Вредные вещества

Одним из основных вредных факторов среды обитания человека являются вредные химические вещества. Воздействию химических веществ человек может подвергаться во всех сферах среды обитания: в производственных условиях, в быту, вредные вещества могут поступать в организм человека из атмосферного воздуха, с питьевой водой, с пищей.

Согласно ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности" дается такое определение: "Вредное вещество - вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений."

В результате воздействия вредных веществ на организм человека происходят острые и хронические отравления.

Острые отравления возникают при кратковременном действии больших концентраций веществ. При острых отравлениях, как правило, сразу появляются симптомы отравления, и это позволяет оказать первую помощь пострадавшим. Но для некоторых ядов характерен скрытый период отравления, когда между поступлением яда в организм и появлением первых признаков отравления проходит определенное время. Так, для окислов азота этот период составляет 2-8 часов, для мышьяковистого водорода - 2-3 часа.

Хронические отравления происходят в результате длительного действия относительно малых концентраций вредных веществ. Существуют яды, вызывающие только хронические отравления, так как концентрации, при которых происходит острое отравление, практически недостижимы. К таким веществам относятся ртуть, свинец, марганец, тринитротолуол.

Возникают хронические отравления вследствие материальной или функциональной кумуляции.

Материальная кумуляция - это накопление в организме самого яда (ртуть, марганец, свинец).

Функциональная кумуляция - суммирование изменений, вызванных действием яда, например, алкоголизм.

2.1.1. Показатели токсичности химических веществ

Показателями абсолютной токсичности, широко используемыми в токсикометрии, являются средняя смертельная концентрация вещества СL₅₀ - в мг/м³ и средняя смертельная доза при введении в желудок DL_50ж в мг/кг, средняя смертельная доза при нанесении на кожу DL_50к. Средняя смертельная концентрация вещества в воздухе (СL₅₀ ) - это концентрация вещества, вызывающая гибель 50% испытуемых животных при 2-4 часовом ингаляционном воздействии.

Средняя смертельная доза при введении в желудок (DL_50ж) - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок.

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу (DL_50к ) - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу.

Токсический эффект вещества зависит не только от абсолютной токсич- ности, но и от пути поступления яда в организм, длительности действия и т.д. Поэтому разработаны другие количественные критерии, позволяющие более полно оценить возможность возникновения отравления в реальных условиях.

Возможность острого отравления (например, при аварийных выбросах токсических веществ) оценивается коэффициентом опасности внезапного острого ингаляционного отравления (КОВОИО), определяемым по формуле

КОВОИО= ,

где - коэффициент распределения газа или пара между кровью и воздухом; С₂₀ - насыщающая концентрация при 20^о С, мг/л (или летучесть).

Вещества, обладающие значением КОВОИО меньше единицы, считаются малоопасными при острых отравлениях. Если значение КОВОИО более еди-ницы, десятка и сотни единиц, то существует реальная опасность острого отравления. Коэффициент известен не для всех промышленных ядов. В случае органических веществ, обладающих хорошей растворимостью в воде, величину можно заменить коэффициентом распределения между водой и воздухом. Если неизвестен и этот коэффициент, то при расчете КОВОИО можно выразить через другие параметры:

КОВОИО = ,

где S - растворимость вещества в воде, г/л; Т - абсолютная температура, К; р - давление насыщенных паров, мм рт.ст.; М - молекулярная масса вредного вещества.

На практике чаще пользуются другим показателем - КВИО (коэффициент возможности ингаляционного отравления), определяемым по формуле

КВИО = .

Чем больше значение КВИО, тем выше опасность отравления веществом. Например, этиленимин (КВИО = 935) относится к чрезвычайно опасным веществам, а бензолохлорид (КВИО = 2,7) - к малоопасным.

Основные параметры токсичности позволяют рекомендовать величину безопасного санитарного норматива - предельно допустимую концентрацию химического вещества для воздуха рабочей зоны (ПДК). Формулировка ПДК, данная в ССБТ, звучит так: "Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воздухе рабочей зоны - концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений."

