Вредные производственные химические вещества. Промышленные факторы опасности

Химические факторы производственной среды.

Пример: Если в начале XX века насчитывалось около 20 промышленных ядов (токсичных веществ), то в настоящее время их количество измеряется тысячами.

Если в экологическом плане обстановка сложная, то в производственном ещё сложнее. Основной контакт с вредными веществами возникает при загрязнении воздушной среды и это определяет главную роль борьбы с её загрязнениями.

Методы поддержания и сохранение определённого состава воздушной среды тесно переплетаются с методами обеспечения оптимального микроклимата.

I . Характеристики.

По действию на человеческий организм вредные вещества делятся на неядовитые и токсичные (ядовитые).

Неядовитые – оказывают поверхностное, раздражающее действие на слизистые оболочки, кожу, практически не проникая внутрь организма.

Токсичные – растворяются в жидких биологических средах, вступают в физико-химическое взаимодействие с тканями организма, нарушая их физиологические функции и в конечном итоге вызывают отравление (интоксикацию).

Физиологическая активность ядов характеризуется токсичностью – способностью в относительно малых количествах вызывать нарушения нормальной жизнедеятельности и приводить к проходящим или стойким патологическим изменениям организма.

II . Источники.

Металлургические производства являются источниками повышенных загрязнений техносферы и биосферы из-за их масштабов и высокопараметрических технологических процессов.

Тенденция роста производства легированных сталей усложняет проблему очистки воздуха и воды.

III . Действие на человека.

Химические вещества могут проявляться как ВПФ или ОПФ.

При постоянном многолетнем воздействии в концентрациях, превышающих ПДК, в организме постепенно накапливаются микроколичества токсичных веществ, приводящие к хроническому отравлению , нарушающему здоровье, психику и, в конечном счёте, профессиональному заболеванию.

При воздействии относительно больших доз возникают и быстро развиваются острые отравления , влекущие иногда смертельный исход.

Борьба с хроническими отравлениями значительно сложнее, чем с острыми. По характеру специфического воздействия на организм человека химические яды подразделяются на пять условных групп: раздражающие , токсичные , канцерогенные , мутагенные , и по сути проникновения в организм (органы дыхания, кожные покровы, желудочно-кишечный тракт). По физиологическому воздействию химические вещества подразделяются на 4 е основные группы:

Раздражающие – действующие на поверхностные ткани.

Пример: Типичные представители: Cl 2 , NH 3 , HF, NO, NO 2 , пары HCl, H 2 SO 4 , SO 3 и т.д. (пр. «жёлтое облако» Cl 2 на территории химзавода).

Удушающие – нарушающие процесс освоения кислорода организмом.

Пример: Типичные представители: CO, H 2 S, HCN и др. (пр. колодец с CO и ремонтники 15 сек).

Наркотические – действующие как наркотики.

Пример: Представители: азот под давлением, дихлорэтан, трихлорэтилен, четырёххлористый углерод, ацетилен, бензин и др. (пр. Азот под давлением, превращающийся в «веселящий газ» или работа в цистернах с остатками нефтепродуктов).

Соматические – вызывающие нарушение деятельности всего организма или отдельных органов

Пример: Представители: Pb, Hg, C 6 H 6 , As, Sn, Mn, P и др. История с Наполеоном – обои с мышьяками. Можно пострадать и от неядовитого вещества (пр. История с аргоном (инертным газом) в подвале).

IV. Нормирование.

Критерием нормирования является ПДК.

ПДК – это максимальная концентрация вредного вещества, которая не вызывает патологических изменений у работающего в течение всей жизни, генетических последствий у потомства, определяемых с помощью самых чувствительных современных методов.

ПДК величина юридическая, конкретная характеристика для каждого вещества.

Пример: Если ПДК превышена, то можно закрыть данное производство.

Её определение – сложная научная проблема.

Пример: В США на анализ потенциально опасных 48 тысяч веществ потребуется 80 лет, в РФ за год десятки научных учреждений могут определить не более 50 ПДК.

Пример: В РФ нормативы более жёсткие и лучше обоснованные, чем в ряде стран, самый обширный список (РФ – 1307 ПДК, США – 680 ПДК, Германия – 360 ПДК).

ПДК – обязательные санитарные нормативы при проектировании зданий, технологий, оборудования, а также предупредительного и текущего санитарного надзора.

Пример: Они регламентированы в ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» (от 29.09.88г. №3388).

Согласно ГОСТ 12.1.007-76 вредные вещества делятся на 4 класса опасности (табл. 1):

Таблица 1.

V . Защита.

Растущий поток новых веществ с недостаточно изученными токсическими свойствами создаёт разрыв между темпами их внедрения и оценкой их опасности. Решение этой проблемы лежит в создании герметичного производственного оборудования, более совершенных технологических процессов, эффективной вентиляции .

Защита осуществляется по 3 м направлениям:

Объёмно-планировочные решения .

Оборудование и технология .

Наиболее эффективным инженерным методом борьбы с загрязнением воздушной среды является вентиляция и кондиционирование.

