4. Характеристики наиболее распространенных токсичных веществ и защита от них

Тяжелые металлы

Среди химических веществ, загрязняющих окружающую среду (воздух, воду, почву) тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу веществ, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека. Высокая токсичность и опасность тяжелых металлов для здоровья человека, возможность их рассеяния в окружающей среде диктует необходимость контроля и разработки мер защиты от них. К возможным источникам загрязнения биосферы тяжелыми металлами относят предприятия черной и цветной металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды), машиностроения (гальванические ванны меднения, никелирования, хромирования, кадмирования), заводы по переработке аккумуляторных батарей, автомобильный транспорт.

Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью в окружающей среде, растворимостью в воде, сорбцией (поглощением) почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.

Тяжелые металлы являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний наряду с общепризнанными, традиционными факторами (избыточной массой тела, гиподинамией, нервно-эмоциональными нагрузками, курением, злоупотреблением алкоголя и др.).

Согласно прогнозам, тяжелые металлы могут стать более опасными загрязнителями, чем отходы АЭС.

К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомными массами более 50 а.е.м. Число наиболее опасных тяжелых металлов, если учитывать их токсичность, стойкость, способность накапливаться в окружающей среде, а так же масштабы распространения значительно меньше указанного

( Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.)

В организм человека они попадают с продуктами питания и водой, а также через органы дыхания. В организме человека тяжелые металлы образуют сложные соединения, которые вызывают поражение живой ткани, что приводит к нарушениям работы отдельных систем или организма в целом. О вредности тяжелых металлов можно судить по ПДК, значения которых для наиболее опасных элементов приведено в таблице

Наименование	Условное обозначение	Среднесуточная ПДК, мг/м3	№ группы опасности
Свинец	Pb	0,0003	1
Ртуть	Hg	0,0003	1
Никель	Ni	0,0002	1
Селен	Se	0,00005	1
Мышьяк	As	0,0003	1
Кадмий	Cd	0,001	2
Медь	Cu	0,002	2
Марганец	Mn	0,001	2
Цинк	Zn	0,05	3
Олово	Sn	0,05	3

В то же время некоторые тяжелые металлы крайне необходимы организму.

Железо входит в состав гемоглобина крови и многих окислительных ферментов. Его недостаток в организме может вызвать такое заболевание, как анемия (малокровие). Суточная норма поступления железа в организм – 15 мг. Из продуктов много железа содержится в печени (особенно в свиной), зелени петрушки, яичном желтке, фруктах и овощах.

Медь входит в состав окислительных ферментов. Функции меди тесно связаны с функциями железа. Медь необходима, она влияет на процесс роста. Суточное поступление меди в организм – 2-5 мг. Наиболее богаты медью говяжья печень, печень палтуса и трески.

Кроме того, организм постоянно нуждается в ничтожно малых следовых количествах кобальта, стронция, марганца, цинка, цезия и других металлов. Но роль их в обмене веществ очень велика.

В качестве примера рассмотрим наиболее распространенные из тяжелых металлов, такие как свинец и ртуть.

Свинец Pb

 Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)

 Температура плавления — 327,4 °C

 Температура кипения — 1740 °C

Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д

В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках.

Отравление свинцом называется “сатурнизм”. Свинец и его соединения являются политропными ядами (т.е. действуют на разные органы и системы организма) и вызывают в основном изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах, а также нарушения ферментативных реакций, витаминного обмена, снижают иммунобиологическую активность человека. Высокая степень риска свинцового отравления отмечается у детей младшего возраста. Это объясняется тем, что детский организм сорбирует до 40 % поглощенного с пищей свинца, в то время как организм взрослого человека — всего от 5 до 10 %. Все соединения свинца очень ядовиты, особенно его органические производные. Соединения свинца откладываются в костях, а также в мышцах и печени. Действие свинца связано с глубоким нарушением обменных процессов, в первую очередь белкового обмена, минерального (кальция и фосфора) обмена и витаминного обмена. Наиболее частыми формами отравления свинцом являются малокровие, свинцовые колики, плеврит, гепатит. Уже при небольших дозах наступают нарушение кроветворных функций костного мозга и разрушение эритроцитов, что ведет к малокровию.

