3.6 Токсичное действие вредных веществ на организм человека.

Как отмечалось раньше, организм человека является единой сложной системой взаимосвязанных органов, изменение в которых влияет на организм в целом. Интенсивный обмен веществ внутри организма, а также постоянный обмен его с внешней средой – необходимое условие поддержания жизни. В обмене веществ между окружающей средой и организмом принимают участие органы дыхания и пищеварения, через которые в организм попадают кислород и питательные вещества, и органы выделения, которые выводят из организма человека шлаки. Попадая в организм, вредные вещества переносятся кровью к всем органам и тканям. Поэтому нарушение процессов обмена в любом органе приводит, как правило, к нарушению всех функций организма. Основу всех процессов жизнедеятельности любого организма составляют тысячи химических реакций, которые происходят с большими скоростями. Высокая скорость процессов расщепления связана с тем, что все они имеют каталитический характер, а роль катализаторов играют ферменты. Ни один процесс в организме человека не происходит без участия ферментов (например, в усвоении белков принимают участие протенози, жиров – липазы, углеводородов, – кинази и фифатази и т. д.). Всего в организме человека содержится близко 1 тысячи разных ферментных систем, которые катализируют разные процессы. Для всех ферментов характерной является высокая специфичность действия, то есть каждый фермент может катализировать лишь определенный процесс. Незначительное изменение в строении или в условиях действия фермента приводит к потере каталитической активности. Таким образом, токсичность тех или других соединений проявляется в химическом взаимодействии между ними и ферментами, что приводит к торможению или прекращению целого ряда жизненно важных функций организма. Полное инактивация тех или других ферментных систем вызывает общее поражение организма, а в некоторых случаях и его смерть.

Большое количество заболеваний, а также отравлений возникают с проникновением токсичных веществ в организм человека, главным образом, через органы дыхания. Этот путь очень опасен, потому что вредные вещества непосредственно попадают в кровь и разносятся по всему организму. Максимальное отравление ядовитыми веществами происходит, когда эти вещества находятся в виде газов, паров, аэрозолей. Аэрозоли вызывают общетоксичное действие в результате проникновения пылевых частиц (до 5 мкм) в глубокие дыхательные пути, в альвеолы, частично или полностью растворяются в лимфе и, попадая в кровь, вызывают интоксикацию. Мелкодисперсные пылевые частицы очень трудно улавливать.

Ядовитые вещества попадают в желудочно-кишечный тракт из-за невыполнения правил личной гигиены, например, питания или курения на рабочем месте без предварительной мойки рук. Эти вещества сразу могут попасть в кровь из ротовой полости. К таким веществам, например, относятся жирорастворимые соединения, фенолы, цианиды. Кислая среда желудка и слабощелочная среда кишечника могут приводить к усилению тождественности некоторых соединений. Попадая в желудок, такие ядовитые вещества как, например, ртуть, медь, церий, уран, могут вызывать раздражение его слизистой оболочки. Вредные вещества могут попадать в организм человека через кожу как при действии жидкости при контакте с руками, так и в случаях высоких концентраций токсичных паров и газов в воздухе на рабочих местах.

Растворяясь в кожном жире и потовых железах, вещества могут попадать в кровь. К ним принадлежат легкорастворимые в воде и жирах углеводороды, ароматические амины, бензол, анилин и тому подобное. Поражение кожи, безусловно, убыстряет проникновение ядовитых веществ в организм.

Характеристика ядовитых веществ.

Негативные последствия возникают с влиянием ядовитых веществ на живые организмы, воздух, почву, воду и т.д. Своим действием эти вещества приводят к критическому состоянию окружающей естественной среды (уничтожение людей, животных, растений), влияют на здоровье и работоспособность людей, на их будущее поколение. Следовательно, ядовитые вещества – это токсичные химические соединения, которые приводят к поражению всех живых организмов, особенно людей и животных, а также к загрязнению местности. Степень поражения ядовитыми веществами зависит от их токсичности, выборочного действия, длительности, а также от их физико-химических свойств.

