e "Operatori Composti Inorganici" (6 soggetti). È stato incluso nello studio un ulteriore lavoratore di laboratorio, "Composti Organici”, dove non vi è esposizione ad antimonio e arsenico, come controllo. I campionamenti sono stati eseguiti secondo le metodiche standardizzate del D. Lgs 81/08 (Allegato XLI); la determinazione quantitativa dei metalloidi è stata effettuata in accordo con la metodica analitica OSHA 125-G. I campionatori personali, posizionati in ciascun settore vicino alle vie respiratorie dei lavoratori, hanno effettuato il monitoraggio per l'intera durata del turno di lavoro (7-8 ore). RISULTATI E DISCUSSIONE: I risultati hanno evidenziato livelli di esposizione trascurabili per entrambi i metalloidi, con concentrazioni ampiamente inferiori ai valori limite a cui si è fatto riferimento e, nella maggior parte dei casi, al limite di quantificazione analitico (LOQ). Le concentrazioni di arsenico urinario totale superiori ai valori limite biologici (VLB) sono state attribuite a fonti non occupazionali, principalmente all’ingestione di arsenobetaina presente in pesce, crostacei e riso, valutabili solo attraverso la determinazione delle specie di arsenico escrete nelle urine, analisi effettuata solo da centri specializzati. Il monitoraggio ambientale personale, al contrario, si conferma come uno strumento più affidabile per la valutazione periodica dell’esposizione lavorativa, essendo meno influenzato da variabili esterne e più accessibile rispetto alle analisi specie-specifiche dell’arsenico biologico.