Ртуть – жидкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 13,52 г/см³, Т_ПЛ=-39C, Т_ИСП=22-23°C, Т_К=357°C. Он находит широкое применение при изготовлении термометров, светильников, ламп дневного света, измерительных приборов (манометров, барометров), в приготовлении препаратов для защиты дерева от гниения.

В организм человека ртуть попадает через органы дыхания, кожу, желудочно-кишечный тракт. Признаки отравления проявляются через 8-24 часа и выражаются в общей слабости, усилении головной боли, повышении температуры. Через некоторое время появляются боли в животе, наблюдается расстройство желудка, боли в деснах.

Пары ртути проникают в пористые материалы и там оседают, ртуть переходит в жидкое состояние. При повышении температуры ртуть вновь испаряется и этот процесс может повторяться многократно. При этом ПДК может превышаться в десятки тысяч раз.

Например, если в комнате площадью S=12 м² (объем комнаты составит V = 30 м³) разбить градусник, в котором содержится 0,6 г ртути, и не удалить ртуть, то при температуры выше 23° С произойдет ее испарение и концентрация ртути превысит ПДК в

тыс. раз.

Средства защиты от ртути:

для органов дыхания:

• при незначительных концентрациях, необходимо пользоваться промышленным противогазом, оснащенным противогазовой коробкой черного цвета, имеющей маркировку буквы «Г» или респиратором РПГ-60Г;

• при повышенной концентрации, более 1мг/м³, необходимо пользоваться только изолирующим противогазом;

для кожи: специальная одежда.

Первая помощь при отравлении ртутью:

• при попадании ртути в желудочно-кишечный тракт необходимо промыть желудок водой с добавлением 20 – 30 г. активированного угля или водой с яичным белком, после чего дать молоко, а затем слабительное;

• при отравлении через органы дыхания больному необходим покой и немедленная медицинская помощь.

Основные методы удаления пролитой ртути (демеркуризация):

• механический: используя пластинку станиоля (бумагу) ртуть тщательно собрать и удалить в безопасное место;

• химический: приготовить раствор из 10 л воды, 20 мг марганцовокислого калия, 50 мг соляной кислоты и обильно смочить место разлива ртути; после высыхания это место промыть мыльной водой; вместо марганцовокислого калия для удаления ртути может быть использовано хлорное железо.

Тяжелые металлы в организм человека очень часто попадают с продуктами питания при использовании эмалированной посуды. Если эмаль имеет матовый цвет или сколы, то в пищу могут попадать кадмий, сурьма, цинк, кобальт, хром, свинец, медь, мышьяк и др. Такая посуда практическому использованию не подлежит.

Токсичные вещества нервно-паралитического действия

К группе токсичных веществ нервно-паралитического действия относятся фосфорорганические соединения (V-газы, зарин, зоман), сероуглерод, тетраэтилсвинец, сакситоксин, тетродотоксин, а также яды растительного происхождения: стрихнин, кураре, конин.

Токсичные вещества нервно-паралитического действия имеют антиферментный механизм воздействия на организм человека. Посредником в передаче возбуждения от нервной клетки к мышце является ацетилхолин. С приходом каждого нервного импульса к мышечной клетке в молекулярном пространстве освобождается ацетилхолин. В нормальных условиях он сразу же расщепляется посредством фермента холинэстеразы на холин и уксусную кислоту.

Токсичные вещества нервно-паралитического действия подавляют активность фермента холинэстеразы, что создает условия для накопления ацетилхолина, который препятствует прохождению возбуждения (сигнала) от нервной клетки к мышце.

На первой стадии накопления ацетилхолина происходит возбуждение холиносодержащих систем. Первым возбуждается дыхательный центр, развивается бронхоспазм. Это резко ограничивает вентиляцию легких, что ведет к уменьшению насыщения кислородом крови – возникает глубокая артериальная гипоксия (кислородное голодание).

