Влияние на человека вредных веществ.

 

В настоящее время известно 5-6 млн. химических соединений, из которых 60-80 тысяч производятся в промышленном масштабе. Ежегодный прирост новых химических соединений 0.3-0.4 млн./год, из них 500-1000 в промышленном масштабе.

В настоящее время перечни вредных веществ, для которых известны токсикологические характеристики не более 2000 наименований.

Вредные вещества выделяются в воздухе рабочей зоны в виде паров, газов и пыли. Особую опасность для человека представляет производственная пыль. Воздействие пыли не организм человека зависит не только от ее химического состава, но и от дисперсности (разметов пылинок) и формы частиц. Более опасными являются высокодисперсные пыли (размер частиц до 5 мкм), а также острокраевые пыли. Высокодисперсная пыль наиболее глубоко проникает в легкие человека и задерживается там. Острокраевая пыль укалывает и вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей и кожи. Опасность вредных паров и газов определяется химическим составом.

При поступлении в организм через органы дыхания, пищеварения или кожу химические вещества воздействуют на этот организм. Одна часть попавшего в организм вредного вещества выводится из организма, другая - нейтрализуется в нем, но во всех случаях взаимодействие пропорционально количеству поглощенного организмом вещества, концентрирующегося либо во всем теле, либо в отдельных его органах.

Ослабление и усиление токсичности вещества определяется его химической структурой, физико-химическими свойствами, что существенно влияет на условия поступления, накопления, распределения и выделения вредного вещества из организма.

Величина токсичности химического вещества определяется способностью накапливаться в нервных волокнах, которые богаты различными жироподобными веществами - липидами, и в крови, которая по своим свойствам. Поэтому способность вещества накапливаться в центральной нервной системе зависит от коэффициента распределения данного вещества между маслом и водой (не электролитом и электролитом), т.е. от физико-химических свойств.

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

С введением понятия гомеостаз биологический объект рассматривается по существу, как открытая система, а состояние гомеостаза, как динамическое состояние. Авторегуляцию биологической системы следует рассматривать как регуляцию динамического состояния открытой системы, подверженной биологическому ритму. При этом гомеостаз включает в себя не только динамическое постоянство биологического объекта, но и устойчивость его основных биологических функций. А воздействие вещества может заключаться не только в изменении определенных параметров биологического объекта, но и повреждении систем регулирования гомеостаза.

При воздействии вещества на биологический объект в конечном итоге происходит нарушение гомеостаза, причем выраженность нарушений гомеостаза находится в прямой зависимости от степени воздействия веществ. Однако такое нарушение наступает не всегда. Для сохранения гомеостаза в условиях разнообразных химических воздействий в процессе эволюции выработалась специальная система биохимической детоксикации. При относительно малых воздействиях веществ нарушение гомеостаза не происходит (рис.....)

 

Рис...... Схема гомеостаза: Y - какое-либо свойство биологического объекта, Х - концентрация или доза вредного вещества, характеризующаяся его воздействием на биологический объект, Х_Б - безопасный уровень взаимодействия вещества.

Область Х₁-Х₂ - это область гомеостаза. Относительное постоянство функции Y в этой области называется гомеостатическим плато.

Это плато, как правило, более выпукло у биологических объектов низшего иерархического уровня. Кроме того, это плато в действительности представляет собой несколько “размытую” область, т.к. оптимальные параметры биологического объекта (Y) не строго постоянны во времени, а колеблются в определенных пределах. Вне области Х₁-Х₂ происходит нарушение гомеостаза, т.е. резкое изменений значений Y. Х₀ - значение Х, характерное для нормального функционирования объекта, оно находится внутри области Х₁-Х₂. Значения Х₁ и Х₂ называются критическими (пороговыми) значениями Х. Область гомеостаза - это область отрицательной обратной связи, т.к. организм работает в сторону возвращения системы в исходное (стационарное состояние). При сильных нарушениях гомеостаза объект может перейти в область положительной обратной связи, когда изменения, вызванные воздействием веществ, могут стать необратимыми, и объект все дальше и дальше будет отклоняться и отклоняться от стационарного состояния.

Способность организма переносить воздействия определенных веществ без развития токсических эффектов иногда называют толерантностью.

Общие переходы в классификации вредных веществ основаны на каком-либо общем принципе оценки (химические свойства, действие, практическое использование, гигиеническое нормирование, токсическое действие, избирательное действие, агрегатное состояние.).

Лазарев Н.В. разработал биолого- физико-химическую классификацию веществ, главным критерием является коэффициент распределения вещества в системе масло-вода. Разделим вещества по значениям этого коэффициента на 9 групп, каждая последующая из которых имела коэффициент распределения в 10 раз более высокий (I-я 10^-3 - 10^-2, II-я 10^-2 - 10^-1, последняя девятая от 10⁵ и выше).

