Раздел 2.3. Загрязнение воздуха производственной среды

2.3.1. Влияние вредных веществ на организм человека

Основной причиной загрязнения атмосферного воздуха является резко углубляющееся противоречие между интенсификацией производства во всех отраслях промышленности и медленной разработкой и внедрением прогрессивной безотходной технологии и современного оборудования по очистке. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сделала заключение, что загрязнение воздуха имеет место в тех случаях, когда загрязняющее воздух вещество или несколько загрязняющих воздух веществ присутствуют в атмосфере в таком количестве и в течение такого времени, что они причиняют вред или могут способствовать причинению вреда людям, растениям, животным и имуществу или могут нанести не поддающийся учету ущерб здоровью и имуществу человека.

Особенно сложное положение наблюдается в крупных промышленных регионах и городах с высокой концентрацией промышленности. Загрязнение атмосферы и снижение содержания кислорода ведут к глобальным изменениям на нашей планете.

К химическим факторам рабочей среды относят естественный (природный) состав воздуха и вредные его примеси – производственные примеси, продукты сгорания, пиролиза, бытовые газы, выделения из синтетических материалов и др. По рекомендациям Союза немецких инженеров (VDI) чистый воздух имеет следующий состав: 20,93% - кислорода, 78,10% - азота, 0,93% – инертные газы, 0,03-0,04% - диоксида углерода. В процессе производственной деятельности в воздушной среде рабочего места (зоны) процентное соотношение может изменяться.

Каждый компонент из составляющих газов воздуха играет существенную роль в жизнедеятельности человека.

Азот(N₂) – газ без цвета, вкуса, запаха, химически инертен. Удельный вес относительно воздуха 0,97г/см³. Азот необходим для жизнедеятельности человека, так как входит в состав белков.

Кислород (О₂) – газ без цвета, вкуса и запаха. Удельный вес при температуре 0⁰С и 101324,7Па/760 мм ртутного столба воздуха 1,11г/см³. При дыхании человек поглощает примерно 1/5 всего кислорода, содержащегося в воздухе. Выдыхаемый воздух содержит, около 17%О₂ и до 4% СО₂. При содержании кислорода в воздухе до 17% у человека наступает одышка и усиливается сердцебиение, а при 12% атмосфера рабочего пространства становится смертельно опасной, человек выдерживает такое состояние 0,5 часа.

Признаком недостатка кислорода в воздухе является головокружение, тошнота, головная боль (например, при нахождении высоко в горах). При кислородном голодании, когда в воздухе содержится 11-13% кислорода, наблюдается уменьшение способности глаз различать цвета, снижается острота зрения и т.д. Если же содержание кислорода падает до 7-8% по сравнению с обычным содержанием 21%, развиваются очень опасные для жизни человека явления – удушье, снижение температуры тела и т.д. Особенно чувствительна к кислородному голоданию нервная система, поскольку кора головного мозга потребляет в 30 раз больше кислорода, чем другие органы человека.

Углекислый газ (СО₂) – газ без цвета, со слабокислым запахом. Оказывает наркотическое воздействие при больших концентрациях, удельный вес его 1,52г/см³. Растворимость в воде при 0ْС -180% по объему, в то время как при тех же условиях О₂ имеет растворимость 5%; N₂ – 2%. Газ химически инертен. При небольших концентрациях в воздухе до 1% он стимулирует дыхание (ускоряет). При 6% появляется одышка, слабость, при 10% возможно обморочное состояние, а при 20-25% - смертельное отравление. Взрослый человек в обычных условиях при легкой физической работе выделяет 22,6 л. в час, а при тяжелой физической работе 40 л. СО₂ в час.

Кроме изменения состава воздуха в воздушную среду (рабочей зоны помещения) могут выделяться вредные примеси в виде пыли, аэрозолей. Наличие вредных примесей может привести к острому отравлению, и даже смерти при попадании в организм человека больших доз за короткий промежуток времени, или вызвать профессиональные заболевания при попадании в организм человека малых доз вредных веществ в течение длительного времени.