По токсичность и ядовитые вещества можно разделить на:

нервно-паралитического действия (например, зарин, зоман) – вызывают бронхоспазмы, духоту, паралич;

– общетоксичного действия (например, синильная кислота, хлорциан) – отекание, кома, паралич, судорога, ускоренное сердцебиение;

– раздражающего действия – раздражения слизевых оболочек носа, ротовой полости;

– кожно-нарывного действия (например, иприты) – местные воспаления и некротические изменения в сочетании с общетоксичными резорбтивными явлениями.

По выбору действия действием ядовитые вещества можно разделить на:

- сердечные – кардиотоксичное действие: лекарства, растительные яды, соли бария, калия, кобальта, кадмия;

– нервные – нарушение функций нервной системы (чадный газ, аммиак, углеводные, фосфорорганические соединения, алкогольные изделия, наркотические средства, снотворные лекарства, и др.);

– печеночные – хлорированные углеводороды, альдегиды, фенолы, фосфор, селен, и др.;

– почечные – соединения тяжелых металлов, этиленгликоли, щавелевая кислота и др.;

– кровяные – производные анилина анилин, нитриты;

– легочные – окислы азота, озон, фосген.

По продолжительности действия ядовитые вещества можно разделить на три группы:

- летальные, которые приводят или могут привести к смерти (в 5 % случаев): срок действия до 10 суток;

– временные, что приводят к тошноте, блевоте, отеканию легких, боли, в груди: срок действия от 2 до 5 суток;

– кратковременные – длительность несколько часов. Приводят к раздражению в носу, ротовой полости, головной боли, духоте, общей слабости, снижению температуры.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ.

Для ослабления влияния вредных веществ на организм человека, для определения степени загрязненности окружающей среды и влияния на растительные и животные организмы, проведения экологических экспертиз состояния окружающей среды или отдельных объектов или районов в настоящее время во всем мире пользуются таким понятиям, как качество естественной среды. Нормативы качества выражаются в предельно допустимых концентрациях (ПДК) вредных веществ, предельно допустимых выбросах (ПДВ), предельно допустимых экологических нагрузках (ПДЭН), максимально допустимом уровне (МДУ), временно согласованных выбросах (ВСВ) и ориентировочно безопасных уровнях влияния (ОБУВ) загрязняющих веществ, в разных средах.

Цель нормативов качества – обеспечить научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов как основы общественного прогресса. Это своего рода вынужденный компромисс, что позволяет развивать хозяйство, охранять жизнь и благополучие человека. В основе нормативов качества лежат три показателя: медицинский, технологический, научно-технический.

Медицинский показатель устанавливает предельный уровень угрозы здоровью человека.

Технологический показатель оценивает уровень установленных пределов техногенного влияния на человека и среду существования.

Научно-технический показатель оценивает возможность научно-технических средств контролировать соблюдение пределов влияния за всеми необходимыми характеристиками. Предельно допустимые концентрации (ПДК) принадлежат к показателям качества окружающей среды относительно здоровья человека. ПДК содержания вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, принадлежат к нормативам санитарно-гигиенического характера.

Этот вид нормирования охватывает не только экологическую, но и производственную, жилищно-бытовую области жизни человека. Впервые ПДК были введены в 1939 году для питьевой воды. До 1991 года количество таких норм ПДК для водяных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения достигла 1925. ПДК относительно атмосферы впервые были введены в 1951 году для 10 вредных веществ. До 1991 года их было уже 479. ПДК в почве стали вводиться с 1980 года. В 1991 году они достигли 109.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) (норматив) – количество вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или взаимодействии за определенный промежуток времени не влияет на здоровье человека и не вызывает нежелательных последствий у будущих поколений. Предельно допустимые концентрации устанавливаются главными санитарными инспекциями в законодательном порядке или рекомендуются соответствующими учреждениями, комиссиями на основе результатов комплексных научных исследований, лабораторных экспериментов, а также сведений, полученных во время и после разных аварий на производствах, военных действий, природных катастроф с использованием длительных медицинских обследований людей на вредных производствах (химические производства, АЭС, шахты, карьеры, литейные цеха).