По степени воздействия на организм человека вредные вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.007 - 76 разделяются на четыре класса опасности: 1-чрезвычайно опасные; 2-высокоопасные; 3-умеренно опасные; 4-малоопасные.

Исходя из классов опасности устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в рабочей зоне, средние смертельные дозы при попадании вредных веществ в желудок и на кожу, а также смертельная концентрация содержания вредных веществ в воздухе.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны - это такие концентрации, которые при ежедневной работе, но не более 41 ч. в неделю, и в течении всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья работающих в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Для вредных веществ устанавливаются следующие значения ПДК в зависимости от класса опасности: 1-менее 0.1 мг/м³; 2-0.1...1.0 мг/м³; 3-1.1...10.0 мг/м³; 4-более 10 мг/м³.

Вредные вещества по характеру воздействия на организм человека подразделяются на токсичные (ядовитые), раздражающие, сенсибилизирующие (повышающие чувствительность организма к воздействию каких-либо веществ-аллергенов), канцерогенные (способствующие возникновению злокачественных опухолей), мутагенные (вызывающие изменения наследственности) и др.

Для установки класса опасности вредных веществ, для которых не установлены токсикологические характеристики пользоваться только одним показателем ПДК нельзя. Поэтому государственный стандарт вводит еще один показатель (таблица). Группа токсичности устанавливается по тому из семи параметров, значение которого наиболее низкое.

Большое значение в определении токсичности веществ имеют корреляционные связи между различными показателями токсичности. Получен ряд уравнений, позволяющих рассчитать ПДК_рз (предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны) по ЛК₅₀ и ЛД₅₀. Расчеты по выведенным уравнениям дают хорошее приближение к действительным ПДК_рз. В полученных формулах наряду с данными, характеризующими острую токсичность (ЛК₅₀ мг/л и ЛД₅₀ мг/кг), использованы также и молярные массы веществ. Производить расчет по формулам можно лишь для тех веществ, физико-химические константы которых укладываются в определенные пределы

Молярная масса М кг×моль^-1                                         от 30 до 300

Плотность r, кг×м^-3                                            от 0.6 до 2.0

Температура кипения t_кип, °С                            от -100 до +300

Температура плавления t_пл, °С                         от -190 до +180

Показатель преломления n_p                                          от 1.3 до 1.6

 

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = 14.2-10n_p+lnМ                                 (1)

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = lgM-0.012t_пл-1.2                               (2)

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = 0.4-0.01М+lgМ                                (3)

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = 0.6-0.01t_кип+lgМ                                          (4)

lg ПДК_рз(мг×м^-3) =1.6-2.2r+lgМ                                    (5)

Для расчетов ПДК паров и газов органической жидкости

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = 0.91 lg ЛК₅₀+0.1+lgМ                      (6)

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = lg ЛД₅₀-2.0+lgМ                                          (7)

 

Для расчета ПДК аэрозолей нелетучих и малолетучих органических и элементорганических веществ.

 

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = lg ЛД₅₀-3.1+lgМ                                          (8)

 

для расчета ПДК неорганических газов и паров:

 

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = lg ЛК₅₀+0.4+lgМ                              (9)

 

Для расчета ПДК аэрозолей металлов и их окислов:

 

lg ПДК_рз(мг×м^-3) = 0.85lg ЛД₅₀(мг/кг) - 3+lgМ - lgN    (10)

где N - число атомов металла в молекуле веществ.

При взаимодействии химических веществ с организмом проявляется эффект кумуляции, т.е. накопление вредного вещества при повторных воздействиях, что обусловлено тем, что количество поступающего вещества превышает его выведение из организма. Эффект кумуляции создает в производственных условиях предпосылки для формирования профессиональных заболеваний.

Некоторые химические вещества (антибиотики, лекарственные препараты и др.) попадая в организм человека повышает его чувствительность к действию этого вещества.

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

Различают три возможных эффекта (Рис.....)

1) суммация (аддитивность) т.е. явление аддитивности эффектов, индуцированных комбинированным действием.

2) потенцирование (синергазм)- усиление эффекта воздействия.Эффект больше чем суммация.

3) антогонизм - эффект комбинированного воздействия меньше ожидаемого при суммации.

       Под аддитивным эффектом понимается воздействие на одну и ту же систему рецепторов различных веществ, когда получаемые эффекты не связанны друг с другом.

       Синаргизм - торможение одним веществом процессов биотрансформации и метаболизма другого.