Окись углерода (СО) – очень опасный газ, называемый еще угарным газом, не имеет цвета, запаха, вкуса, удельный вес 0,97г/см³, почти не растворим в воде. В 1000 объемах воды растворяется 3 объемами СО. Физическое воздействие на человека основано на том, что гемоглобин крови в 250-300 раз легче соединяется с окисью углерода, чем с кислородом. Поэтому при вдыхании воздуха содержащего СО, кровь насыщается газом и теряет способность усваивать кислород, что приводит к смерти. Реакция между кислородом, окисью углерода и гемоглобином крови Н_в обратная и может быть выражена следующим уравнением:

Н_В О₂ + СО = СОН_В + О₂

В мире не существует абсолютно безопасных веществ. Как отмечал древнегреческий целитель Авиценна: «Любое вещество может быть в определенных концентрациях лечебным, а при больших значениях и накоплениях в организме быть ядом».

Весьма опасными являются вещества: сероводород (при наличии в легких более 1мг/м³ Н₂S наступает мгновенная смерть); хлор (вызывает раздражение и спазмы дыхательных органов, изменение в работе сердца и сосудистых центров); ацетон (наркотически действует на центральную нервную систему, гипофиз, влияет на умственную деятельность, при больших концентрациях приводит к потере сознания); свинец (накопление в организме ведет к изменению состава крови, приостанавливает работу и интеллектуальное развитие); ртуть (вызывает психические расстройства и нарушение координации движений, накапливается в почках и печени, вызывает общее отравление организма) и др.

Токсичностью называется способность химических веществ оказывать вредное воздействие на организм человека. Отравления, вызываемые действием токсичных веществ, разделяются на острые и хронические.

Острое отравление возникает при попадании в организм больших доз ядовитого вещества и характеризуется быстрым появлением признаков отравления и в отдельных случаях смертельным исходом.

Хроническое отравление развивается постепенно, в течение длительного воздействия малых доз, характеризуется стойкостью вызванных ядом изменений в организме. В результате хронических отравлений появляются профессиональные заболевания.

Все химические вещества в определенных условиях могут оказывать общее действие на организм человека, вызывать изменения в различных системах и органах. Они попадают через дыхательные пути, пищеварительный аппарат, кожу и слизистые оболочки.

Первый путь. Большинство промышленных ядов попадают через органы дыхания и всасываются альвеолами легких. Поверхность верхних участков дыхательных путей обладает чувствительным эпителием, что вызывает реакции раздражения в организме. Необходимо соблюдать правильный режим дыхания в производственных условиях: дышать с закрытым ртом, применять средства индивидуальной защиты.

Второй путь. Отравление (через пищеварительный тракт) происходит при глотании, во время питания и дыхания, а также при занесении ядов в полость рта загрязненными руками и при курении.

Третий путь. Происходит через кожный покров. Вещества нейтрализуют защитный кожный жировой слой и открывают путь для проникновения ядов, например, бензин, ксилол, толуол, скипидар, известь. Все эти вещества сами растворяются в жировом слое и проникают в организм.

Все химические вещества в определенных условиях могут оказывать общее действие на организм или вызывать изменения в определенных системах и органах. По физиологическому воздействию на организм человека вещества подразделяются на:

раздражающие - вещества, вызывающие прижигающие действие и раздражающие с преобладающими изменениями кожи и слизистых оболочек. Сюда относятся все концентрированные кислоты и щелочи, из которых наиболее резким действием обладает HCl, H₂SO₄, КОН, Na OH, аммиак, гашеная известь и др;

удушающие – вещества, раздражающие органы дыхания Cl₂; SO₂; SO₃, окислы азота, фосген, аммиак. Вещества, растворимые в воде, а, следовательно, и в слизи, покрывающей верхние дыхательные пути, поражают верхний отдел дыхательного тракта и приводят к возникновению ларингита, трахеита, бронхита и так далее, в зависимости от концентрации и времени контакта с токсичными веществами. Газы, труднорастворимые в воде, не задерживаются влагой слизи, достигают в больших концентрациях нижележащих отрезков дыхательных путей – и обусловливают развитие пневмонии и отек легких;

действующие на кровь -

а) вещества (бензол, ксилол, толуол) вызывающие изменение костномозгового кроветворения, сопровождающееся понижением содержания в крови лейкоцитов, эритроцитов.

