Л 17 Опасность химических веществ 2013

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

1 ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЕ

Вредные химические факторы воздушной производственной среды в случае еѐ загрязнения выше допустимых значений оказывают непосредственное воздействие на организм человека. Это возможно через изменение параметров воздушной среды (состава воздуха, парциального давления компонентов воздушной среды, влажности), а также из-за сочетанного действия химических, биологических и физических факторов среды, изменяющих характер воздействия на организм человека.

Загрязнение образуется за счѐт роста концентрации физических, химических, биологических агентов сверх недавно наблюдавшегося или установленного количества или в результате появления в среде загрязнителей, ранее отсутствующих в ней.

Таким образом, загрязнение характеризуется внесением в производственную среду новых обычно нехарактерных для неѐ физических, химических, биологических агентов. Попадание таких загрязняющих агентов в среду обитания приводят к превышению или видоизменению в рассматриваемый период естественного среднемноголетнего уровня таких веществ (в пределах его критических колебаний концентрации перечисленных агентов в среде, нередко приводящей к негативным последствиям).

Воздействие вредных веществ на организм человека зависит от многих факторов, в том числе, технологических процессов, используемого сырья, промежуточных и конечных продуктов, производственных отходов, физических раздражителей, оказывающих влияние на организм в процессе труда, от сущности токсического и канцерогенного действия этих веществ.

Канцерогенами называются химические соединения или физические агенты, способствующие возникновению злокачественных новообразований (опухолей) у животных, растений и человека.

С точки зрения оценки воздействие вредных загрязняющих производственную среду факторов, необходимо знать:

Пути проникновения вредных веществ в организм человека.

Химическую активность вредных веществ по воздействию на организм.

Сочетанное действие вредных веществ с изменяющимися физическими или биологическими характеристиками производственной среды.

Первоначальный уровень (фон), относительно которого изменяется производственная среда при еѐ загрязнении.

Нормативные параметры химических агентов по содержанию их в воздухе производственной среды.

Санитарно-гигиенические нормативы по воздействию химических загрязнителей на организм человека.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

Это связано с тем, что в современном производстве находит применение более 50-и тысяч химических соединений, большинство из которых синтезировано человеком и не встречается в природе.

Изучение потенциальной опасности вредного воздействия химических веществ на живые организмы является предметом химико-биологической науки – токсикологии.

Токсикология изучает механизмы токсического действия химических веществ, диагностику, профилактику и лечение отравлений.

Вредное вещество, т.е. химический элемент или соединение, вызывающее заболевание организма, является центральным понятием токсикологии.

Область токсикологии, изучающая воздействие на человека вредных веществ, встречающихся в производственных условиях, называется

промышленной токсикологией.

1.1 Количественная оценка вредного воздействия на человека химических веществ

Вредное воздействие химических веществ определяется не только свойствами самого вещества (химическая структура, физико-химические свойства, количество попавшего в организм – доза или концентрация – сочетание вредных веществ, находящихся в организме), но и особенностями организма человека (индивидуальная чувствительность к химическим веществам, общее состояние здоровья, возраст, категория работы, условия труда).

Изучение биологического действия химических веществ на человека показывает, что вредное их воздействие всегда начинается с определѐнной пороговой концентрации или после определѐнного периода воздействия.

Для количественной оценки вредного воздействия на человека химических веществ в промышленной токсикологии используются показатели, характеризующие степень его токсичности. К таким показателям относятся:

Средняя смертельная концентрация в воздухе ЛК50.

Средняя смертельная доза ЛД50.

Порог хронического действия Limcr.

Порог острого действия Limac.

Зона острого действия Zac.

Зона хронического действия Zcr.

Коэффициент возможного ингаляционного отравления.

Средняя смертельная концентрация в воздухе ЛК50 – концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при двух-, четырѐхчасовом ингаляционном воздействии на мышей или крыс.

Средняя смертельная доза ЛД50 – доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу ЛК50 – доза вещества,

вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу.

Порог хронического действия Limcr – минимальная (пороговая)

концентрация химического вещества, вызывающего вредное действие в хроническом эксперименте по четыре часа пять раз в неделю на протяжении не менее четырѐх месяцев.

Порог острого действия Limac – минимальная (пороговая) концентрация вредного вещества, вызывающая изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций.

Зона острого действия Zac – отношение средне смертельной концентрации (ЛК50 к порогу острого действия Limас):

ЛК

Zac Lim50 . ac

Это соотношение показывает размах концентраций, оказывающих действие на организм при однократном поступлении, от начальных до крайних значений, влияющих наиболее неблагоприятно.

Чем меньше зона острого действия, тем опаснее вещество, поскольку даже небольшое превышение пороговой концентрации Lim ac может вызвать

смертельный исход.

Зона хронического действия Zcr – отношение порога острого действия Lim ac к порогу хронического действия Lim cr

Это соотношение характеризует величину разрыва между концентрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при однократном и длительном поступлении в организм.

Чем шире зона хронического действия, тем опаснее вещество. Это связано с тем, что концентрации Lim cr , оказывающие хроническое действие,

значительно меньше концентраций Lim ac , вызывающих острое отравление.

Коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО) —

отношение максимально достигаемой концентрации вредного вещества в воздухе при 20° С к средней смертельной концентрации вещества для мышей.

В производственных условиях работа проводится, как правило, с несколькими химическими веществами, которые могут оказывать комбинированное воздействие на организм человека. Различают три

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

возможных эффекта (рис. 1.1) комбинированного воздействия химических веществ на организм человека:

3

Содержание действующих веществ

Рис. 1.1. Характеристики эффекта воздействия вредного вещества на организм человека

1.2 Пути проникновения вредных загрязняющих веществ в организм человека

Рассматриваются следующие пути проникновения вредных загрязняющих веществ в организм человека в зависимости от агрегатного состояния этих веществ через:

органы дыхания;

желудочно-кишечный тракт;

кожный покров;

слизистые.

Проникновение вредных веществ, находящихся во взвешенном состоянии (аэрозоли) через органы дыхания является на производстве основным.

«Глубина» или интенсивность проникновения вредных веществ в органы дыхания зависит от дисперсности аэрозолей (мелкодисперсные, средне дисперсные и крупнодисперсные).

Мелкодисперсные частицы загрязнителей (до 0,05 мкм) и вредных веществ легко проникают в организм человека, но и сравнительно легко

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

выводятся из лѐгких за счѐт специальных дыхательных профилактических упражнений, выполняемых в более чистых помещениях в течение 10-15 минут.

Средние частицы аэрозолей (от 0,05 до 0,15 мкм) после проникновения в органы дыхания частично задерживаются в них и не выводятся полностью из организма при выполнении дыхательных упражнений.

Крупнодисперсные частицы аэрозолей (более 0,15 мкм) оседают в лѐгких человека и способствуют возникновению профессиональных заболеваний органов дыхания, так называемые болезни, обусловленные воздействием производственной пыли (например, силикоз лѐгких у шахтѐров, пескоструйщиков, металлокониозы [3]и др.).

Проникновение вредных веществ через желудочно-кишечный тракт на производстве относится к редким видам поражения человека. Такой вид проникновения вредными веществами, как правило, связан с нарушением правил личной гигиены (приѐм пищи на рабочем месте, грязные руки), неправильным хранением вредных жидкостей (не маркированная тара или несоответствие или отсутствие надписей на таре для хранения, приводящая к случайному употреблению не соответствующих веществ), но может быть и основным.

Проникающая способность загрязнителей (твѐрдых веществ (аэрогелей), осевших на поверхностях технологического оборудования, масел, жидкостей) через кожный покров зависит от следующих факторов:

реакции организма на воздействие вредного вещества, как на кожный покров, так и при проникновении этого вещества вовнутрь через кожу человека;

состояния кожного покрова (влажность, сухость кожи, показатель pH кожного покрова, раскрытые или сокращѐнные поры, температура тела, в том числе, и в зависимости от категории работы);

глубины проникновения вовнутрь организма;

растворимости загрязнителей в крови и солях, присутствующих в организме;

скорости переноса вредных веществ кровью по организму сердечнососудистой системой, которая, в свою очередь, зависит от категории выполняемой работы (лѐгкая, средней тяжести, тяжѐлая);

площади контакта кожного покрова с загрязняющим веществом;

времени контакта вредного вещества с кожей человека;

температуры окружающей среды и самих загрязняющих веществ.

Основная опасность заключена:

в проникновения ряда вредных веществ в ткани и кровь человека;

суммарной концентрации химических веществ в организме;

во взаимодействие вредных загрязнителей с жидкими средами организма.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

Подавить вредное воздействие загрязняющих веществ в случае попадания их внутрь организма можно фармакотерапией.

Проникновение химических веществ через слизистые, обусловлено в первую очередь попаданием на них этих веществ из-за невыполнения санитарно-гигиенических требований. При попадании химически активных веществ на слизистые человека, эти вещества могут вызвать раздражение в виде жжения, зуда, изжоги и других неприятных ощущений. Попадая на слизистые органов зрения, химические вещества вызывают слезотечение.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

2 ХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ ПО ВОЗДЕЙСТВИЮ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Для успешной борьбы с вредными факторами требуется знание не только пути попадания этих веществ в организм человека, но и вредное воздействие и его последствия этих веществ на организм, если концентрация этих веществ, превышает гигиенические нормативы. Кроме того, необходимо знать некоторые меры устранения последствий воздействия вредных производственных факторов в экстремальных ситуациях.

Вредные вещества в промышленности находятся в газообразном, жидком и твѐрдом состояниях. Как уже говорилось, они способны проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварения или кожу и слизистые.

Все вредные вещества можно подразделить на:

неядовитые;

ядовитые;

пахнущие;

дурно пахнущие;

вызывающие:

-слезотечение,

-спазмы дыхательных путей,

-дерматиты;

-язвы.

По воздействию на организм человека все вредные вещества можно характеризовать в виде следующего действия:

обще токсического;

раздражающего;

сенсибилизирующего;

канцерогенного;

мутагенного;

репродуктивного.

