Frisk luft en bristvara för ubåtsfolket

I hamn kan ubåtsmannen känna den friska luften. Inne i ubåten vandrar luftmolekylerna mellan reningsfilter, lungor och fartygets alla vinklar och vrår.

Ubåtarna stannar allt längre i djupet. Långtidseffekter av luftföroreningar som i vanlig miljö är ofarliga måste nu utredas. Det läggs ett tidsödande pussel med bitar som gastryck, ämnens giftighet, ämnesomsättning och kroppens eget försvar mot giftiga ämnen.

Av Kristina Jansson och Hans Grönkvist

Med luftoberoende maskineri kan ubåtar stanna längre tider i undervattensläge. Möjlig tid i undervattensläge, utan snorkling, är idag mer än en vecka mot tidigare några dagar. Besättningar kommer därför att vistas längre tider i slutna utrymmen utan att luften byts. Det är därför allt viktigare att kartlägga eventuella hälso- och arbetsmiljörisker.

Personal i konventionella dieselelektriska ubåtar tycks inte ha någon översjuklighet på varken kort eller lång sikt. Det visar en omfattande litteraturstudie över vetenskapliga publika tioner som avhandlar sjukligheten hos ubåtspersonal som sektionen Navalmedicin vid Försvarsmaktens dykerioch navalmedicinska centrum, DNC gjort i samarbete med Lunds universitet. Jämfört med konventionella dieselektriska ubåtar medför luftoberoende drift en delvis ny situation som följdaktligen måste utvärderas. Atomubåtar däremot har, till följd av sin goda energitillgång, helt andra förutsättningar att skapa en ren atmosfär ombord.

Navalmedicin har i samarbete med FOI och första ubåtsflottiljen börjat dokumentera vilka kemikalier som bör, respektive inte bör, hanteras ombord. Målsättningen är att kartlägga eventuella riskkemikalier och minska både antalet produkter och mängden kemikalier ombord för att klara arbetsmiljökraven, men också miljökravet gentemot omgivningen.

Kemiska hälsorisker
I den slutna arbetsmiljön ombord förekommer inte bara luftföroreningar i form av damm, ångor och gaser. Individen kan också påverkas av stänk, spill och dålig hygien. Vissa ämnen verkar redan vid första kontakten. Andra ger sig tillkänna först efter en längre tids exponering. För att kunna bedöma riskerna vid hantering av kemiska ämnen fordras kunskaper om hur människan reagerar på olika ämnen sedan de tagits upp i kroppen. Läran om gifter och deras verkan på organismen benämns toxikologi.

Reaktionen hos en individ som utsätts för en giftig kemisk substans är beroende av många faktorer. Responsen har i allmänhet en biokemisk grund, men kan resultera i olika typer av toxiska effekter. Dessa brukar kategoriseras beroende på vilken typ av påverkan som gör sig gällande:

• Direkta vävnadsskador
• Farmakologiska, fysiologiska och biokemiska effekter (gifters påverkan på cellernas funktion och växelverkan med biologiska molekyler, t ex proteiner)
• Reproduktionsskadande effekter (interaktioner med könshormoner och deras verkan på äggstockar och testiklar)
• Fosterskadande effekter
• Immunologiska effekter (hämmande eller aktiverande verkan på immunsystemet, tex allergiska reaktioner eller andra typer av överkänslighetsreaktioner)
• Mutagena effekter (effekter på arvsmassan)
• Cancerframkallande effekter

Hygieniska gränsvärden
Arbetarskyddsstyrelsen utfärdar föreskrifter om hygieniska gränsvärden. När man hanterar ämnen som kan ge upphov till flyktiga gaser, ångor, dimma eller damm finns det risk för att man andas in dessa i hälsofarliga mängder. Det hygieniska gränsvärdet anger ungefär var gränsen för riskabla mängder går, men det finns alltid människor som känner obehag vid koncentrationer under gränsvärdet. Skadeverkningarna av de flesta kemiska ämnen är dessutom ofullständigt utredda. Ett gränsvärde kan ändras med ny kunskap.

En stor del av toxikologiska data berör kemikaliers korttidsverkan. Studier av långtidseffekter är inte lika vanliga och är ofta baserade på industriarbetare, som i allmänhet exponeras för relativt höga koncentrationer under en åttatimmars arbetsdag, fem dagar i veckan. Mycket få data finns för kontinuerlig exponering med låga koncentrationer under längre tider, vilket är fallet för ubåtsbesättningarna. Arbetslivsinstitutet har åt DNC Navalmedicin utarbetat ett förslag till omräkning av hygieniska gränsvärden från åtta timmars exponering per dag, fem dagar i veckan, till långtidsexponering.

Luftföroreningar
Långa tider i undervattensläge, utan snorkling, medför att en större andel luftföroreningar kan ansamlas i den slutna ubåtsatmosfären om luftreningen är otillräcklig.