Вентиляция по способу воздухообмена разделяется на естественную и искусственную (механическую).

Естественная вентиляция осуществляется за счёт разности температур (∆Т – тепловой напор ) и разности давлений (∆Р – ветровой напор ). Организованный и регулируемый естественный воздухообмен называется аэрацией . Естественная вентиляция проста в эксплуатации, дешёва , позволяет перемещать большой объём воздуха, особенно эффективна в производствах со значительными избытками тепла. Её недостатки : малая эффективность в жаркую, безветренную погоду, отсутствие очистки и подогрева.

Механическая вентиляция , состоящая из системы воздуховодов и вентилятора, обеспечивает постоянный воздухообмен независимо от внешнего метеоклимата. Она может быть приточной, вытяжной, приточно-вытяжной, а по месту действия – общеобменной и местной. Приточная (при избыточном давлении в помещении) вентиляция предотвращает попадание загрязнений из соседних помещений, а вытяжная (при пониженном давлении) – исключает загрязнение из помещения в других помещениях. Общеобменная вентиляция создаёт средние метеоусловия во всём объёме рабочеё зоны, а местная (воздушное душирование, бортовые отсосы, вытяжные зонты) – локализует распространение загрязнений на отдельных участках.

К инженерным методам относится герметизация оборудования, дистанционное управление, использование нетоксичных веществ.

Индивидуальная защита.

Использование СИЗ органов дыхания (респираторы, противогазы), кожи (перчатки, сапоги, фартук).

Повреждающее действие на организм химических веществ весьма многосторонне и сложно и является предметом изучения специальной науки - токсикологии. В нашу задачу входит рассмотрение лишь некоторых общих положений повреждающего действия химических веществ на живой организм. В патофизиологическом и клиническом плане химические вещества нередко бывают причиной отравлений, т. е. оказывают ядовитое действие. Отравления могут быть бытовые (чаще всего пищевые), медикаментозные и профессиональные. Однако подобное разделение весьма условно, ибо отравления одним и тем же ядом в зависимости от обстановки и условий возникновения могут быть отнесены к различным категориям. Так, отравление свинцом чаще возникает как профессиональное, но может произойти и в быту, например при хранении пищи в глиняной посуде, глазурь которой, содержащая свинец, не подвергалась достаточному обжигу. Отравление свинцом может быть и медикаментозным, например при ошибочном употреблении внутрь свинцового уксуса, прописанного Для наружного применения. Окись углерода вызывает отравление и на производстве, и в быту и т. д.

Отравляющее действие химических веществ зависит от их дозы, путей попадания и выведения из организма, а также от реактивности и сопротивляемости организма. В зависимости от дозы одно и то же вещество может оказать лечебное действие, дать токсический эффект и даже вызвать смертельное отравление. Возраст и индивидуальные особенности организма, функциональное состояние его регуляторных систем имеют большое значение для степени отравляющего действия химических ядовитых веществ.

Яды могут дать прямой (непосредственный) или рефлекторный эффект. Прямое действие может быть местным и резорбтивным, т. е. действие сказывается после всасывания в кровь. Рефлекторный эффект возникает в результате раздражения ядом чувствительных нервных окончаний как на месте поступления яда в организм, так и после всасывания его в кровь.

Отравления могут быть вызваны веществами, поступающими в организм извне (экзогенные отравления), или же ядами, образующимися в самом организме (эндогенные отравления).

Экзогенные отравления

Возникают при поступлении в организм не свойственных для него химических веществ. Нарушение жизнедеятельности организма происходит в результате взаимодействия молекул яда с молекулярными (чаще с макро-молекулярными) структурами живого вещества. Установлено, что взаимоотношения между чуждыми или ядовитыми для организма веществами и специфичными, свойственными ему веществами определяются общехимической закономерностью: вещества сходного химического строения и свойства способны участвовать в одной и той же реакции и конкурировать друг с другом. Чаще всего один конкурент нарушает участие другого в биохимической реакции, замещая его в этих реакциях или вытесняя его из природных соединений. Подобные взаимоотношения можно наблюдать как при местном действии химических веществ (например, на кожу, слизистые оболочки), так и при поступлении их во внутренние среды организма. Например, местное повреждающее действие характерно для сильных кислот и едких щелочей,которые вызывают свертывание белка, гибель ткани и образование струпа на месте действия. Изменение структуры белка возникает в конечном итоге в результате конкуренции между действующими извне кислотами или щелочами и соответствующими группировками белковой молекулы. Так, под влиянием кислот подавляется ионизация карбоксильных групп белка, а под влиянием щелочей - ионизация его аммонийных групп. Нарушаются также пептидные связи белковой молекулы и происходит развертывание пептидной цепочки. Крепкие кислоты и щелочи ведут к гидролизу белка и разрыву пептидных связей. Кроме того, происходит разрыв между белком и его простетической группой (например, в случае гемоглобина - разрыв связи между гемом и глобином). Прижигающее действие кислот ведет к образованию более крепкого и поверхностного струпа (коагуляционный некроз), а действие щелрчей вызывает образование рыхлого и глубокого струпа (колликвационный некроз).

