Безопасность жизнедеятельности (медико-биологические основы)

или

В дальнейшем озон вступает в реакции с углеводоро­ дами. Органические радикалы образуют в присутствии М (М — это частицы, участвующие в столкновениях, но не вступающие в реакции) и кислорода воздуха радика­ лы пероксидов.

Пероксирадикалы в первую очередь вступают в ре­ акции полимеризации с олифинами, в которых образо­ вание цепи продолжается до тех пор, пока радикал или молекула N 0 не вызовет обрыва цепи. Наряду с поли­ меризацией пероксирадикалы могут реагировать с N 02. Из образующихся при этом соединений наиболее извес­ тен пероксиацетилнитрат (СНзС0021Ч02), сокращенно называемый ПАН, концентрация которого в смоге мо­ жет достигать 50 млрд-1. Поскольку это вещество очень легко вступает в реакцию взаимодействия с различны­ ми органическими соединениями, например фермента­ ми, оно чрезвычайно токсично для человека и других живых существ. Наряду с ПАН из пероксидных соеди­ нений следует отметить различные альдегиды, которые также вносят в смог свою долю токсичности. Из-за вы­ сокой реакционной способности 0 3, ОН», НОО» и 0 (3Р) в смоге появляется множество различных соединений, которые не все известны. Состав смога зависит от его происхождения: переполненные автотранспортом горо­ да Южной Европы (Афины, Мадрид) и Калифорнии (Лос-Анджелес) в солнечные летние месяцы страдают от смога лос-анджелесского типа, для которого харак­ терно присутствие оксидов азота, озона, ПАН и других

соединений пероксидного характера. В Центральной Европе и Великобритании наблюдается смог лондонского типа в осенний и зимний периоды, в нем преобладают S02, H2S04 и копоть. Кроме этих крайних представите­ лей возможно возникновение промежуточных видов смога различного состава и при различных погодных условиях.

Скорость образования озона зависит от освещеннос­ ти, и поэтому его концентрация изменяется в течение суток. Уменьшение концентрации озона по ночам объяс­ няется приостановлением его фотохимического синте­ за, одновременно его концентрация понижается из-за продолжающегося окисления N0 в N 02. В гористых ме­ стностях это изменение концентраций выражено менее резко, так как поступивший в течение дня в атмосферу озон ночью почти не расходуется на окисление N 0 (по­ следний практически отсутствует в чистом горном воз­ духе).

Годовые изменения образования озона, вытекающие из суточных изменений, дают максимум в периоды ин­ тенсивной солнечной активности. Абсолютное количество фотохимически образованного озона зависит от интен­ сивности солнечного излучения и в районах с умерен­ ным климатом при характерной циклонной активности может в различные годы значительно колебаться, несмот­ ря на сравнительно постоянную эмиссию.

Зависимость выхода 0 3 в реакциях его образования из N0 и N02 связана с суточными выбросами азота. С утра растет концентрация N0 в связи с ростом интенсив­ ности движения транспорта; концентрация образующе­ гося по уравнениям 6.9—6.11 NOz достигает максимума со смещением во времени на несколько часов, а еще че­ рез некоторое время устанавливается максимальное со­ держание 0 3. При удалении от источников выбросов NO,

т. е. от больших городов и промышленных центров, из­ меняется соотношение концентраций NO, N 02 и 0 3 . По мере переноса выбросов от городов резко падает кон­ центрация N0 вследствие образования N 02. Концентра­ ция N 02 меняется менее резко, так как убыль N 02 связа­ на главным образом с естественными процессами. Кон­ центрация 0 3 также очень сильно уменьшается вследствие реакции с N0. На большом удалении от источников вы­ бросов в так называемых районах чистого воздуха все же можно наблюдать сравнительно высокие концентрации 0 3. Это связано с фотохимическими превращениями N 02 в 0 3 на большой высоте, в то время как вблизи поверхно­ сти оставшийся 0 3 реагирует с остатками N0. Этим можно объяснить часто кажущийся удивительным факт обнару­ жения высоких концентраций 0 3 в областях чистого воз­ духа, до которых, однако, могут доходить городские выбросы. Фотохимические превращения 0 3 большей ча­ стью происходят при переносе за черту города.