ESPOSIZIONE OCCUPAZIONALE AD ANTIMONIO E ARSENICO NELLA PRODUZIONE DI MATERIALI EDILI: IL MONITORAGGIO AMBIENTALE

COLMAN, STEFANO
2022/2023

Abstract

INTRODUCTION: Antimony (Sb) is a silver-white, brittle metalloid with low thermal and electrical conductivity. Its primary oxidation states are III and V. In nature, it occurs as a sulfide (stibnite) and an oxide (valentinite), while anthropogenic sources of the metalloid originate from industrial activities. Antimony trioxide (Sb₂O₃) is used in the construction sector to reduce the toxicity of hexavalent chromium in cement. However, exposure to antimony can lead to respiratory irritation, multi-organ damage, and some of its compounds are suspected carcinogens. Arsenic (As), also a metalloid, is highly toxic and exists in several allotropic forms, including the metallic gray variant. Its main oxidation states are the same as those of antimony. Arsenic can originate from natural sources (minerals and groundwater) or anthropogenic activities (industries, pesticides) and is a well-known carcinogen, particularly for the skin, lungs, and bladder. Occupational exposure to metalloids can be assessed through environmental and biological monitoring techniques, while its control relies on collective or individual preventive measures and health surveillance of exposed workers. In Italy, there is no established occupational exposure limit for antimony, whereas the ACGIH recommends a TLV-TWA of 0.5 mg/m³ and 0.2 mg/m³ for antimony trioxide. For arsenic, Legislative Decree 81/08 sets an occupational exposure limit value (OELV) of 0.010 mg/m³. PURPOS OF THE STUDY: The study aimed to assess occupational exposure to antimony and arsenic among workers in the Research and Development laboratory of a company manufacturing construction materials (mortars, plasters, paints, and installation products). This evaluation was conducted through environmental monitoring following the detection of levels exceeding regulatory limits in biological monitoring carried out as part of occupational health surveillance. METHODOLOGY: The study analysed the occupational exposure to antimony and arsenic in a group of 12 workers, divided into three similar exposure groups (SEGs): "Quality Control Operators" (3 subjects), "Analytical Chemistry Operators" (3 subjects), and "Inorganic Compounds Operators" (6 subjects). An additional laboratory worker from the "Organic Compounds" sector, where there is no exposure to antimony and arsenic, was included as a control. Sampling was conducted following the standardized methodologies outlined in Legislative Decree 81/08 (Annex XLI), and the quantitative determination of metalloids was performed according to the OSHA 125-G analytical method. Personal samplers, placed in each sector near the workers' respiratory pathways, monitored exposure throughout the entire work shift (7–8 hours). RESULTS AND DISCUSSION: The results indicated negligible exposure levels for both metalloids, with concentrations significantly below the reference limit values and, in most cases, below the analytical limit of quantification (LOQ). Total urinary arsenic concentrations exceeding the biological limit values (BLV) were attributed to non-occupational sources, primarily the ingestion of arsenobetaine present in fish, crustaceans, and rice. These sources can only be assessed through the determination of arsenic species excreted in urine, an analysis performed exclusively by specialized laboratories. In contrast, personal environmental monitoring remains a more reliable tool for the periodic assessment of occupational exposure, as it is less influenced by external variables and more accessible than species-specific analyses of biological arsenic.
2022
ANTIMONY AND ARSENIC OCCUPATIONAL EXPOSURE: ENVIRONMENTAL MONITORING IN THE INDUSTRIAL PRODUCTION OF CONSTRUCTION MATERIALS
INTRODUZIONE: L’antimonio (Sb) è un metalloide bianco-argenteo, fragile, con bassa conducibilità termica ed elettrica. I suoi principali stati di ossidazione sono III e V. Si trova in natura come solfuro (stibnite) e ossido (valentinite), mentre le fonti antropiche del metalloide derivano dalle attività industriali. Il triossido di antimonio (Sb₂O₃) viene impiegato nel settore edilizio per ridurre la tossicità del cromo esavalente nei cementi. Tuttavia, l’esposizione all’antimonio può causare irritazione respiratoria, danni multiorgano, e alcuni suoi composti sono sospetti cancerogeni. L’arsenico (As), anch’esso metalloide, è altamente tossico e presenta diverse forme allotropiche, tra cui quella grigio metallico. I suoi principali stati di ossidazione sono i medesimi dell’antimonio. L’arsenico può derivare da processi naturali (minerali e acque sotterranee) o da attività antropiche (industrie, pesticidi) ed è un noto cancerogeno per pelle, polmoni e vescica. L'esposizione occupazionale ai metalloidi può essere valutata mediante tecniche di monitoraggio ambientale e biologico, mentre il suo controllo avviene attraverso misure di prevenzione collettiva o individuale e la sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti. In Italia non esiste un limite di esposizione occupazionale per l’antimonio, mentre l’ACGIH raccomanda un TLV-TWA di 0,5 mg/m³ e di 0,2 mg/m³ per il triossido di antimonio. Per l’arsenico, invece, il D. Lgs 81/08 stabilisce un VLEP di 0,010 mg/m³. SCOPO DELLA TESI: Lo studio ha avuto l’obiettivo di valutare l’esposizione occupazionale ad antimonio e arsenico dei lavoratori di un laboratorio Ricerca e Sviluppo di un'azienda produttrice di materiali edili (malte, intonaci, pitture e prodotti per la posa), mediante monitoraggio ambientale, in seguito al riscontro, nell’ambito della sorveglianza sanitaria, di livelli di arsenico urinario totale, in alcuni casi, superiori ai valori limite biologici. MATERIALI E METODI: Lo studio ha analizzato l'esposizione professionale ad antimonio e arsenico di un gruppo di 12 lavoratori suddivisi in tre gruppi ad esposizione similare (SEG): "Operatori Controllo Qualità" (3 soggetti), "Operatori Chimica Analitica" (3 soggetti) e "Operatori Composti Inorganici" (6 soggetti). È stato incluso nello studio un ulteriore lavoratore di laboratorio, "Composti Organici”, dove non vi è esposizione ad antimonio e arsenico, come controllo. I campionamenti sono stati eseguiti secondo le metodiche standardizzate del D. Lgs 81/08 (Allegato XLI); la determinazione quantitativa dei metalloidi è stata effettuata in accordo con la metodica analitica OSHA 125-G. I campionatori personali, posizionati in ciascun settore vicino alle vie respiratorie dei lavoratori, hanno effettuato il monitoraggio per l'intera durata del turno di lavoro (7-8 ore). RISULTATI E DISCUSSIONE: I risultati hanno evidenziato livelli di esposizione trascurabili per entrambi i metalloidi, con concentrazioni ampiamente inferiori ai valori limite a cui si è fatto riferimento e, nella maggior parte dei casi, al limite di quantificazione analitico (LOQ). Le concentrazioni di arsenico urinario totale superiori ai valori limite biologici (VLB) sono state attribuite a fonti non occupazionali, principalmente all’ingestione di arsenobetaina presente in pesce, crostacei e riso, valutabili solo attraverso la determinazione delle specie di arsenico escrete nelle urine, analisi effettuata solo da centri specializzati. Il monitoraggio ambientale personale, al contrario, si conferma come uno strumento più affidabile per la valutazione periodica dell’esposizione lavorativa, essendo meno influenzato da variabili esterne e più accessibile rispetto alle analisi specie-specifiche dell’arsenico biologico.
ANTIMONIO
ARSENICO
ESPOSIZIONE
MONITORAGGIO
AMBIENTALE
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