Это исследование является первым, в котором сравниваются патология и минералогия заболевания, которое обычно называют болезнью черных легких, в разных поколениях. Это также первое научное доказательство, объясняющее, почему прогрессирующий массивный фиброз, наиболее тяжелая форма черной болезни легких, встречается чаще среди молодых работников угольной промышленности в Западной Вирджинии, Виргинии и Кентукки.

До 2005 года, когда впервые было сообщено об увеличении заболеваемости, заболеваемость черной болезнью легких снижалась с 70-х годов, когда были введены современные меры борьбы с угольной пылью. Последующие расследования показали, что число случаев заболевания "черными легкими" утроилось и что у работающих шахтеров в центральных Аппалачах, эпицентре заболевания, в десять раз увеличилось число случаев тяжелой формы "черных легких".

"Мы знали, что диоксид кремния высокотоксичен и его воздействие способствует развитию пневмокониоза у работников угольной промышленности, но мы не знали, почему у работников угольной промышленности внезапно появилось больше заболеваний и более тяжелые формы этого заболевания. Правила остались в силе, минералы в Земле не изменились, и нет никаких свидетельств того, что люди стали более уязвимыми к угольной пыли, поэтому рост заболеваемости среди молодых работников, начавшийся в конце 90-х годов, был озадачивающим", - сказал доктор Роберт Коэн, клинический профессор наук об окружающей среде и гигиене труда. и директор образовательного и исследовательского центра горного дела в МСЖД.

Чтобы лучше понять этот феномен, Коэн и его сотрудники собрали образцы легочной ткани у шахтеров с тяжелой формой черной болезни легких. Они сравнили образцы шахтеров, родившихся между 1910 и 1930 годами, с образцами шахтеров, родившихся в 1930 году или после него, исторических и "современных" шахтеров соответственно.

Исследователи изучили патологию образцов - физические характеристики пораженных легких. Ткани, в которых было более 75% силикотических узелков, круглых с завитками розоватой рубцовой ткани, были классифицированы как имеющие кремнеземную болезнь; ткани с меньшим количеством силикотических узелков и большим количеством серых или черных пигментированных узелков были классифицированы как угольного типа (менее 25%) или смешанного типа.тип (25%-75%). Они также искали другие поражения, такие как альвеолярный протеиноз, связанный с минеральной пылью, который проявляется в виде жидкообразного материала на легочной ткани и вызван воздействием кремнезема.

Для измерения химического состава, кристаллической структуры и физических свойств минеральных частиц в образцах использовались передовые аналитические методы, такие как сканирующая электронная микроскопия и рентгеновская спектроскопия.

Коэн и его команда обнаружили четкую связь между воздействием кремнезема и тяжелым заболеванием легких у современных шахтеров:

• Современные шахтеры имели значительно более высокие показатели заболеваемости силикатным типом по сравнению с их историческими коллегами (57% против 18%). Напротив, у шахтеров в прошлом была значительно более высокая доля заболеваний как угольного типа (50% против 17%), так и смешанного типа (33% против 26%).
• Альвеолярный протеиноз минеральной пыли чаще встречался у современных шахтеров (70% против 37%).
• Процентное содержание (26% против 18%) и концентрация (4,7 против 2,6 миллиарда частиц на кубический сантиметр) частиц кремнезема были значительно выше у современных шахтеров.
• Концентрация частиц кремнезема была значительно выше (более 50%), когда присутствовали тяжелые черные легкие типа кремнезема, альвеолярный протеиноз минеральной пыли, силикотические узелки или незрелые силикотические узелки.

"Эти результаты являются первым прямым доказательством того, что диоксид кремния является возбудителем растущей заболеваемости прогрессирующим массивным фиброзом - тяжелой болезнью черных легких. Это важнейшая информация, которая может быть использована для определения допустимых пределов воздействия для защиты здоровья шахтеров", - сказал Коэн.

Он считает, что возрождение добычи кремнезема, вероятно, связано с изменениями в технологии добычи полезных ископаемых, такими как механизированные устройства для добычи угля, внедренные в США в 1950-х годах, когда шахтеры, родившиеся в 1930 году или после него, должны были начать свою карьеру. "Кремнезем - это минерал, содержащийся в горных породах, и технология, которая позволяет увеличить добычу ниже и выше угольного пласта, что выгодно, означает больше проходки через породу и большее воздействие кремнезема", - сказал он.

"Наши результаты подчеркивают важность контроля воздействия диоксида кремния на рабочем месте для предотвращения инвалидизирующих и неизлечимых неблагоприятных последствий для здоровья, от которых страдают американские шахтеры", - пишут Коэн и его соавторы.

В 2019 году Администрация по безопасности и гигиене труда на шахтах инициировала запрос информации для информирования о своих правилах использования кремнезема, но стандарт, установленный в 1969 году, остается в силе. Правило допускает воздействие кремнезема в количестве 100 микрограммов на кубический сантиметр. Администрация по безопасности и гигиене труда, которая устанавливает стандарты гигиены труда почти для всех других отраслей промышленности, допускает 50 микрограммов на кубический сантиметр.

Исследователи сообщают о своих выводах в Анналы Американского торакального общества aстатья "Патология и минералогия демонстрируют, что вдыхаемый кристаллический кремнезем является основной причиной тяжелого пневмокониоза у американских шахтеров".

Соавторами исследования являются доктор Леонард Го, Кирстен Алмберг и Кайла Иванюк из МСЖД.

Сотрудничающие учреждения включают Национальное еврейское здравоохранение и Университет Колорадо, Национальный институт охраны труда, Геологическую службу США, Технологический институт Вирджинии, Университет Западной Вирджинии, Государственный университет Нью-Йорка, Университет Калгари и Университет Витватерсранда в Йоханнесбурге.

Сесиль Роуз, Лорен Зелл-Баран, Эмили Сарвер, Хизер Лоуэрс, Сидни Клингерман, Диана Ричардсон, доктор Джерролд Абрахам, доктор Карлин Кул, доктор Анджела Франко, Энн Хаббс, доктор Джилл Мюррей, Марлен Орандл, Сома Саньял, Насима Вораджи, доктор Эдвард Петсонк, доктор Рафия Зульфикар и доктор Фрэнсис Грин являются соавторы из партнерских учреждений.

Исследование финансировалось Фондом Альфа для улучшения безопасности и гигиены труда в горнодобывающей промышленности.