       Антогонизм - при воздействии однотипных по механизму действия вредных веществ. Воздействие одного снижает действие другого. (Этиловый спирт снижает...........действие метилового спирта).

       Нормирование комбинированного действия

отвечает случаю аддитивности.

       При потенцировании

       Х_i - поправка, учитывающая усиление эффекта.

 

    1.3.3.Влияние постоянных магнитных полей на организм человека.

Постоянные магнитные поля (ПМП). Источниками ПМП являются постоянные магниты, электромагниты, электролизные ванны (электролизеры), линии передачи постоянного тока, шинопроводы и другие электротехнические устройства, по которым течет постоянный ток. В последнее время новым источником ПМП является транспорт на магнитной подвеске.

Постоянные магниты представляют собой намагниченные заготовки из ферромагнитных материалов и подразделяются на литые и керамические. Первые представляют собой намагниченные слитки ферромагнитных сплавов (обычно сталь с добавлением кобальта или никеля). Керамические изготовляются путем спекания или прессования порошка, содержащего наполнитель (окись бария, окись кремния) и ферромагнитные вещества (железная окалина, никель, кобальт). В последнее время создаются магниты из соединений радиоземельных элементов с кобальтом, которые находят широкое применение в машиностроении.

Поле постоянных магнитов является фактором производственной среды при их изготовлении, в контроле качества, сборке магнитных систем из отдельных магнитов, монтаже различных устройств с магнитными деталями (генераторов и двигателей постоянного тока, измерительных приборов, радио и телеаппаратуры)

Наша планета обладает естественным постоянным магнитным полем, являющийся определенной защитой живых организмов от проникновения космических ионизирующих излучений.

Магнитное поле характеризуется двумя величинами: индукцией и напряженностью. Индукция (В) это сила, действующая в данном поле на проводник единичной длины с единичным током. Единицей индукции в системе единиц СИ является Теола (Тл).

Напряженность (Н) - это величина, характеризующая магнитное поле независимо от свойств среды. Вектор напряженности совпадает с векторов индукции. В системе единиц СИ единица измерения напряженности - Ампер на метр (А/м).

Биологическое действие ПМП по результатам исследований свидетельствует о чувствительности к его воздействию практически всех физиологических систем организма человека.

Было показано, что ПМП увеличивало латентные периоды сенсорно-моторных реакций на звук и свет. Действие ПМП уменьшает количество эритроцитов в крови и гемоглобина. Изменения, вызванные ПМП в организме, отличаются полиморфностью и разнообразием, сочетающимися с различными сердечно-сосудистыми, эндокринными, обменными, и эмбриогенными нарушениями.

В целях гигиенического нормирования в нашей стране установлен предельно допустимый уровень ПМП для производственных условий - 8кА/м. В гигиенической практике широко используются измерители магнитной индукции, поэтому необходимо отметить, что в системе единиц СИ 8кА/м составляет 10мТл (для сравнения ПМП Земли имеет напряженность 10 А/м).

Реальные воздействия ПМП на работающих при изготовлении постоянных магнитов составляет от 1.5 до 2 часов, что составляет на уровне рук от 8кА/м до 40кА/м и на уровне туловища от 1кА/м до 7кА/м. У лиц, занятых сборкой магнитной системы, руки находятся в МП, индукция которого составляет от 17.2 до 36.7 мТл. На рабочих местах при исследовании веществ на установках ядерного магнитного резонанса уровни рук МП достигает 80кА/М - 200кА/М, на уровне головы, груди и живота от 4кА/м до 20кА/м. Индукция МП на рабочих местах у электролизеров в алюминиевой промышленности находится в пределах до 40 мТл. На магнитоимпульсных установках (МИУ) и электрогидравлических установках (ЭГУ), являющимися источниками низкочастотного импульсного магнитного поля, напряженность на установках (МИУ) составляет от 2 до 600 А/м (оператор находится только 2-20% рабочего времени), а на установках (ЭГУ) операторы находятся у пультов управления, у оборудования (от 40% рабочего времени), напряженность МП которого составляет 170-2850 А/м.

Защита от воздействия МП сводится к защите расстоянием и экранированию. Экран изготовляется из магнитомягких (легко намагничивающихся) материалов, причем он должен быть замкнут. Вместе с тем МП, постоянное и низкочастотное, быстро убывает по мере удаления от источника. Поэтому при работе с постоянными магнитами, магнитными дефектоскопами, станками с магнитным креплением обрабатываемых деталей защита в ряде случаев сводится к выведению работающего из зоны повышенного МП. Установка намагничивания и размагничивания следует при внесении в них деталей обесточивать. По мере получения новых данных о биологическом действии ПМП будут совершенствоваться и меры защиты человека от их воздействия.