Предельно допустимые концентрации химических веществ установлены также для атмосферного воздуха, воды водоемов, почвы.

Предельно допустимая концентрация вещества в атмосферном воздухе - это такая концентрация примеси, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного воздействия, включая и отдаленные последствия.

Предельно допустимая концентрация химического вещества в воде водоемов - это максимальная концентрация, которая не оказывает прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья настоящего и последующих поколений при воздействии на организм человека в течение всей жизни и не ухудшает гигиенические условия водопользования населения.

Предельно допустимая концентрация химического вещества в почве - это то максимальное количество химического вещества в почве (в мг/кг почвы), которая не вызывает опосредованного отрицательного воздействия на человека через контактирующие с почвой среды и не угнетает самоочищающую способность почвы.

2.1.2. Факторы, определяющие токсическое действие химических веществ

Основными факторами, которые определяют токсический эффект химических веществ, являются:

- химическое строение;

- физико-химические свойства;

- условия воздействия на организм;

- концентрация.

Различия в действии разнообразных химических веществ объясняются главным образом особенностями их химического строения. Именно химическое строение веществ предопределяет их токсические свойства.

Практически важное значение имеют выявленные закономерности между строением веществ и их действием на организм. Одной из таких закономерностей является правило Ридардсона, согласно которому сила наркотического действия углеводородов в гомологических рядах углеводородов возрастает с увеличением числа атомов углерода от низших членов ряда к высшим. Если принять силу наркотического действия этилового спирта за единицу, то сила наркотического действия остальных спиртов такова: метиловый спирт (СН₃ОН) - 0,8; этиловый спирт - (С₂ Н₅ОН) - 1, пропиловый спирт (С₃Н₇ОН) - 2, бутиловый спирт (С₄Н₉ОН) - 3, аллиловый спирт (С₅Н₁₁ОН) - 4.

Другая известная закономерность выражается правилом разветвления цепей: наркотическое действие веществ ослабляется при разветвлении цепи углеродных атомов. Например, действие изопропилового спирта слабее, чем нормального пропилового спирта.

Следующая закономерность - это правило кратных связей: биологическая активность вещества возрастает с увеличением кратных связей, т.е. с увеличением непредельности соединения. Например, действие этана СН₃–СН₃ слабее, чем этилена СН₂=СН₂, а действие этилена слабее, чем ацетилена СНºСН.

Замыкание цепи углеродных атомов усиливает действие углеводородов при их ингаляционном поступлении. Установлено, что пары циклопропана действуют сильнее паров пропана.

При переходе от полиметиленового кольца к ароматическому сила действия веществ также возрастает. Например, пары бензола действуют сильнее паров циклопропана, пары толуола - сильнее паров метилциклогексана.

Введение в молекулу вещества гидроксильной группы, как правило, ослабляет силу действия. Известно, что спирты менее токсичны, чем соответствующие им углеводороды.

При ведении галоидов в молекулу органического соединения резко меняются его свойства и усиливается токсическое действие. Среди галоидпроизводных следует различать два типа соединений: первый - когда галоид находится в открытой цепи, второй - когда он связан с углеродом циклической или ароматической молекулы. Первый тип более активен и потому значительно токсичнее второго типа соединений. Например, хлортолуол С₆Н₅СН₃Сl токсичнее хлорбензола С₆ Н₅ Сl.

Резко меняются токсические свойства веществ при введении нитро- и нитрозогрупп. Для алкилэфиров азотистой и азотной кислот, где группы NO₂ и NO связаны с кислородом, характерно сосудорасширяющее и гипотензивное действие (этилнитрит, этилнитрат, нитроглицерин). Для нитро- и нитрозосоединений жирного и ароматического рядов, где нитро- и нитрозогруппы связаны с углеродом, характерно действие на центральную нервную систему и образование метгемоглобина в крови.

