Сучасні виклики професійної пульмонології у відновлюваній енергетиці: токсико-гігієнічні ризики та діагностичні підходи

Вступ

Глобальний перехід до відновлюваних джерел енергії є одним із ключових напрямів розвитку сучасної енергетики та важливою складовою стратегії «зеленої відбудови» України [2, 4]. Активне впровадження технологій вітро- та геліоенергетики, а також систем накопичення енергії супроводжується розширенням виробничих процесів, пов’язаних із використанням нових матеріалів і хімічних сполук [2, 3].

Попри екологічну безпеку кінцевих продуктів, виробничі цикли у сфері відновлюваної енергетики характеризуються впливом потенційно небезпечних чинників, зокрема епоксидних смол, наночастинок напівпровідникових матеріалів і важких металів. Дані сучасних досліджень свідчать про зростання ролі цих факторів у формуванні професійної патології органів дихання [1, 15, 17].

У науковій літературі останніх років активно обговорюються питання токсичності 4,4’-метилендіаніліну, наночастинок телуриду кадмію, а також впливу кобальту та нікелю на легеневу тканину [7, 10, 12, 13]. Встановлено, що зазначені чинники можуть спричиняти розвиток як імунологічно опосередкованих захворювань, так і інтерстиціальних уражень легень [6, 13]. Водночас питання ранньої діагностики та профілактики цих станів залишаються недостатньо вивченими.

Особливої актуальності проблема набуває в умовах України, де розвиток відновлюваної енергетики відбувається паралельно з підвищеним техногенним навантаженням і зростанням кількості аварійних ситуацій на енергетичних об’єктах.

Таким чином, існує потреба в узагальненні сучасних даних щодо респіраторних ризиків у секторі відновлюваної енергетики та вдосконаленні підходів до їх діагностики.

Мета: систематизувати сучасні наукові дані щодо механізмів розвитку, клінічних проявів і діагностичних підходів до професійних захворювань легень у секторі відновлюваної енергетики.

Об’єкт і методи дослідження

Дослідження виконано у вигляді систематичного огляду наукової літератури з використанням бібліосемантичного аналізу.

Пошук джерел здійснювали в електронних наукомет­ричних базах даних PubMed, Scopus та Web of Science за період 2020–2026 рр. із використанням таких ключових слів: «occupational lung diseases», «renewable energy», «nanoparticles», «wind turbine manufacturing», «photovoltaic safety», «battery recycling», «cobalt exposure».

В аналіз включено результати клінічних, токсикологічних та епідеміологічних досліджень, що висвітлюють вплив виробничих чинників у вітро-, геліоенергетиці та процесах ресайклінгу літій-іонних акумуляторів.

Критерії включення: наукові публікації в рецензованих виданнях, доступність повного тексту, відповідність тематиці дослідження.

Критерії виключення: дублікати публікацій, роботи з недостатнім описом методології, а також джерела, що не відповідали тематиці дослідження.

Аналіз відібраних джерел проводили з урахуванням сучасних підходів до оцінки професійних ризиків та механізмів розвитку патології органів дихання.

Результати

Аналіз сучасних наукових джерел показав, що розвиток відновлюваної енергетики супроводжується формуванням нових професійних ризиків для органів дихання, пов’язаних із впливом хімічних агентів, композитних матеріалів і наночастинок. Результати узагальнено в таблиці.

Таблиця. Характеристика основних виробничих чинників та респіраторних ризиків у секторі відновлюваної енергетики (складено автором на основі [5–16])

У секторі вітроенергетики виробництво лопатей турбін пов’язане з використанням епоксидних смол, зокрема 4,4’-метилендіаніліну. Ця сполука є потужним сенсибілізатором і здатна викликати імунологічно опосередковані реакції. Встановлено, що її інгаляційний вплив асоціюється з розвитком професійної бронхіальної астми та гіперчутливого пневмоніту [5, 8]. Додатковим фактором ризику є пил армованих волокон, що утворюється під час механічної обробки композитних матеріалів і спричиняє хронічне запалення легеневої тканини [7].

У геліоенергетиці ключовим чинником є інгаляція наночастинок напівпровідникових матеріалів, зокрема телуриду кадмію та аморфного кремнію [9]. Завдяки малому розміру ці частинки проникають у дистальні відділи дихальних шляхів, викликають оксидативний стрес, порушення цілісності альвеолярно-капілярного бар’єра [11] та призводять до розвитку інтерстиціального фіброзу [10]. Окрім локального впливу, доведена їх здатність до транс­локації в системний кровотік із розвитком системної токсичності.