б) вещества (мышьяковистый водород, фенилгидразин, свинец), которые, проникая в кровь, вызывают разрушение и гибель красных кровяных телец (гемолиз). Это ведет к быстрому развитию лейкемии.

в) химические вещества, которые переводят гемоглобин в ненормальные, патологические пигменты (например: бензол, окись углерода), при отравлении которыми нарушается баланс кислорода в организме, развивается кислородное голодание;

яды, действующие на нервную систему (бензол, бензин, метиловый спирт, анилин, нитробензол);

ферментные яды. Все обменные и окислительные процессы в организме происходят при участии ферментов. К химическим веществам, изменяющим и подавляющим функцию жизненно важных ферментов, относятся: синильная кислота, H₂S и др.;

канцерогенные вещества (свинец, асбест, никотин и др.). Их накопление в организме человека ведет к образованию добро- и злокачественных опухолей.

Согласно ГОСТ 12.0.003-74 по характеру влияния химических веществ на организм человека они подразделяются:

- общетоксического действия, вызывающего отравление всего организма (ртуть, оксид углерода, и др.);

- раздражающего действия – вызывают раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей (аммиак, хлор, азот, сероводород и др.);

- сенсибилизирующего действия – аллергены (альдегиды, растворители красок и лаков на основе нитросоединений и др.);

- канцерогенного действия, которые вызывают онкологические заболевания (ароматические соединения, асбест, аминосодержащие и др.);

- мутагенного действия – вызывают изменения наследственности и мутации (свинец, радиоактивные изотопы, формальдегид и др.);

- влияющие на репродуктивную функцию человека (свинец, бензин, никотин, марганец).

Существуют и другие классификации вредных веществ по признакам воздействия на организм человека.

Ядовитые вещества могут быть:

Твердыми (Р_В; А_S, сурик, антисептики), газообразными (СО; СО₂;SО₂;SО₃;Сl и др.), жидкими (бензин, бензол, нитролаки, скипидар).

По способности накапливаться в организме – на кумулятивные - способные накапливаться в организме в костях, печени, селезенке, мышцах (Нq; Р_в и др.) и некумулятивные – к ним относятся весьма ядовитые вещества (синильная кислота, галогены и др.).

Основными факторами, от которых зависит степень отравляющего действия веществ, являются:

1. химическая структура вещества. Ненасыщенные соединения более токсичны, чем насыщенные. СО – более сильный яд, чем СО₂. Галоидозамещенные углеводороды отличаются большей токсичностью, чем углеводороды, из которых они получены. Токсичность предельных углеводородов увеличивается по мере увеличения числа атомов углерода;

2. дисперсность яда. С увеличением дисперсности растет и токсичность. Наиболее опасны яды, находящиеся в парообразном состоянии. Z_n и C_u и некоторые другие металлы в твердом и пылевидном состоянии не опасны. Пары металлов вызывают профессиональное заболевание, называемое «литейной лихорадкой»;

3. Растворимость в воде и жидкостях организма. Чем выше растворимость, тем они токсичнее. Белый мышьяк хорошо растворим, сильно ядовит. Трех и двух сернистый мышьяк мало растворим и почти не ядовит;

4. концентрация вещества во вдыхаемом воздухе;

5. комбинация ядов. При комбинированном воздействие разных ядов токсический эффект может потенциироваться, то есть оказывается сильнее, чем при простом сложении их действия;

6. время соприкосновения с ядами и условия внешней среды. При высокой температуре расширяются сосуды кожного покрова, усиливается потливость, учащается дыхание. Это ускоряет проникновение некоторых ядов в организм. Высокая температура оказывает действие на скорость испарения летучих веществ, что усиливает загрязнение воздуха;

7. индивидуальная чувствительность организма к токсическим веществам. У женщин и подростков чувствительность к вредным веществам выше, чем у мужчин.

При неправильной организации труда и в аварийных ситуациях, вредные вещества могут служить причиной взрывов и пожаров. Действия, направленные на снижение уровня вредности на рабочих местах, является важнейшей задачей и требует научного подхода в организации работ и контроля за воздушной средой.