Существенной является еще одна закономерность, характерная для многих гомологических рядов: первые члены гомологических рядов обладают большим токсическим действием, чем последующие. Например, метанол токсичнее этанола, муравьиная кислота - уксусной, формальдегид - ацетальдегида.

Определенное значение имеет и молекулярная симметрия. Известно, что симметрично построенные соединения более токсичны, чем несимметричные. К примеру, симметричный дихлорэтан примерно в 2 раза токсичнее несимметричного.

Значительно меньше закономерных связей выявлено среди неорганических веществ. Установлено, что токсичность щелочноземельных металлов возрастает с увеличением их атомной массы.

При оценке токсичности неорганических соединений важно учитывать валентность химических элементов. Так, например, шестивалентные соединения хрома токсичнее двухвалентных, окисные соединения марганца более токсичны, чем двухвалентные, т.е. с увеличением валентности элемента токсичность соединения, содержащего этот элемент, возрастает. Но есть и обратные соотношения, когда с увеличением валентности элемента токсичность его соединений падает. Примером могут служить соли железа: закисные соли железа токсичнее окисных.

Биологическое действие химических веществ зависит не только от химического строения, но и от их физико-химических свойств, которые, в свою очередь, обусловлены также химическим строением.

Опасность отравления химическими веществами зависит от таких физико-химических свойств, как летучесть, растворимость, агрегатное состояние, дисперсность, сорбционная способность.

Под летучестью понимают максимально допустимое содержание паров вещества, отнесенное к единице объема воздуха. Летучесть при 20^о С может быть определена по формуле

,

где С - летучесть вещества, мг/л; М - молекулярная масса; Р_н - давление насыщенного пара, мм рт.ст.

Расчет летучести при любой температуре производится по формуле

,

где Т - температура кипения вещества, К:

Т = 273 + tкип.

Чем выше летучесть вещества, тем значительнее опасность отравления им. Поэтому в производственных условиях стремятся использовать менее летучие соединения. Так, например, стремятся бензол заменять толуолом, а лучше - ксилолом, так как он обладает меньшей летучестью в сравнении с бензолом и толуолом.

С летучестью веществ связана и опасность образования взрывоопасных паровоздушных смесей. Легколетучие вещества очень быстро образуют в воздухе взрывоопасные паровоздушные смеси, например, при аварийных разливах веществ.

Токсичность веществ в значительной мере зависит также от растворимости в воде, жирах, различных средах организма (крови, желудочном соке, лимфатической жидкости). Хорошая растворимость вещества в жирах в сочетании с высокой растворимостью в воде обусловливает опасность всасывания яда в организм через кожу при контакте с ним.

С растворимостью ядов связаны скорость всасывания, превращения в организме и выделения из него.

Знание растворимости химических веществ необходимо при разработке и выборе защитных мазей и паст. Например, нельзя применять гидрофильные мази и пасты при работе с водными растворами кислот и щелочей.

Для оценки опасности отравления промышленными ядами имеет значение и агрегатное состояние вещества. Наибольшую опасность представляют вещества, используемые в жидком, паро- и газообразном состояниях. Твердые вещества могут проникать через кожу и желудочно-кишечный тракт, и всасывание их происходит медленнее, чем паро- и газообразных веществ. Важной характеристикой твердых веществ является их дисперсность. Чем выше дисперсность вещества, тем ниже скорость оседания и выше концентрация в воздухе, следовательно, тем значительнее количество веществ, поступающих в организм человека. При использовании в производстве твердых веществ стремятся к гранулированному или крупнокристаллическому состоянию, если это не противоречит технологии. В таком состоянии вещества мало пылят, и не задерживаются на одежде и не загрязняют ее.

Другим свойством химических веществ, определяющим опасность отравлений, является способность сорбироваться различными материалами. Известно, что некоторые вещества (ртуть, тетраэтилсвинец, нитро- и аминосоединения бензола) хорошо сорбируются материалом внутренней поверхности стен, пола, потолка производственных помещений. В порах этих поверхностей происходит депонирование ядовитых веществ, и при последующей десорбции они вновь выделяются в воздух производственных помещений. Например, ртуть хорошо сорбируется штукатуркой, нитро- и аминосоединения поглощаются асфальтовыми и битумными полами. Знание сорбционной способности веществ необходимо при выборе не только строительных материалов, но и материалов для спецодежды.