Для определения максимальной разовой ПДК используются высокочувствительные тесты, с помощью которых обнаруживают минимальные влияния загрязнителей на здоровье человека в случае кратковременных контактов (измерения биопотенциалов головного мозга, реакция глаза и тому подобное). Во время определения длительных влияний загрязнителей проводят эксперименты на животных, используют данные наблюдений во время эпидемий, аварий, добавляя к определенному пороговому влиянию коэффициент запаса, который снижает действие еще в несколько раз.

Еще в СССР главной санитарной инспекцией МОЗ СССР были установлены 2 нормы ПДК, которыми пользуются и в настоящее время:

1)максимальная разовая ПДК, которая вызывает рефлекторные реакции (запах, тепло, свет и т.д.) в результате 20 хв. действия на человека;

2) среднесуточная ПДК, которая не имеет вредного влияния на человека в случае длительного действия. Пока существуют вредные виды антропогенной деятельности, для ограничения их влияния на естественную среду мы должны нормировать количество вредных веществ, которые выбрасываются в воздух, почву, воды всеми типами загрязнителей, постоянно контролировать выбросы разного типа объектов, прогнозируя состояние окружающей среды и принимая соответствующие санкции и решение относительно нарушителей законов об охране природы.

Классы опасности вредных веществ.

 Согласно ГОСТ 12. 1. 007-76 по степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности:

 1. Чрезвычайно опасные - ПДК менее 0, 1 мг/м (берилий, ртуть, сулема, кварцевая пыль);

 2. Высокоопасные - ПДК 0, 1-1, 0 мг/м (окислы азота, анилин, бензол, пыль гранита);

 3. Умеренно опасные - ПДК 1, 1-10, 0 мг/м (вольфрам, борная кислота, угольная пыль);

 4. Малоопасные - ПДК более 10, 0 мг/м (аммиак, ацетон, пыль известняка).

В Украине состояние окружающей среды контролируется несколькими ведомствами. Основной контроль осуществляют Министерство здравоохранения и природы, санитарно эпидемиологические службы, республиканская гидрометеослужба и ее отделы, в районах и областях. Вспомогательный эко-контроль осуществляется службами министерств коммунального хозяйства, рыбнадзора, геологии, общества охраны природы, “зелеными службами” Управления экологического мониторинга Министерства охраны окружающей естественной среды.

В основу нормирования всех загрязнителей в нормативах разных стран положено определение ПДК в разных средах. За основу принимают самый низкий уровень загрязнения, которое основывается на санитарно-гигиенических нормах (см. табл. 3.8, 3.9, 3.10). Следует отметить, что ПДК загрязнителей в нормативах разных стран часто отличаются, хотя и незначительно. Нормативы ПДК в нашей стране единственные и обязательные для всех предприятий и структур, независимо от форм собственности и подчинения. Во время определения ПДК учитывают не только степень влияния на здоровье человека, но и их действие, на диких и домашних животных, растения, грибы, микроорганизмы и естественные объединения, в целом.

Таблица 3.8 - Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере населенных пунктов.