У процесах ресайклінгу літій-іонних акумуляторів працівники піддаються впливу пилу, що містить кобальт і нікель. Ці метали здатні індукувати розвиток гігантоклітинної інтерстиціальної пневмонії («металозу») [14, 15], яка характеризується формуванням багатоядерних клітин у просвіті альвеол і прогресуючим фіброзом легеневої тканини. Особливістю цієї патології є наявність вираженого імунного компонента та можливість прогресування навіть після припинення експозиції.

Окрему небезпеку становлять аварійні ситуації на об’єктах зберігання енергії. У разі пошкодження літій-іонних систем відбувається виділення токсичних продуктів горіння, зокрема фтористого водню (HF), що призводить до гострого токсичного пневмоніту з характерним латентним періодом [16].

Інгаляційний вплив цих сполук може призводити до розвитку гострого токсичного пневмоніту та набряку легень. Характерною особливістю є наявність латентного періоду, після якого швидко розвивається тяжка дихальна недостатність.

Обговорення

Отримані результати свідчать про зміну структури професійної патології органів дихання в умовах сучасної енергетики. На відміну від традиційних пилових уражень, зростає роль імунологічних і нанотоксикологічних механізмів. Це зумовлює необхідність перегляду підходів до оцінки професійних ризиків, ранньої діагностики та профілактики.

На основі проведеного аналізу сучасних наукових даних та з урахуванням специфіки енергетичного сектору України, що функціонує в умовах воєнного стану та реалізації стратегії «зеленої відбудови», визначено основні напрями вдосконалення системи профілактики та моніторингу професійних захворювань легень.

Доцільним є впровадження диференційованого медичного моніторингу для працівників підприємств відновлюваної енергетики, зокрема включення до щорічних профілактичних оглядів обов’язкового визначення дифузійної здатності легень (DLCO) навіть за відсутності клінічних симптомів та нормальних показників спірометрії.

Важливим напрямом є розробка та впровадження спеціалізованих протоколів надання медичної допомоги для персоналу екстрених служб при інгаляційних ураженнях продуктами горіння літій-іонних систем. Обов’язковим має бути медичне спостереження протягом щонайменше 24 год для своєчасного виявлення відтермінованих ускладнень.

Для груп високого ризику доцільним є використання комп’ютерної томографії високої роздільної здатності як методу скринінгу з періодичністю 1 раз на 2 роки.

Перспективними напрямами наукових досліджень є вивчення біомаркерів ушкодження легеневого епітелію, зокрема білка клара-клітин (CC16) та сурфактантного білка-D (SP-D), а також обґрунтування нових гігієнічних нормативів із урахуванням кількісних характеристик наночастинок.

Створення національного епідеміологічного реєстру працівників відновлюваної енергетики є важливим інструментом для оцінки віддалених наслідків впливу виробничих чинників.

Висновок

Результати проведеного аналізу свідчать, що розвиток відновлюваної енергетики супроводжується формуванням нових професійних ризиків для органів дихання, пов’язаних із впливом специфічних хімічних агентів, наночастинок і композитних матеріалів. Найбільш значущими етіологічними чинниками є 4,4’-метилендіанілін (MDA) у вітроенергетиці, наночастинки телуриду кадмію (CdTe) у геліоенергетиці, а також пил кобальту та нікелю у процесах ресайклінгу акумуляторів.

Професійні захворювання легень у цьому секторі характеризуються складним патогенезом, що поєднує імунологічні та нанотоксикологічні механізми, і часто залишаються недіагностованими на ранніх стадіях. Для раннього виявлення патологічних змін перспективним є впровадження високочутливих методів дослідження, зокрема визначення дифузійної здатності легень (DLCO) та комп’ютерної томографії високої роздільної здатності.

Обґрунтовано необхідність удосконалення системи гігієнічного нормування та медичного моніторингу з урахуванням фізико-хімічних властивостей наночастинок та ризику відтермінованих уражень легень у персоналу.

Наукова новизна роботи полягає в систематизації сучасних даних щодо професійних респіраторних ризиків у секторі відновлюваної енергетики та встановленні взаємозв’язку між етіологічними чинниками, патогенетичними механізмами і клінічними проявами уражень легень.

Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості їх використання для вдосконалення системи медичного моніторингу працівників, ранньої діагностики інтерстиціальних захворювань легень та розробки профілактичних заходів у сфері медицини праці.

Перспективи подальших досліджень

Перспективи подальших досліджень полягають у поглибленому вивченні механізмів впливу наночастинок і композитних матеріалів на органи дихання, розробці біомаркерів ранньої діагностики професійних захворювань легень, а також у вдосконаленні системи оцінки індивідуального ризику у працівників сектору відновлюваної енергетики.

Фінансування

Дослідження виконано без залучення додаткового фінансування.

Конфлікт інтересів

Автор заявляє про відсутність конфлікту інтересів.