Дальнейшее накопление в молекулярном пространстве ацетилхолина увеличивает продолжительность возбуждения холиносодержащих систем, которое переходит в судороги. С появлением судорог кислородный запрос организма резко возрастает из-за активной мышечной деятельности. Развивается цианоз (посинение).

Наличие избытка ацетилхолина в молекулярном пространстве вызывает состояние паралича, судороги становятся слабыми, дыхание поверхностным, неритмичным. Явления гипоксии усиливаются. Смерть наступает от паралича дыхательного центра и прекращения работы сердца. При этом само сердце никаких повреждений не получает.

Защита.

Фильтрующие противогазы в исправном состоянии и с хорошо подогнанной лицевой частью типа ГП-7 полностью защищают органы дыхания, лицо и глаза от токсичных веществ нервно-паралитического действия

Первая помощь.

П ри угрозе поражения токсичными веществами нервно-паралитического действия в целях профилактики принимаются таблетка антидота из аптечки АИ-1.

При поражении токсичным веществом нервно-паралитического действия необходимо как можно быстрее принять еще одну таблетку антидота или ввести внутримышечно атропин, который находится в аптечке АИ-1 или в санитарной сумке в шприц-тюбике.

С акситоксин – самое сильное ядовитое вещество нервно-паралитического действия. Он накапливается в пищеварительной системе двухстворчатых моллюсков и крабов, а также в сине-зеленых водорослях.

Для взрослого человека смертельная доза сакситоксина составляет 0,3-1,0 мг. Неудивительно поэтому, что сакситоксин уже много лет изучается в американском военном центре Кэмп-Детрик.

Первые признаки отравления сакситоксином – анемия языка, губ, кончиков пальцев. Эти симптомы проявляются через 30 минут после попадания вещества в организм. Затем начинается сердечно-сосудистая и дыхательная недостаточность. Смертельный исход может наступить через 1-12 часов.

П о токсичности и механизму действия близко к сакситоксину стоит тетродотоксин – яд, содержащийся в организме рыбы фугу и некоторых др. В Японии, где рыба фугу считается деликатесом, ежегодно отмечаются сотни случаев отравления из-за ее небрежного приготовления. Тетродотоксин легко всасывается в кровь и быстро проникает через различные биологические барьеры организма, накапливаясь преимущественно в тканях почек и сердца.

Симптомы острого отравления: Через 10—45 минут появляются зуд губ, языка и других частей тела, отмечаются обильное слюнотечение, тошнота, рвота, понос, боли в животе. Возникают подергивания мышц, потеря чувствительности кожи, затрудняется глотание. Смерть наступает от паралича дыхательных мышц. Умирает более 60% отравившихся.

Смертельная токсодоза составляет 0,00001 мг/кг

К ураре — южно-американский стрельный яд, приготовляемый, главным образом, из коры растения Strychnos toxifera M.R.Schomb. ex Benth. (Стрихнос ядоносный).

Индейцы Гвианы и реки Амазонка смазывают им концы стрел. Животное при ранении стрелой с кураре теряет подвижность и погибает от остановки дыхания. Алкалоиды, входящие в кураре, биологически не активны при попадании в организм через желудочно-кишечный тракт. Таким образом, мясо животных, отравленных ядом кураре, пригодно для использования в пище.

общее название мышечно-паралитических ядов, получаемых при концентрировании водных экстрактов растений из рода стрихнос и других растений семейства логаниевых. Это деревья, кустарники, нередко лианы. Многие из них снабжены наружными колючками. Индейцы Южной Америки используют этот яд в качестве яда для стрел. В цивилизованном мире этот яд применяют для пуль, используемых при отлове диких животных.

Кураре вызывает нарушение передачи импульсов с окончаний двигательного нерва на волокна скелетных мышц, что вызывает двигательный паралич.