Вещество	ПДК (максимальная) разовая, мг/м3	ПДК (среднесуточная), мг/м3
Нитробензол	0,008	0,008
Оксид серы SO3	0,5	0,05
Сероводород Н2S	0,008	0,008
Чадный газ СО	3,0	1,0
Аммиак NH3	0,2	0,004
Оксид азота	-	0,04
Пыль нетоксичная	0,5	0,15
Сажа	0,15	0,05
Серная кислота (пары)	0,3	0,1
Фтороводород (пары)	0,02	0,005
Пары свинца, ртути	-	0,0003
Хлороформ СНСl3	-	0,03
Хлор Сl2	0,1	0,03
Уксусная кислота СН3СООН (пары)	0,2	0,06
Ацетон	0,35	0,35

Таблица 3.9 - Предельно допустимые концентрации вредных веществ в питьевой воде

Вещество	ПДК (максимальная) разовая, мг/м3	ПДК (среднесуточная), мг/м3
Кадмий	0,001	Нормы стран Западной Европы в 700 тыс. раз превышают украинские ГОСТ 4630-88
Кобальт, манган, висмут, барий	0,1
Бензол, бор	0,5
Диоксин	5*10-10
Диоксид	3,5*10-5
Нитраты (за NO3)	45,0
Нитраты (за NO2)	3,3
Серебро	0,005
Ртуть	0,0005
Свинец	0,03
Стронций (стабильный)	7,0
Бензин, цинк, кобальт, железо	0,1
Хром, никель, медь, молибден, вольфрам	0,01

Таблица 3.10 - Предельно допустимые концентрации вредных веществ в грунтах (ГОСТ 3034-84, 3210-85, 42-128-4433-87)

Вещество	ПДК, мг/кг	Вещество	ПДК, мг/кг
Бензпирен	0,02	Бромофос, метилспирал	0,4
Свинец Рb	20,0	Сероводород Н2S, полихлорпилен	0,5
Хром шестивалентный Сr+6	0,05	Фтор F2	10,0
Ртуть	2,1	Хлорофос	0,5
Бензол С6Н6, толуол С6Н5СН3	0,3	Карбофос	2,0
Нитраты	130,0	Хлорамин	2,0
Медь Сu	3,0	Метафос	0,1
Никель Ni	4,0	Гексахлоран	1,0
Цинк Zn	23,0	Бромофос, метилстирал	0,4
Магний Mn	1 500,0	Гетерофос	0,005
Ванадий V	150,0	Атразин	0,01
Кобальт Со	5,0	Сера S	160,0
Кадмий Сd	1,0	Кадмий Cd	1,0

Результаты новейших исследований свидетельствуют, что нижних безопасных пределов влияний канцерогенов и ионизирующей радиации не существует. Любые дозы, что превышают обычный природный фон, являются вредными. При наличии в воздухе или воде нескольких загрязнителей их суммарная концентрация не должна превышать 1. Приблизительный расчет:

С1 / ПДК₁ + С2 / ПДК₂ + ... + С / ПДК n = 1,

где С1, С2 ., С – фактические концентрации загрязнителей, мг/м³;

ПДК1, ПДК2 ... ПДК – ПДК загрязнителей, мг/м³.

Очень вредным является суммарное действие таких полютантов, как серный газ, диоксид азота, фенол, аэрозоли, серная H₂SO₄ и фтористоводородная кислоты. Если суммарная концентрация загрязнителей больше 1, то говорят, что санитарное состояние не отвечает нормативным требованиям. Для разных сред ПДК одних и тех же токсикантов отличаются. Во время определения ПДК веществ природных вод разделяются на:

- ПДК вод хозяйственно - питьевого назначение;

- ПДК вод рыбного хозяйства (здесь ПДК тех же веществ имеют разное значение)

В почвах ПДК веществ определяют преимущественно для одного слоя. Вещества не должны вредно влиять на качество продукции, которая выращивается человеком для потребления, а также на способность почвы самоочищаться, нормально функционировать. В последнее время делаются все больше расчетов ПДК для продуктов питания. Основными средствами защиты человека от действия вредных веществ является гигиеническое нормирование их содержимого в разных средах, а также разные методы очистки газовых выбросов (адсорбция, абсорбция химическое превращение) и стоков (первичная, вторичная и третичная очистка).