Внесок автора

Автор самостійно здійснив пошук та аналіз літературних джерел, підготовку рукопису та його остаточне редагування.

Список використаної літератури

• 1. Yin K., Liu L., Gu H. (2022) Green paradox or forced emission reduction—The dual effects of environmental regulation on carbon emissions. Int. J. Environmental Res. Public Health, 19(17): 11058. DOI: 10.3390/ijerph191711058.
• 2. Turner M.C., Basagaña X., Albin M. et al. (2025) Occupational health in the era of climate change and the green transition: a call for research. Lancet Reg. Health Eur., 54: 101353. DOI: 10.1016/j.lanepe.2025.101353.
• 3. Mkalaf K.A., Al-Hadeethi R.H., Al-Bazi A. (2022) Industrial occupational risks: application study in renewable energy companies. Advances in Industrial Engineering and Management, 11(1): 20–28. DOI: 10.26480/aiem.01.2022.20.28.
• 4. Орел Ю.Л., Прочан А.О., Нестеренко О.П. (2024) Перспективи післявоєнного відновлення економіки України: реалії сьогодення. Академічні візії, Вип. 31. doi.org/10.5281/zenodo.11096562.
• 5. Rudawska A., Sarna-Boś K., Rudawska A. et al. (2022) Biological effects and toxicity of compounds based on cured epoxy resins. Polymers, 14(22): 4915. DOI: 10.3390/polym14224915.
• 6. Calaras D., David A., Vasarmidi E. et al. (2024) Hypersensitivity pneumonitis: challenges of a complex disease. Canadian Respir. J., Article ID 4919951. DOI: 10.1155/2024/4919951.
• 7. Unterberger-Henig E. (2022) Comparative evaluation of three methylene dianiline isomers in the bacterial reverse mutation assay, the in vitro gene mutation test, and the in vitro chromosomal aberration test. Toxicology and Industrial Health, 38(9): 529–543. DOI: 10.1177/0748233221091018.
• 8. Patel P., Bello D., Bello A. (2025) Identifying and prioritizing hazardous chemicals in construction metal structure coating systems: a roadmap for data-driven disease prevention. Am. J. Industrial Med. onlinelibrary.wiley.com.
• 9. Lestari M., Fujianti P., Novrikasari N., Nandini R.F. (2023) Dust exposure and lung function disorders. Respiratory Science, 3(3): 218–230. DOI: 10.36497/respirsci.v3i3.80.
• 10. Firouzabadi A.R., Firouzabadi A.M., Shayesteh M.R. (2025) The impact of cadmium telluride quantum dots on male reproductive health: a systematic review of toxicological effects and mechanisms. World J. Men’s Health. DOI: 10.5534/wjmh.250107.
• 11. Tapak M., Sadeghi S., Ghazanfari T. et al. (2023) Chemical exposure and alveolar macrophages responses: the role of pulmonary defense mechanism in inhalation injuries. BMJ Open Respiratory Research, 10: e001589. DOI: 10.1136/bmjresp-2022-001589.
• 12. Дерев’янко С.В., Небещук О.Д. (2025) Вивчення цитотоксичності та проліферативної активності наночастинок і композитних наноматеріалів у культурі клітин ВНК-21. Актуальні питання ветеринарної медицини: реалії та перспективи — 2025: зб. тез доповідей міжнар. наук.-практ. конф., 15 травня 2025 р., Харків, ДБТУ, 103–105. repo.btu.kharkiv.ua/handle/123456789/67544.
• 13. Рибальченко Є.В. (2024) Вплив нанопластику і мікропластику на морфологію та фізіологію легень: систематичний огляд. Проблеми екології та медицини, 28(3): 42–60. DOI: 10.31718/mep.2024.28.3.06.
• 14. Zhang L., Zhang Y., Xu Z., Zhu P. (2023) The foreseeable future of spent lithium-ion batteries: advanced upcycling for toxic electrolyte, cathode, and anode from environmental and technological perspectives. Environmental Science & Technology, 57(36): 13270–13291. DOI: 10.1021/acs.est.3c01369.
• 15. Akira M., Suganuma N. (2024) Hard metal lung disease. Health Sciences Review, 11: 100167. DOI: 10.1016/j.hsr.2024.100167.
• 16. Bhutia P.T., Grugeon S., El Mejdoubi A. et al. (2024) Safety aspects of sodium-ion batteries: prospective analysis from first generation towards more advanced systems. Batteries, 10(10): 370. DOI: 10.3390/batteries10100370.
• 17. Murgia N., Akgun M., Blanc P.D. et al. (2024) The occupational burden of respiratory diseases: an update. Pulmonology, 3. DOI: 10.1016/j.pulmoe.2024.03.004.

Надійшла до редакції/Received: 24.04.2026
Прийнято до друку/Accepted: 29.04.2026