Токсический эффект вредных веществ зависит также от реальных условий воздействия на организм. Условия воздействия могут быть связаны как с факторами внешней среды, так и с особенностями организма человека. К факторам внешней среды следует отнести метеорологические условия производственной среды, различного рода физические факторы (шум, вибрация, излучения). Наблюдениями установлено, что количество отравлений многими химическими веществами резко возрастает в жаркое время года. Влияние высокой температуры объясняется, с одной стороны, изменением агрегатного состояния, увеличением летучести веществ, и с другой стороны, изменениями в физиологическом состоянии организма. При повышенной температуре окружающего воздуха ускоряется процесс кровообращения в организме и увеличивается объем легочной вентиляции; все это ускоряет сорбцию веществ и признаки отравления наступают скорее.

Влияние таких факторов, как повышенная влажность, шум, вибрация, излучения, аналогичны влиянию высокой температуры.

Токсическое действие веществ зависит также и от индивидуальных особенностей организма человека. Одни и те же яды у одних людей могут вызвать кожные заболевания, удушье, в то время как другие совершенно невосприимчивы к ним.

Молодые и больные люди более подвержены действию вредных веществ. Существуют специальные противопоказания, исключающие допуск людей с рядом заболеваний к работе с вредными веществами.

Женщины более подвержены действию ряда химических веществ; есть перечень веществ, к работе с которыми не допускаются женщины.

Имеет значение и злоупотребление алкоголем. Значительное число химических веществ усиливают свое действие в присутствии алкоголя. Даже незначительные дозы малотоксичных веществ оказываются весьма опасными даже в состоянии легкого опьянения.

Следующим фактором, определяющим токсический эффект химических веществ, является их концентрация в воздухе производственных помещений. Чем выше концентрация газов и паров в воздухе, тем сильнее токсическое действие их. Для наиболее распространенных промышленных ядов установлена зависимость между концентрацией, продолжительностью и характером действия. Так, сильное токсическое действие окиси углерода сказывается, когда произведение продолжительности воздействия (в часах) на концентрацию (в мг/м куб.) равно 1700.

С целью предупреждения вредного воздействия на организм химических веществ производится регламентирование их содержания в различных средах (в воздухе производственных помещений, в атмосферном воздухе, воде водоемов).

2.1.3. Гигиеническое регламентирование химических факторов среды обитания

Основой гигиенического регламентирования качества окружающей среды является изучение влияния на теплокровный организм факторов окружающей среды с целью определения недействующих уровней доз и концентраций и установления гигиенических нормативов.

Первоначально гигиеническое регламентирование касалось факторов производственной среды, а начиная с 30-х годов нашего столетия, стало развиваться гигиеническое нормирование факторов окружающей непроизводственной среды.

В отношении химических факторов среды обитания задачей гигиенического регламентирования является установление ПДК химических загрязнителей в различных объектах (в атмосферном воздухе, в воздухе рабочей зоны, воде водоемов и т.д.)

Наиболее актуальным и потому более разработанным является нормирование химических веществ в производственной среде, так как именно в этой среде человек наиболее подвержен воздействию химических факторов.

Установление ПДК вещества в воздухе рабочей зоны производственных помещений осуществляется в несколько этапов.

На первом этапе в период, предшествующий проектированию опытных и полузаводских установок, обосновываются ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ. Прогнозирование ОБУВ производится расчетным путем на основе изучения закономерностей изменения токсичности в зависимости от химического строения, физико-химических, энергетических и других свойств. Наибольшей достоверностью обладают те значения ОБУВ, которые получены при использовании закономерностей изменения токсичности, присущих отдельным гомологическим рядам соединений. ОБУВ утверждаются Министерством здравоохранения, действует в течение 2 лет, а затем пересматриваются или утверждаются как ПДК.