Образующийся главным образом естественным путем N20 безвреден для человека, что позволяет использовать его для наркоза. Его роль в загрязнении воздуха заклю­ чается в том, что NzO при химических изменениях в стра­ тосфере способствует разрушению озона.

Роль монооксида и диоксида азота приходится оце­ нивать совместно, так как в атмосфере эти газы встреча­ ются только вместе. Поэтому говорят, как правило, только об активности оксидов азота или NOi, к тому же эти газы в дальнейшем приходят в равновесие с N20 3 и N20 4.

Монооксид азота не раздражает дыхательные пути, и поэтому человек может его не почувствовать. При вды­ хании N0 образует с гемоглобином нестойкое нитрозосоединение, которое быстро переходит в метгемоглобин, при этом Fe2+ переходит в Fe3+. Ион Fe3+ уже не может обратимо связывать 0 2 и, таким образом, выходит из

процесса переноса 0 2. Концентрация метгемоглобина ^ крови 60—70% считается летальной. Но такое предель­ ное значение может быть создано только в закрытом по­ мещении, на открытом воздухе это невозможно.

По мере удаления, от источника выброса все большее количество N0 переходит в N02. Этот желто-коричне­ вый газ особенно сильно раздражает слизистые оболоч­ ки. При контакте с влагой в организме образуются азоти­ стая и азотная кислоты (уравнение 6.15), которые разъе­ дают стенки альвеол легких, подобно многим другим кислотам. При этом стенки альвеол и кровеносных ка­ пилляров становятся настолько проницаемы, что пропус­ кают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкЬсти растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, пре­ пятствующую дальнейшему газообмену. Если свое­ временно не перекрыть доступ жидкости в альвеолы, то отек легких может привести к смерти. Поскольку крити­ ческие концентрации не могут быть достигнуты на от­ крытом воздухе, а устанавливаются только в закрытых помещениях, то избежать этого можно, соблюдая надле­ жащие меры предосторожности. В промышленных рай­ онах и городах наблюдается концентрация N 02 0,4— 0,8 мг/м3, при образовании смога — 1 мг/м3. Максималь­ но допустимая эмиссионная концентрация (МЭК) состав­ ляет 9 мг/м3 (5 м лн 1).

Оксиды азота должны рассматриваться как вещества, представляющие серьезную опасность для здоровья че­ ловека, даже когда фактическое содержание NOx в воз­ духе меньше МЭК. Нормы МЭК предназначены только для взрослого человека, кроме того, они не учитывают возможности комбинированного действия других вред­ ных газов. При длительном действии оксидов азота, даже в концентрациях ниже, следует опасаться расширения клеток в корешках бронхов (тонкие разветвления воз­

душных путей альвеол), ухудшения сопротивляемости легких к бактериям, а также расширения альвеол. Конк­ ретные данные о длительном физиологическом действии NOx пока отсутствуют.

Действие озона на организм подобно действию N 02, он также вызывает отек легких. Кроме того, озон на­ рушает нормальное движение мерцательных волосков

вбронхах, которые должны выводить чужеродные ве­ щества из бронхов вместе с мокротой. Систематичес­ кое вдыхание озона приводит к накоплению в легких чужеродных веществ, что может привести к увеличе­ нию опасности заболевания раком, так как канцероген­ ные вещества задерживаются в легких дольше обыч­ ного. При концентрации 0 3 ниже значения МЭК около 0,2 мг/м3 (0,1 м лн'1) наблюдаются усталость, головная боль, резь в глазах и раздражение слизистых оболо­ чек. Если МЭК превышена, то может возникнуть тя­ желый отек легких. Поэтому в городах, где существу­ ет опасность образования смога, концентрации озона 0,3—0,4 мг/м3 следует считать предельными. Обычно

впромышленных районах концентрация озона в воз­ духе в летний период составляет около 0,03 мг/м3.

6.3. Органические растворители

6.3.1. Углероды ароматического ряда

Широко распространенными углеводородами арома­ тического ряда являются бензол, толуол, ксилол. Аро­ матические углеводороды получаются при перегонке ка­ менного угля на коксохимических заводах и переработке нефти. Основные физические их свойства:

Бензол (С6Н6) — жидкость, мол. вес 78,11; температура кипения 80,1°, упругость паров 75,24 мм рт.ст. (при 20°).