При отравлении вышеперечисленными ядами необходимо принять препарат наролфин (анторфин), который быстро снимает явление паралича дыхательного центра и восстанавливает сознание.

Наиболее ядовитым растением средней полосы России является болиголов пятнистый. Его цветы похожи на ц ветущую морковь или петрушку, а корни – на корни петрушки. Выдает его неприятный мышиный запах. Все части этого растения содержат ядовитое вещество – кониин. При попадании в организм кониин вызывает паралич ЦНС.

Токсичные вещества удушающего действия

В эту группу входят токсичные вещества, при вдыхании которых поражается легочная ткань. В первую очередь разрушаются стенки альвеол и капилляров. Легкие заполняются жидкостью. Возникает токсический отек легких, которые могут увеличиться в массе на 500-600 г. В организме нарушается нормальный газообмен. Кровь обедняется кислородом при одновременном увеличении в ней двуокиси углерода. В организме развивается кислородное голодание – гипоксемия, переходящая в гипоксию, нарушаются окислительно-восстановительные процессы в тканях. Первыми погибают клетки нервной системы, что сразу же нарушает управление сердечной мышцей, работа сердца прекращается. При этом само сердце никаких повреждений не получает.

Наиболее распространенными представителями этой группы веществ являются: хлор, фосген, сернистый ангидрид, фторсодержащие соединения и др.

Хлор (Cl₂) – газ зеленовато-желтого цвета с резким раздражающим запахом, в 2,5 раза тяжелее воздуха, Т_К=-34,6°C, взрывоопасен, поддерживает горение многих органических веществ.

Применяется в различных отраслях промышленности: бумажно-целлюлозной, текстильной, при хлорировании воды. Перевозится и хранится в сжиженном состоянии.

Хлор раздражает дыхательные пути и вызывает отек легких. Характерный признак поражения – посинение кожи лица.

Смертельная концентрация при минутной экспозиции – 6 мг/л.

При более высокой концентрации смерть может наступить от 1-2 вдохов, вследствие рефлекторного торможения дыхательного центра.

Среднесуточная ПДК составляет 0,03 мг/м³.

Защита от поражающего действия:

• необходимо во всех случаях избегать низких мест, потому что они могут быть заполнены хлором;

• при незначительных концентрациях можно использовать влажную ватно-марлевую повязку, так как

Cl₂+H₂O→HCl+О₂;

• при концентрациях до 8,6 мг/л необходимо использовать фильтрующий противогаз ГП-7 или промышленный противогаз с коробкой желтого цвета имеющей маркировку буквы «В»;

• при высоких концентрациях более 8,6 мг/л используется только изолирующий противогаз.

Первая помощь при поражении хлором: надеть на пораженного противогаз, вынести из зоны заражения, обеспечить доступ кислорода и полный покой, при необходимости до прибытия врача применить ингаляцию кислородом; искусственное дыхание противопоказано.

Фосген (COCl₂) – бесцветный газ с запахом прелого сена, тяжелее воздуха в 3,4 раза, Т_К=8,2°С.

Применяется в химической и текстильной промышленности. Перевозится и хранится в сжиженном состоянии. Фосген выделяется при сжигании пластмасс и искусственных волокон, в том числе обуви на полиуретановой подошве.

Фосген является типичным токсичным веществом удушающего действия поражающим легочную ткань. Кроме того, он оказывает раздражающее действие на глаза и слизистые оболочки. Период скрытого действия 4-5 часов.

Признаки отравления: дыхание становится поверхностным, появляется кашель с выделением пенистой мокроты с кровью, пульс учащается, появляется головная боль, головокружение, боль в груди и горле, происходит посинение кожи лица, ушей, кистей рук. При тяжелых отравлениях смерть наступает от отека легких.

Смертельная концентрация при минутной экспозиции – 5 мг/л. При концентрации более 40 мг/л смерть наступает практически мгновенно.

Защита от фосгена и первая помощь при поражении такие же, как при поражении хлором.