На втором этапе к периоду проектирования промышленного производства должно быть проведено обоснование ПДК. Ни одно химическое вещество не подлежит внедрению в производство без полной оценки его токсичности и опасности и без утверждения ПДК.

На третьем этапе после внедрения вещества в производство в течение 3-5 лет дается клинико-гигиеническая оценка принятой нормы ПДК. При этом выводы основываются на статистическом материале по изучению начальных, ранних проявлений воздействия вещества. Величина ПДК корректируется с учетом результатов этого этапа исследований.

Нормы ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны представлены в ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны". Ежегодно существующий список утвержденных ПДК дополняется новыми данными, публикуемыми в специальных периодических изданиях.

До 1976 года в нашей стране ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны рассматривались как максимальные. Но исследования последних лет показали, что биологическое действие веществ, обладающих кумулятивным эффектом, определяется дозой вещества, попавшего в организм.

Поэтому в развитие прежней формулировки ПДК введены понятия о максимально разовых и среднесменных допустимых концентрациях веществ в воздухе рабочей зоны. Среднесменная допустимая концентрация вредного вещества - это средняя концентрация, полученная при непрерывном или прерывистом отборе воздуха при суммарном времени не менее 75% продолжительности рабочей смены, или концентрация средневзвешенная во времени длительности всей смены в зоне дыхания работающих на местах постоянного или временного их пребывания.

Разовая максимально допустимая концентрация вредного вещества -содержание вещества в зоне дыхания работающих, усредненное периодом кратковременного отбора проб (15 мин).

Для атмосферного воздуха устанавливаются два значения ПДК вещества: максимально разовое и среднесуточное. Максимально разовая (20-30-минут- ная) ПДК устанавливается с целью предупреждения рефлекторных реакций человека, а среднесуточная - с целью предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и эмбриотоксического действия.

В настоящее время среднесменные концентрации утверждены для ряда металлов (меди, ртути, свинца и его неорганических соединений), бензола, сероуглерода, тринитротолуола и др.

В производственных условиях при отсутствии постоянных рабочих мест среднесменная концентрация является средневзвешенной величиной, вычисленной по концентрациям, определенным на основных стадиях технологического процесса с учетом времени пребывания работающих в этих условиях, и рассчитывается по формуле

*

где С_сс - среднесменная концентрация, мг/м ; С₁, С₂, С_n - среднеарифметические величины концентраций химического вещества на отдельных стадиях технологического процесса, мг/м; t₁, t₂, t_n- продолжительность пребывания рабочих на соответствующих стадиях, мин.

2.1.4. Классификация промышленных ядов по характеру действия на организм человека

Известны различные классификации химических веществ по характеру действия на организм человека, предложенные разными авторами. Согласно ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ " Опасные и вредные производственные факторы. Классификация" все химические факторы среды обитания по характеру действия на организм человека подразделяются на следующие группы:

- токсические;

- раздражающие;

- сенсибилизирующие;

- канцерогенные;

- мутагенные;

- влияющие на репродуктивную функцию.

Вещества первой группы можно подразделить на следующие типы:

- яды нервной системы (нейротропные);

- яды внутренних органов;

- яды крови.

Для нейротропных ядов характерно наркотическое действие, поражение нервных клеток. Наиболее сильному воздействию подвержен мозг. Начальные признаки отравления этими ядами - сонливость, быстрая утомляемость, эмоциональная неустойчивость, снижение работоспособности; в дальнейшем появляются головные боли, нарушения интеллекта, психики.

К нейротропным ядам относятся органические растворители, фосфорорганические соединения, тетраэтилсвинец, сероуглерод, бромистый этил, мышьяк.

При воздействии на организм ядов второго типа поражаются желудок, печень, почки. Отравления цинком, хромом, окислами азота, тринитротолуолом, органическими растворителями вызывают гастриты. Есть значительная группа ядов, вызывающих заболевания печени (гепатотропные яды). К их числу относятся хлорированные и бромированные углеводороды, хлорированные нафталины, нитропроизводные бензола, эфиры азотной кислоты, стирол и его производные, соединения фосфора и селена, мышьяк, гидразин и его производные.