Det finns många frågor, men få svar:

• Sönderfaller dessa kemiska substanser efter en tid? Och i så fall i vilka beståndsdelar?
• Påverkas vissa ämnen av atmosfären ombord och blir mer eller mindre reaktiva efter en tid?
• Kan nya kemiska föreningar bildas med påtagliga hälsoeffekter?

Slutna arbetsmiljöer med kontinuerlig exponering för organiska ämnen (kolväten) såsom nafta, dieselbrännolja, vapenfett och olika smörjoljor kan utgöra en hälsorisk om luftreningen är otillräcklig. Petroleumprodukters toxicitet, i synnerhet begagnade sådana som varit utsatta för höga tryck och temperaturer, anses generellt bero på innehållet av cancerogena polyaromatiska kolväten (PAH) och nitrosaminer, men också på frekvent förekommande tillsatsämnen, s k additiv. Additiven kan förekomma i halter upp till 30 procent och är många gånger bristfälligt utredda m a p toxicitet.

Organiska lösningsmedel i produkter såsom drivmedel, prestolitvätska (polyesterplast) och kontaktlim kan utgöra en annan hälsorisk ombord. Organiska lösningsmedel är i allmänhet mycket lättflyktiga och absorberas snabbt via lungorna. Toxiciteten hos dessa lösningsmedel utgörs i huvudsak av effekter på nervsystemet. Vissa lösningsmedel kan också orsaka lever- och njurskador vid långtidsexponering. Glykoletrar, i bl a golvpolishprodukter, kan ge effekter på centrala nervsystemet, blodet och njurarna. Många glykoletrar är dessutom fortplantningsskadande.

Samtidig exponering för flera luftföroreningar kan ge toxikologiska samverkanseffekter, dvs en kemisk substans kan förstärka eller motverka toxiciteten av en annan substans. Dessa samverkanseffekter är till stor del okända! Extrema miljöer med abnorma temperaturer, vätskebrist i vävnader och blod och oxygenbrist (syrebrist) i kroppsvävnaderna kan dramatiskt förändra kemiska ämnens biologiska effekter, i synnerhet vid exponering för flera luftföroreningar samtidigt. Stress och infektioner kan också bidraga till att försämra förmågan att motstå toxiska ämnen.

Hyperbar arbetsmiljö
En sluten arbetsmiljö med ett förhöjt omgivningstryck kallas för en hyperbar miljö. Under normala förhållanden är trycket i en ubåt ungefär detsamma som vid havsytan, dvs 1 atmosfär. Kortvariga och mindre tryckvariationer kan förekomma i samband med snorkling och drift av dieselmaskineriet. I en haverisituation däremot kan ett betydande övertryck uppstå, tex beroende på vatteninträngning. Ett ökat omgivningstryck innebär att trycket som varje enskild gas utövar på omgivningen, det s k partialtrycket av gasen, ökar. Ökade partialtryck av toxiska gaser kan ge effekter även vid mycket låga koncentrationer, som vid normala atmosfärstryck inte utgör några problem. En haverisituation medför sannolikt också att det inte går att ventilera ubåten. Höga partialtryck av giftiga brandgaser, koldioxid och andra föroreningar kan resultera i en ökad toxicitet.

Förhöjda tryck och toxicitet
Vi vet mycket lite om toxikologiska samverkanseffekter och toxicitetens beroende av partialtrycket. Partialtryckets effekt på gasers verkan och toxicitet är sannolikt störst för de luftföroreningar som utövar en systemeffekt. Substansen absorberas till blodbanan, fördelas och sprids till specifika målorgan (tex lever, njurar, centrala nervsystemet) och utövar där sin toxiska effekt. Substansen absorberas till följd av en tryckgradient (en förändring av trycket per längdenhet, med ett fallande tryck utifrån och in) mellan lungalveolerna (lungblåsor där gasutbytet sker) och blodbanan. Ett ökat omgivningstryck ger ett ökat partialtryck av gasen. Detta i sin tur ökar hastigheten med vilken gasen löser sig i blodet och också mängden gas som kan lösas i kroppen. Sammantaget leder detta till en ökad toxicitet.

För de gaser som har en måttligt irriterande lokal effekt, dvs ej absorberas till blodbanan, är partialtrycket troligtvis av mindre betydelse.

Ökade partialtryck påverkar inte bara absorptionen av luftföroreningar, utan troligen också hur gaserna fördelas, sprids och bryts ned i kroppen. Ett ökat tryck ger en högre gastäthet och kräver därför ett större andningsarbete, vilket kan påverka andningsmönstret. Detta i sin tur kan förändra gasutbytet i lungorna och effekten kan bli en ökad toxicitet.