В случае резорбтивного действия яд всасывается с места контакта, разносится по всему организму, распределяется (нередко весьма неравномерно) между различными органами и тканями и вступает в химические реакции с различными структурами организма - белками, липоидами, ферментами и др. Например, при длительном поступлении в организм бромидов (в особенности при ограничении поступления хлоридов) возникает хроническое отравление организма - бромизм, который в известной степени зависит от того, что бром вытесняет из клеток хлориды, нарушая их функциональное состояние, например порог возбудимости нервных клеток.

Окись углерода (СО) конкурирует с кислородом за гемоглобин. Образование оксигемоглобина происходит в 10 раз быстрее, чем образование карбоксигемоглобина, но диссоциация последнего происходит в 3600 раз медленнее, чем оксигемоглобина. Таким образом, СО более прочно связывает гемоглобин. В результате транспорт кислорода к тканям нарушается, возникает кислородное голодание. Высокая токсичность синильной кислоты и ее производных (KCN, NaCN, NH 4 CN) объясняется сродством молекулы к трехвалентному железу дыхательного фермента (цитохром-оксидазы) клетки. Блокада цитохромоксидазы приводит к резкому затруднению передачи О 2 клеткам, т. е. кислородному голоданию. Некоторые соединения мышьяка, никеля блокируют тиоловые (сульфгидрильные) группы клеточных ферментов. Одно из особенно токсических соединений мышьяка - льюизит - способно образовывать при реакции с белками прочные циклические арсениты и вступать в реакцию с тиоловыми группами пируватоксидазы.

Повторное введение химических веществ, особенно ядов, нередко сопровождается привыканием к ним. Привыкание может определяться различными механизмами: может иметь значение уменьшение проницаемости кожи и слизистых оболочек (например, в отношении мышьяка) или более быстрое разрушение яда в организме (например, алкоголя и морфина), а также более интенсивное выведение ядов экскреторными органами. В некоторых случаях при приеме наркотических ядов изменяется чувствительность к ним нервной системы. В противоположность привыканию в ряде случаев повторных отравлений можно наблюдать повышение чувствительности организма к этим ядам, как это бывает, например, при аллергических состояниях. Однако усиление чувствительности (например, к стрихнину, наперстянке, ртути, свинцу) при повторных поступлениях может зависеть и от накопления яда в организме, особенно при замедленном его выделении в связи с повреждением экскреторных органов и барьерных систем организма.

Эндогенные отравления

Отравление веществами эндогенного происхождения - продуктами обмена и тканевого распада - называется аутоинтоксикацией (самоотравлением). В нормальных условиях эти продукты выделяются из организма через почки, кишечник, с потом, через легкие с воздухом или с различными секретами либо подвергаются обезвреживанию в результате химического превращения в процессах межуточного обмена веществ.

Аутоинтоксикация возникает при патологических состояниях, когда механизмы приспособления оказываются недостаточными, например при нарушении функции экскреторных органов в случае поражения печени, нарушении обмена веществ и т. д. Так, нарушения обмена веществ при многих эндокринных заболеваниях (диабет, микседема, болезнь Аддисона и др.), авитаминозах, раковой кахексии и др. приводят к избыточному накоплению в организме ядовито действующих веществ - фенольных соединений, азотистых оснований типа бетаина, аммонийных веществ, кислых продуктов межуточного углеводного и жирового обмена и т. п., способных оказывать токсическое действие на организм. Не свойственные организму токсические вещества образуются в полостях тела и далее всасываются в ток лимфы и крови, например при гнойных воспалениях в полости плевры, мочевого пузыря, в кишечнике при его непроходимости или длительных запорах и т. д.

Эндогенное отравление может развиться и вследствие затрудненного выведения и задержки нормальных продуктов жизнедеятельности и обмена, например задержка мочевины и возникновение уремии (отравление азотистыми шлаками) при нарушении выделительной функции почек, задержка выделения СО 2 (гиперкапния) и газовый ацидоз при заболеваниях легких (эмфизема).

При обширных повреждениях (механическая, термическая травма, лучевая болезнь и др.) поражение тканей сопровождается образованием биогенных аминов, особенно гистамина и гистаминоподобных веществ, активных белков и полипептидов, адениннуклеотидов, холинергических, адренергических и других физиологически активных веществ, способных оказать токсическое действие на организм.

К эндогенным отравлениям относят также интоксикацию при инфекционных заболеваниях вследствие накопления бактериальных токсинов и других продуктов жизнедеятельности микробов, а также продуктов распада и собственных тканей организма под влиянием бактериального повреждения.

Аутоинтоксикации могут проявляться недомоганием, разбитостью, головокружением и головной болью, тошнотой, иногда рвотой, общим похуданием и понижением сопротивляемости организма. Аутоинтоксикация осложняет течение основного заболевания, например при диабете она может привести к возникновению комы, при недостаточности почек - к уремии и т. д.

К эндогенным отравлениям относятся и кишечные интоксикации (см. «Патофизиология пищеварения»).