Функции почек нарушаются при отравлениях такими ядами, как этилен- гликоль и его эфиры, свинец, сулема, скипидар, хлорпроизводные углеводоро- дов.

Яды крови подразделяют на два типа:

- нарушающие процесс костномозгового кроветворения;

- разрушающие элементы крови.

Примерами ядов первого типа являются бензол и его гомологи, стирол, свинец.

Яды второго типа этой группы - оксид углерода, амидо- и нитро-соединения бензола, нитрит натрия, некоторые органические перекиси. Эти соединения блокируют гемоглобин крови, переводя его в карбоксигемоглобин (оксид углерода) или метгемоглобин (амидо- и нитросоединения бензола и др.), которые не способны к переносу кислорода из легких к тканям организма.

Раздражающим действием обладают многие химические вещества. Поражаются ими органы дыхания, легкие, кожные покровы, глаза. При отравлениях аммиаком, сернистым газом, хлором преобладает поражение верхних дыхательных путей, а окислы азота, фосген, диметилсульфат вызывают отек легких.

Особую группу составляют сенсибилизирующие вещества, приводящие к сенсибилизации организма, когда возрастает восприимчивость организма к повторному воздействию яда. Сенсибилизация лежит в основе большинства аллергических заболеваний. Характерными аллергенами являются ароматические амины, нитро- и нитрозосоединения, производные мышьяка, ртути, кобальта, никеля, хрома, бериллия, формальдегид, скипидар, органические окиси и перекиси.

Есть вещества, способные сенсибилизировать кожу к действию ультрафиолетовых лучей. Таким фотосенсибилизирующим действием обладает антрацен, каменноугольная смола, хлорированные нафталины.

Канцерогенными называют вещества, вызывающие образование злокачественных опухолей, причем от момента контакта организма с канцерогеном до развития заболевания проходит довольно длительный период, составляющий иногда десятки лет.

Большинство известных канцерогенных веществ принадлежит к полициклическим ароматическим углеводородам, ароматическим аминам, амино-азосоединениям. Выявлена канцерогенная активность также для нитрозоаминов, металлов, уретанов.

Наибольшее число канцерогенов обнаружено среди полициклических ароматических углеводородов, которые могут содержаться в сырой нефти, образуются при термической переработке каменного угля, древесины, сланцев, нефти и при неполном сгорании топлива. Сильнейшим канцерогеном этого класса является бензпирен.

Ароматические амины широко распространены в анилинокрасочной промышленности. Это нафтиламины, бензин, 4-диметиламиноазобензол, о-толуидин и др.

Среди нитрозоаминов высокой канцерогенной активностью обладает диметилнитрозоамин. Образуются нитрозоамины и при сгорании табака.

К числу металлов, обладающих канцерогенным действием, относятся хром, никель, бериллий.

Мутагенами называют вещества, нарушающие генетический код человека. Генетически опасными являются этиленимин, гексаметилентетрамин, гидрохинон, оксиды этилена, соединения свинца, ртути.

Ядами тератогенного (или эмбриотропного) действия являются вещества, влияющие на репродуктивную функцию организма. Под воздействием таких соединений возникают структурные, функциональные, биохимические изменения плода, приводящие к рождению уродов и с пороками развития. Тератогенное действие характерно для бензола и его гомологов, демитилформамида, демитилдиоксана, фенола, бензина, фталевого ангидрида.

2.1.5. Комбинированное действие промышленных ядов

Комбинированное действие ядов - одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления.

В производственных условиях чаще всего происходит комбинированное действие веществ. Например, в производстве нитробензола работающие подвергаются одновременному действию паров бензола, нитробензола и окислов азота.

