Гигиеническое значение физико-химических свойств пыли

Физико-химические свойства производственной пыли, которые имеют наибольшее гигиеническое значение:

• химический состав,

• дисперсность,

• растворимость,

• форма,

• адсорбционная способность,

• электрозаряженность,

• взрывоопасность,

• радиоактивность,

• структура,

• твёрдость,

• плотность.

Химический состав пыли определяет биологические эффекты в организме и оказывает воздействие: фиброгенное, раздражающее, токсическое, аллергенное, канцерогенное, радиоактивное, фотосенсибилизирующее и инфекционное.

В основе действия видов пыли, оказывающих токсическое, аллергическое, фотосенсибилизирующее и канцерогенное влияние, лежит резорбтивно-химический процесс — переход твёрдых пылевых частиц в жидкую тканевую среду в результате растворения или экстракции при химическом взаимодействии их с биосубстратами. Эти виды пыли относят к производственным ядам (например, пыль пестицидов, свинца, кадмия и др.). Пыль, имеющая в своём составе или на поверхности радиоактивные элементы, оказывает ионизирующий эффект.

Первостепенное значение для развития пылевых заболеваний органов дыхания (ПЗОД) имеет минералогический состав пыли, особенно содержание в ней кремнезёма (SiO₂), составляющего около 28 % массы земной коры в виде кварца («свободный» кремнезём) и силикатов (соли кремниевой кислоты, содержащие «связанный» кремнезём).

Дисперсность пылевых частиц определяет их устойчивость в воздушной среде, возможность и глубину проникновения в дыхательные пути.

Аэрозоль дезинтеграции полидисперсен — в воздухе содержатся пылевые частицы разных размеров.

• Частицы размером свыше 10 мкм (до 1000) быстро оседают из воздуха и при вдыхании задерживаются в верхних отделах дыхательных путей (10%)

• Частицы микроскопического размера (0,25-10 мкм) более устойчивы в воздухе, при вдыхании проникают в альвеолы, причём в основном размером до 5 мкм (респирабельная фракция). (15-20%)

• Ультрамикроскопические частицы (менее 0,25 мкм) длительно витают в воздухе и при дыхании в лёгких задерживается до 60-70 % этих частиц. Несмотря на большую удельную поверхность, их роль в развитии пылевой патологии незначительна, т. к. невелика их общая масса. (60-80%)

* При очень высокой степени измельчения вещества (до 2 нм) влияние его как пыли на легочную ткань ослабляется ввиду возрастания растворимости и уменьшения сроков задержки в лёгких, но усиливается токсическое действие, т. к. повышается их химическая активность и сорбционная способность.

Дисперсность пыли — обусловливает и характер таких физиологических процессов, как выделение слизи, мерцательная активность реснитчатых клеток эпителия бронхов, активность фагоцитов, а также выведение (элиминацию) частиц из дыхательных путей и лёгких.

От величины частиц зависит степень фиброгенного действия пыли — с повышением дисперсности степень биологической агрессивности увеличивается до определённого предела, а затем уменьшается. Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размером пылинок от 1 до 5 мкм, и аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3 мкм.

Растворимость пыли в воде и тканевых жидкостях зависит от химического состава и может иметь как положительное, так и отрицательное значение.

• Если пыль не токсична и действие её сводится к механическому раздражению тканей, хорошая растворимость способствует быстрому удалению её из организма.

• В случае воздействия токсичной пыли хорошая растворимость сопровождается усилением её действия (пыль свинца, кадмия, меди и др.).

*При этом высокодисперсная пыль некоторых веществ (бериллий, никель, урсол и др.) вызывает более быстрые специфические проявления и аллергические реакции.

Форма (морфология) пылевых частиц зависит от механизма их образования: сферическая, плоская, неправильная. В аэрозоле конденсации пылевые частицы имеют, как правило, «сплавленные» округлые формы в виде шара или куба, легко оседают из воздуха, но и легче проникают в лёгочную ткань и лучше фагоцитируются.

Аэрозоли дезинтеграции – частицы неправильной формы (плоской, оскольчатой, игольчатой, лучистой, волокнистой, спиральной и др.) более длительно удерживаются в воздухе даже при больших размерах и труднее проникают в глубокие отделы лёгких. Попадая на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз, на кожу, частицы с острыми краями (асбест, стекловолокно, слюда, уголь), оказывают раздражающее и травмирующее действие.

Адсорбционные свойства пыли зависят от дисперсности и суммарной поверхности пылевых частиц.

*Так, например, измельчение 1 см³ твёрдого вещества до частиц размером 0,1 мкм увеличивает его общую поверхность с 6 см² до 600000 см² , т. е. в 100 тыс. раз.

Пылевые частицы сорбируют на своей поверхности газы, пары, радиоактивные вещества, ионы, а также свободные радикалы, которые образуются при процессах горения, под действием радиоактивных излучений и в результате фотохимического действия света..

Воспламеняемость и взрывоопасность пыли связаны с удельной поверхностью диспергированных веществ и повышением их химической активности. Для того, чтобы произошёл взрыв и воспламенение, требуется образование пылевого облака достаточной концентрации («кластера»), состоящего из пылевых частиц, сорбирующих кислород воздуха, и наличие открытого пламени (огня) или даже случайной искры.

* Взрывчатыми свойствами обладают различные виды пыли (алюминий, цинк и т. д.), но особенно взрывоопасна органическая пыль (каменноугольная, пробковая, сахарная, мучная, крахмальная, порошкообразного какао, сухого молока и др.). Образование кластера может происходить постепенно в результате накопления пыли в воздухе и при поднятии осевшей пыли.

Почти все пылевые частицы имеют электрический заряд, приобретаемый в результате трения вещества с поверхностью машин, трения и соударения их друг с другом или абсорбции ионов атмосферы. Аэрозоли дезинтеграции имеют большую величину заряда, чем аэрозоли конденсации.

Разноименный заряд частиц — быстрая конгломерации и осаждение из воздуха, а одноименный заряд — стабильность аэрозоля.

Пыль металлов и основных окислов имеет отрицательный заряд, а неметаллов и кислотных окислов – положительный. Установлено, что электроотрицательные частицы легче подвергаются фагоцитозу, а в органах дыхания в большем количестве (70 %) задерживаются заряженные частицы.