Толуол (С6Н5СН3) — жидкость, мол. вес. 92,13; тем­ пература кипения 110,8°, упругость паров 22,5 мм рт. ст.

Ксилол (СН3)2СбН4 —жидкость, мол. вес. 106,16; тем­ пература кипения 144°, упругость паров 10,05 мм рт. ст.

Точка кипения возрастает с увеличением числа угле­ родных атомов; следовательно, при прочих равных усло­ виях соответственно уменьшаются летучесть и опасность отравления через дыхательные пути. Растворимость в воде очень мала. Коэффициент распределения в крови составляет для бензола 9,3; таким образом, при больших концентрациях возможны быстрое насыщение крови и быстрое отравление. Углеводороды ароматического ряда поступают в организм через дыхательные пути и кожу, но опасность отравления, особенно бензолом, больше при поступлении через дыхательные пути вследствие боль­ шой его летучести.

Ароматические углеводороды не подчиняются прави­ лу Ричардсона, т.е. сила наркотического действия их не возрастает с увеличением количества углеродных атомов. Толуол несколько токсичнее бензола, ксилол же менее токсичен, чем бензол. Так, например, смертельные кон­ центрации для белых мышей при 2-часовой экспозиции: бензола — 45 000 мг/м3, толуола 30 000—35 000 мг/м3, ксилола (смесь изомеров) — 50 000 мг/м3.

Наиболее опасным в смысле отравлений считается бензол. Хроническое отравление всеми тремя представи­ телями углеводородов ароматического ряда протекает при­ мерно однотипно, наиболее выраженно — при отравле­ нии парами бензола. Для легких форм хронического от­ равления характерны нарушения со стороны центральной нервной системы: головные боли, головокружение, по­ вышенная раздражительность, общая усталость, слабость,

сонливость или бессонница. Со стороны других органов отмечаются тошнота, потеря аппетита, боль в области сердца, замедление пульса, снижение кровяного дав­ ления. В дальнейшем вследствие нарушения проницает мости сосудов наблюдаются кровотечения из носа, де­ сен, подкожные точечные кровоизлияния; в этот период отмечается ломкость сосудов.

Наиболее специфичными являются изменения кро­ ви вследствие воздействия ароматических углеводоро­ дов на кроветворные органы через вегетативную нервную систему.

При тяжелых формах хронического отравления бен­ золом наблюдаются повышение сухожильных рефлексов, двусторонний клонус, положительный симптом Бабинского, расстройство глубокой чувствительности, парес­ тезии, атаксия, параплегии, полиневрит верхних конеч­ ностей. Резко выявляется геморрагический синдром вследствие увеличения проницаемости и ломкости сосу­ дов: кровотечения из слизистых оболочек полости рта и носа, матки, многочисленные кровоизлияния под кожу. Развиваются выраженная анемия и тромбопения. В кро­ ви исчезают молодые форменные элементы, что указы­ вает на апластические процессы в костном мозге.

Возможны смертельные случаи же при хроническом отравлении ксилолом.

Хронические отравления бензолом наблюдались при концентрациях 100—1000 мг/м3, толуолом — 200— 2000 мг/м3, ксилолом — 400—1300 мг/м3.

Около 50% бензола, толуола и ксилола выделяется из организма в неизмененном виде через дыхательные пути, остальная часть — с мочой в виде продуктов пре­ вращения их в организме.

Ароматические углеводороды при длительном кон­ такте с ними вызывают поражения кожи, характеризую­

щиеся покраснением, зудом и мелкой пузырьковой сы­ пью.

Предельно допустимые концентрации в воздухе ра­ бочих помещений: для бензола — 5 мг/м3, толуола и кси­ лола — 50 мг/м3.

При использовании бензола применяют ряд мер, пре­ дупреждающих выделение его паров в воздух и устраня­ ющих соприкосновение с ним кожи.

6 . 3 . 2 . У г л е в о д о р о д ы ж и р н о г о р я д а

К этой группе относятся бензины, хлорзамещенные углеводороды жирного ряда, спирты жирного ряда, слож­ ные эфиры, кетоны и др.