Согласно классификации, признанной ВОЗ (Всемирной организацией здравоохранения), различают следующие типы комбинированного действия ядов:

- аддитивный тип, когда суммарный эффект действия ядов равен сумме эффектов, возникающих при изолированном действии веществ;

- синергизм, когда действие одного яда усиливается в присутствии другого;

- антагонизм, когда действие одного яда ослабляется действием другого;

- независимое действие, когда совместное действие ядов не отличается от изолированного действия каждого из них.

Аддитивный эффект характерен для веществ, обладающих однонаправленным действием. Например, для углеводородов, вызывающих наркотический эффект, или для таких раздражающих газов, как окислы азота и сернистый газ, хлор и окислы азота.

Для гигиенической оценки воздушной среды при аддитивном типе комбинированного действия ядов предложено такое соотношение:

где С₁, С₂, С_n - фактические концентрации веществ в воздухе рабочей зоны.

Синергизм наблюдается при комбинированном действии двуокиси азота и окиси углерода, бензола и окиси углерода. Токсичность двуокиси азота в присутствии окиси углерода возрастает в 3 раза, а токсичность СО в присутствии NO - в 1,5 раза. Вышеприведенное соотношение для данного случая приобретает вид:

Явление синергизма характерно и для совместного действия многих промышленных ядов и алкоголя.

Этиловый спирт усиливает действие таких веществ, как амино- и нитропроизводные углеводородов, хлорзамещенные углеводороды (особенно четыреххлористый углерод), эфиры азотистой и азотной кислот.

Классическим примером антагонизма при комбинированном действии является действие кислот и щелочей. Знание характера действия ядов на организм позволяет выбирать рациональные меры по оказанию первой помощи при отравлениях и рекомендовать способы лечения. Например, для лечения отравлений метанолом применяют этиловый спирт.

Сравнительно редко встречаются вещества, обладающие независимым действием. Например, бензол и раздражающие газы, хлорированные углеводoроды и фосфорорганические соединения.

Знание типов комбинированного действия веществ необходимо для организации контроля воздушной среды рабочих зон помещений и для проектиро- вания систем вентиляции.

2.1.6. Пути поступления ядов в организм

Яды могут проникать в организм тремя путями: ингаляционным, т.е. через органы дыхания, через кожу и желудочно-кишечный тракт.

Основным и наиболее опасным является ингаляционный путь, так как слизистые оболочки верхних дыхательный путей и легкие обладают высокой всасывающей способностью. Установлено, что поверхность легочных альвеол при их среднем растяжении составляет 90-100 м², толщина же альвеолярных мембран колеблется в интервале 0,001-0,004 мм. Поэтому в легких создаются благоприятные условия для насыщения крови токсичными веществами.

Газы и пары, обладающие малой химической активностью и поэтому не изменяющиеся в организме, а также те газы и пары, превращение которых происходит медленнее, чем накопление в крови (так называемая группа нереагирующих газов и паров), поступают в кровь через легкие на основе закона диффузии, т.е. вследствие разности парциального давления газов и паров в альвеолярном воздухе и крови. Насыщение крови этими газами и парами определяется величиной коэффициента распределения К, который равен отношению концентрации в артериальной крови к концентрации в альвеолярном воздухе. Чем меньше коэффициент распределения, тем быстрее происходит насыщение крови парами. Например, пары бензина (К = 2,1) при больших концентрациях способны вызвать мгновенное острое или смертельное отравление, а пары ацетона (К=400) мгновенное отравление не вызывают.

При вдыхании реагирующих газов и паров (таких, которые в организме быстро вступают в реакцию) насыщения никогда не наступает. Сорбция этих газов и паров протекает с постоянной скоростью и количество сорбированного газа находится в прямой зависимости от объема дыхания. С увеличением объема легочного дыхания и скорости кровообращения сорбция происходит быстрее, поэтому в жаркое время года и при выполнении тяжелой физической работы чаще происходит отравление химическими веществами.

Через кожу могут проникать вещества, которые обладают одновременно хорошей растворимостью в жирах и воде. К ним относятся неэлектролиты (углеводороды жирного и ароматического рядов, их производные, металлоорганические соединения и др.); электролиты через кожу не проникают.