Ett förhöjt omgivningstryck kan förändra mängden löst oxygen och koldioxid i blodet. Eftersom oxygen och koldioxid har en stor metabolisk och fysiologisk aktivitet i kroppen kan förändrade partialtryck av dessa gaser, tillsammans med luftföroreningar, leda till förändrade metaboliska och fysiologiska förlopp. En förändrad metabolism (ämnesomsättning) kan drastiskt påverka toxiciteten av luftföroreningar och resultera i helt andra biologiska effekter än man förväntar sig!

Nedbrytning av kemiska substanser
De flesta icke-kroppsegna kemiska substanser är fettlösliga föreningar, som är svåra att utsöndra och lätt återabsorberas i tarm eller njure. Genom kroppens biotransformation omvandlas dessa substanser till mer vattenlösliga föreningar, som lätt utsöndras med urinen. Biotransformationen oskadliggör substansen, genom att förändra dess biologiska verkan, och bidrar till att lättare eliminera den ur kroppen. Tiden för skadeverkningar minskar och ackumulering i framförallt fettvävnad undviks. Ibland sker dock en biotransformation som ökar substansens toxicitet.

Biotransformationen utförs av specifika avgiftningsenzymer. De avgiftningsvägar som används bestäms av substansens struktur, dess kemiska och fysikaliska egenskaper och tillgängligheten av enzymer. Ett stort antal kemiska föreningar verkar genom att hämma dessa avgiftningsenzymer. Oxygenbrist i kroppsvävnader och kraftig nedkylning kan ha liknande effekt. Enzymaktiviteten minskar och substansen blir kvar i kroppen i oförändrat skick och kan där utöva sin toxiska effekt. En blockerad avgiftningsväg, till följd av ett hämmat enzym, kan också medföra alternativa avgiftningsvägar. Konsekvensen kan bli att en kemisk substans biotransformeras till en substans med högre toxicitet än ursprungsmolekylen! För att kunna förutsäga en kemisk substans toxiska verkan är det därför av stor vikt att ha kunskap om substansens metabolism under normala betingelser. Blandexponeringar och extrema miljöer komplicerar den toxikologiska bedömningen avsevärt!

Yrkestoxikologiskt arbete
Utöver det löpande arbetet med att kartlägga eventuella riskkemikalier i ubåtsmiljön pågår också annat yrkestoxikologiskt arbete. Haloner (brandsläckning), freoner (kylmedium, brandsläckning) och flamskyddsmedel (används i elektronik, plast, textil mm) förekommer på de flesta fartyg i marinen. Vissa freoner och haloner har, vid höga koncentrationer, misstänkts kunna framkalla oregelbundenhet i hjärtats slag och centralnervösa symptom. Många flamskyddsmedel är fettlösliga med långa halveringstider och har därför egenskapen att kunna bioackumuleras, dvs de lagras i fettvävnad och blir kvar där under en längre tid. Långtidseffekterna av dessa kemikalier är därför omdebatterade och under toxikologisk utredning. Internationellt pågår arbete med att klarlägga eventuella samverkanseffekter av koldioxid och kolmonoxid. Dessa gaser bildas i de flesta typer av förbränningsmotorer.

Behov av kompetens och forskning
Utbudet av kemiska produkter är mycket stort och varierande. Vid val av produkter krävs bla kunskaper om funktion, hälsa och miljö. Vilka produkter kan man avvara helt? Vilka kan man inte avvara? Och vilka kemikalier kan bytas ut mot mindre hälsovådliga?

Arbetet med att göra toxikologiska bedömningar är mycket komplext och är till stor del beroende av forskning. Litteratursökningar, tolkningar och sammanställningar av befintliga data är mycket tidsödande och kräver djupa kunskaper. Tillgången till internationella forskningsresultat på området är begränsad. Det finns också en osäkerhet i öppen publicerad vetenskaplig litteratur. Informationen kan vara selekterad, eller på annat sätt ofullständig, av sekretesskäl. Sveriges internationella samarbete med bla Nato, i ubåtsräddningssammanhang, ger möjlighet till kontakt med navalmedicinsk kompetens inom Nato, men en osäkerhet kvarstår ändå i den information vi tillåts ta del av. Ubåtar med luftoberoende maskineri är en unik arbetsmiljö som motiverar att försvaret engagerar sig i forskningen på området.

Detta yrkestoxikologiska, och mycket expansiva, arbetsfält har visat sig vara ett eftersatt område och det finns inom FM ett stort behov av både kompetens och personal för att driva arbetet framåt på ett professionellt sätt!

Kristina Jansson är mariningenjör och biokemist. Hans Grönkvist är dykeriöverläkare, båda vid Försvarsmaktens dykeri- och navalmedicinska centrum, DNC, Berga.

Från Framsyn nr 3-2001 - www.foi.se/framsyn