6 . 3 . 2 . 1 . Б е н з и н ы

Наиболее распространенные растворители (петролейный эфир, авиационный бензин, бензин «Калоша», уайтспирит) относятся к алифатическим и ациклическим уг­ леводородам. Бензины получаются при переработке не­ фти и представляют собой смесь углеводородов различ­ ной химической структуры. Точка кипения отдельных фракций от 30—50° (петролейный эфир) до 140—190° (уайт-спирит). С увеличением точки кипения летучесть бензинов при прочих равных условиях уменьшается и, следовательно, снижается опасность отравления ингаля­ ционным путем.

Коэффициент растворимости бензинов в воде мал; для разных бензинов он колеблется в пределах 0,0213—0,0597. В крови бензины растворяются лучше, но все же коэф­ фициент распределения низок. Возможно быстрое насы­

щение крови и быстрое отравление, а при больших кон­ центрациях — мгновенная смерть.

Химически бензины не активны, поэтому в организ­ ме они не изменяются и выводятся через дыхательные пути. Малый коэффициент их распределения обеспечи­ вает быстрое удаление через легкие. По той же причине невозможно отравление через кожу, так как бензин не накапливается в организме до концентрации, способной вызвать отравление.

Бензины — это наркотики. Если токсичность бензина «Калоша» принять за 1, то остальные бензины по ток­ сичности распределяются следующим образом: красно­ дарский авиационный — 0,4; бакинский медицинский, грозненский 1-го и 2-го сорта — 0,7; бакинский 2-го сор­ та — 1,1.

Острое отравление протекает по Общему для нарко­ тиков типу, но с некоторыми особенностями пораже­ ния нервной системы: наблюдаются мелкие фибрил­ лярные подергивания мышц, дрожание вытянутых вер­ хних конечностей, языка, век, клонические мышечные судороги, болезненность нервных стволов, иногда спа­ стическое сокращение мышц верхних и нижних конеч­ ностей.

Хроническое отравление в основном выражается поражением центральной нервной системы: неврастени­ ей и истерией, мышечной слабостью, быстрой утомляе­ мостью, раздражительностью, сонливостью или бессон­ ницей, потерей аппетита. Обычно отмечают также ане­ мию. Морфология крови свидетельствует о процессах дегенерации и регенерации.

Предельно допустимые концентрации в воздухе ра­ бочих помещений для бензина-растворителя, лигроина и уайт-спирита — 300 мг/м3.

Наиболее распространены химические вещества, вхо­ дящие в эту группу: производные метана (четыреххло­ ристый углерод и др.), этилена (трихлорэтилен, тетрахлорэтилен), этана (1,2-дихлорэтан и др.)- Перечислен­ ные вещества являются хорошими растворителями жи­ ров, смол, целлюлозы, каучука и т.д. и в то же время не „воспламеняются.

Температура кипения этих веществ низкая. Следова­ тельно, летучесть их значительна. Коэффициент их ра­ створимости небольшой. Таким образом, насыщение кро­ ви происходит энергично, а при больших концентрациях быстро наступает отравление.

Хлорзамещенные углеводороды жирного ряда отли­ чаются высокой реакционной способностью: обычно про­ исходит замена хлора различными радикалами; с водой они образуют спирты, а с аммиаком — амины. Эти ве­ щества поступают в организм через легкие и кожу. От­ равления через кожу веществами с такой низкой точкой кипения не возникали, ибо они не накапливаются в кон­ центрациях, вызывающих отравление. Выделяются они через легкие и частично с мочой.

Хлорзамещенные углеводороды жирного ряда явля­ ются наркотиками. Наркотическое действие усиливается от метановых к хлорпроизводным этанового ряда. По сравнению с углеводородами жирного ряда они облада­ ют не только значительно большей силой наркотическо­ го действия, но и ярко выраженным специфическим вли­ янием. Прежде всего следует указать, что эти яды обла­ дают последействием, особенно выраженным у хлорпроизводных этана.

Группа хлора придает хлорзамещенным углеводоро­ дам жирного ряда особые свойства специфического дей-