Поступления ядов через кожу зависит во многом от консистенции и летучести вещества.

Вещества, обладающие высокой летучестью, через кожу в организм не проникают. Наибольшую опасность в этом отношении представляют малолетучие вещества маслянистой консистенции (анилин, нитробензол и др.).

Через желудочно-кишечный тракт в организм могут поступать вещества с загрязненных рук. Например, свинец, тринитротолуол. Они плохо смываются водой и при курении или во время еды могут попасть в полость рта.

Всасывание ядов, поступающих через желудочно-кишечный тракт, происходит значительно медленнее, чем при поступлении ингаляционным путем, так как поверхность желудочно-кишечного тракта относительно невелика и, кроме этого, сказывается избирательный характер всасывания. Кислая среда желудочного сока может способствовать всасыванию некоторых ядов. Например, соединения свинца, плохо растворимые в воде, хорошо растворяются желудочным соком и поэтому легко всасываются в желудочно-кишечном тракте.

2.1.7. Распределение ядов в организме, превращение и выведение

Распределение ядов в организме определяется их природой. С точки зрения распределения ядов в организме рассматривают две группы веществ: электролиты и неэлектролиты.

Распределение неэлектролитов в организме на начальной фазе поступления зависит от условий кровообращения. В дальнейшем же определяющим фактором становится сорбционная емкость органов.

Способность электролитов проникать в клетку резко ограничена. Считают, что она зависит от заряда ее поверхностного слоя. Распределяются электролиты в тканях неравномерно. Например, свинец накапливается, главным образом, в костях, марганец откладывается в печени, ртуть - в почках и тонком кишечнике.

Вещества, поступающие в организм, подвергаются самым разнообразным превращениям. В результате таких превращений образуются продукты (метаболиты), как правило, менее токсичные, чем само вещество. Но есть исключения из этого правила. Так, метиловый спирт окисляется до формальдегида и муравьиной кислоты, а метилацетат - до метилового спирта и уксусной кислоты.

Превращения ядов в организме могут происходить путем различных реакций: окисления, восстановления, гидролиза, метилирования, аминирования и т.д. Но большинство веществ подвергаются реакциям окисления и восстановления. Бензол окисляется до фенолов, диоксибензола, пирокатехина, гидрохинона и даже до муконовой кислоты. Толуол окисляется в бензойную кислоту. Ряд спиртов жирного ряда (кроме метилового) окисляется до углекислоты и воды.

Ароматические амины подвергаются дезаминированию, анилин окисляется в парааминофенол, а нитросоединения восстанавливаются до аминофенолов.

Неорганические соединения также подвергаются различным превращениям. Например, нитриты окисляются до нитратов, сульфиды - до сульфатов, цианистые соединения превращаются в роданистые.

Выделение ядов из организма происходит различными путями: через легкие, кожу, почки, желудочно-кишечный тракт.

Через легкие удаляются летучие вещества, не изменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме. Так, через легкие выделяются бензол, хлороформ, бензин, диэтиловый эфир.

Через почки выделяются хорошо растворимые в воде вещества и продукты их превращения.

Через желудочно-кишечный тракт выводятся нерастворимые или плохо растворимые вещества. Через кожу сальными железами удаляются вещества, растворимые в жирах. Эти же вещества выделяются также молочными железами вместе с молоком.

2.1.8. Оценка реальной опасности химических веществ

Под опасностью химического соединения понимают вероятность воз-никновения отравления или отклонения в состоянии здоровья при реальных условиях его производства или применения.

Согласно ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности" по опасности воздействия на организм все промышленные яды делятся на 4 класса:

чрезвычайно опасные - I класс;

высокоопасные - II класс;

умеренноопасные - III класс;

малоопасные - IV класс.

Класс опасности устанавливается в зависимости от значения показателей токсичности (табл. 1), при этом отнесение вещества к определенному классу опасности производится по тому показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу. Классы опасности промышленных ядов представлены в ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".

Таблица 2.1