Обще токсические химические вещества (углеводороды, спирты, анилин, сероводород, синильная кислота и еѐ соли, соли ртути, хлорированные углеводороды, оксид углерода) вызывают расстройства нервной системы, мышечные судороги, нарушают структуру ферментов, влияют на кроветворные органы, взаимодействуют с гемоглобином. Такие вещества вызывают отравления.

Раздражающие вещества (хлор, аммиак, диоксид серы, туманы кислот, оксиды азота, сернистый газ, фтористый водород, окислы азота, озон, ацетон и др.) воздействуют на слизистые оболочки, верхние и глубокие дыхательные пути. Вредные вещества раздражающего действия, в том числе и смазочно-

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

охлаждающие жидкости (СОЖ), вызывают раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек. При работе с СОЖ обязательное использование средств индивидуальной защиты (СИЗ) (паст, мазей, настоев, бактерицидных пластырей, жидкости Новикова).

Сенсибилизирующие вещества (органические азокрасители, диметиламиноазобензол и другие антибиотики, формальдегид, различные растворители, герметики, лаки на основе нитро- и нитрозосоединений и т.п.) повышают чувствительность организма к химическим веществам, а в производственных условиях приводят к аллергическим заболеваниям. Загрязняющие сенсибилизирующие вещества действуют как аллергены. Для лиц, работающих с такими веществами и риске попадании этих веществ на кожу, требуется обязательный медицинский отбор врачом-дерматологом.

Как профилактические мероприятия – строгое соблюдение правил личной гигиены.

Канцерогенные вещества (бензапирен, асбест, нитроазосоединения, ароматические амины и никель и его соединения, амины, окислы хрома, асбест др., в том числе, и дым табака) вызывают развитие всех видов раковых заболеваний. Этот процесс может быть отдалѐн от момента воздействия вещества на годы, и даже десятилетия из-за такого явления как биоаккумуляция вредных веществ в организме человека.

Биоаккумуляция характеризуется накоплением в организмах всѐ возрастающих концентраций потенциально токсичных веществ. Эти вещества поглощаются из среды, но не разлагаются и не выделяются обратно. В результате организм работает как фильтр, накапливая всѐ возрастающие количества вредных веществ, особенно таких опасных как тяжѐлые металлы, канцерогены, хлор углеводороды и др.

Мутагенные вещества (этиленамин, окись этилена, хлорированные углеводороды, соединения свинца и ртути, свинец, марганец, радиоактивные вещества и ряд других) оказывают воздействие на неполовые (соматические) клетки, входящие в состав всех органов и тканей человека, а также на половые клетки (гаметы). Воздействие мутагенных веществ на соматические клетки вызывают изменения в генотипе человека, контактирующего с этими веществами. Они обнаруживаются в отдалѐнном периоде жизни и проявляются в преждевременном старении, повышении общей заболеваемости, появлении злокачественных новообразований. При воздействии на половые клетки мутагенное влияние химических веществ сказывается на последующее поколение, иногда в очень отдалѐнные сроки.

Мутагенные вещества способствуют изменению наследственной информации (изменение спирали ДНК и РНК). Женщины к таким веществам в два - три раза чувствительнее, чем мужчины, а, следовательно, риск при курении у них значительно выше.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 17. Химические факторы воздушной производственной среды. 2013

Канцерогенные вещества вызывают раковые заболевания. Так, польскими медиками установлено, что курящие люди:

чаще обращаются в поликлинику (на 14 %);

больше времени проводят на больничных койках при идентичных заболеваниях по сравнению с некурящими людьми (на 3,13 %);

имеют выше риск несчастных случаев, связанных с потерей трудоспособности (на 16 %);

обладают повышенной смертностью (на 36 %).

Например, при сильном и длительном нагревании растительное масло теряет свои ценные свойства. Не рекомендуется долго в одной и той же порции масла жарить пирожки, пончики, хворост, рыбу, так как при этом происходит окисление жирных кислот, что может вызвать изжогу и раздражение слизистой оболочки желудка, кишечника, печени. Не исключено и канцерогенное воздействие многократно подогреваемого масла.

Химические вещества, влияющие на репродуктивную функцию человека

(борная кислота, аммиак, многие химические вещества в больших количествах), вызывают возникновение врождѐнных пороков развития и отклонений от нормальной структуры у потомства, влияют на развитие плода в матке и на послеродовое развитие и здоровье потомства.

Биологическое действие химических веществ на организм человека изменяет его гомеостаз (относительное постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма), т.е. способность организма к авторегуляции при изменении факторов окружающей среды.

Авторегуляцию биологической системы следует рассматривать как регуляцию динамического состояния открытой системы организма, подверженной биологическому ритму.

При этом гомеостаз включает в себя не только динамическое постоянство биологического объекта, но и устойчивость его основных биологических функций. А воздействие вредных веществ может вызывать не только изменение определѐнных параметров биологического объекта (первый признак опасности), но и повреждение систем регулирования гомеостаза (второй признак опасности), т.е. нарушение последнего. Для сохранения гомеостаза в условиях разнообразных химических воздействий в процессе эволюции выработалась специальная система биохимической детоксикации. При относительно малых воздействиях вредных веществ нарушение гомеостаза не происходит (рис. 2.1).