Действие вредных веществ на организм человека. Методы защиты

При определенных видах профессиональной деятельности на человека могут воздействовать вредные вещества в виде химических веществ и производственной пыли.

Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызывать травмы, заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений (ГОСТ 12.1.007-ХХ).

Классификация веществ по характеру воздействия на организм и общие требования безопасности регламентируются ГОСТ 12.0.003-ХХ. Согласно ГОСТ 12.1.007-ХХ вещества подразделяются на общетоксические, вызываю­щие расстройства нервной системы, мышечные судороги, влияющие на кроветворные органы, взаимодействующие с гемоглобином. К их числу относятся углеводороды, спирты, анилин, синильная кислота и ее соли, оксид углерода, хлорированные углеводороды, ртутьорганические соединения; раздражающие — вызывающие раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов. Это кислоты, щелочи, хлор-, фтор-, серо,- и азотосодержащие соединения (фосген, аммиак, оксиды серы и азота, сероводород и др.); сенсибили­зирующие, действующие как аллергены (формальдегид, растворители, лаки на основе нитро- и нитросоединений и др.); мутагенные, приводящие к нарушению генетического кода, изменению наследст­венной информации (соединения свинца и ртути, марганец, окись этилена, радиоактивные изотопы и др.); канцерогенные, вызывающие, как правило, злокачественные новооб­разования (циклические амины, ароматические углеводороды, хром, никель, асбест и др.); влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, стирол, аммиак, борная кислота, радиоактивные изотопы и др.).

Химические вещества (органические, неорганические, элементоорганические) в зависимости от их практического использования клас­сифицируются на: промышленные яды; ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве – пестициды; лекарственные средства; бытовые химикаты, средства санитарии, косметики и др.; биологические растительные и животные яды; отравляющие вещества (ОВ): зарин, иприт, фосген и др.

В организм человека химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки. Однако основным путем поступления являются легкие.

Токсическое действие вредных веществ характеризуется показате­лями токсикометрии, в соответствии с которыми вещества классифи­цируют на чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умеренно токсичные и малотоксичные. Эффект токсического действия различ­ных веществ зависит от количества попавшего в организм вещества, его физико-химических свойств, длительности поступления, химизма взаимодействия с биологическими средами (кровью, ферментами). Кроме того, эффект зависит от пола, возраста, индивидуальной чувствитель­ности, пути и времени поступления и выведения, распределения в организме, а также метеорологических условий и других сопутствующих факторов окружающей среды. Например, влияние пола на направленность токсического действия может проявляться в отношении как специфических признаков поражения (влияние на гонады мужчин и женщин, на беременность, эмбриотропное действие и т.п.), так и общего действия. Женский организм более чувствителен к действию бензола и его нитро- и аминосоединений, анилина, производству солей ртути, свинцовых красок и др. Влияние возраста на проявление токсического действия неодинаково: одни вещества более токсичны для молодых, другие – для пожилых. Организм подростков в 2-3 раза, а иногда и более чувствителен к воздействию вредных веществ, чем организм взрослых работников.

Яды наряду с общим токсическим действием обладают избирательной токсичностью. В зависимости от этого их подразделяют на:

- сердечные с преимущественным кардиотоксическим действи­ем, К этой группе относятся многие лекарственные препараты, расти­тельные яды;

- нервные, вызывающие нарушение преимущественно психиче­ской активности (угарный газ, фосфорорганические соединения, ал­коголь и др.);

- печеночные- (хлориро­ванные углеводороды, ядовитые грибы, фенолы );

- почечные - соединения тяжелых металлов, этиленгликоль, ща­велевая кислота;

- кровяные – анилин и его производные, нитриты, мышьякови­стый водород;

- легочные – оксиды азота, озон, фосген и др.

Токсический эффект при действии различных доз и концентраций ядов может проявиться функциональными и структурными изменениями или гибелью организма. В первом случае токсичность принято выражать в виде действующих пороговых и недействующих доз и концентраций, во втором — в виде смертельных концентраций. Смертельные, или летальные дозы DL при введении в желудок или в организм или смертельные концентрации CL могут вызывать единичные случаи гибели или гибель всех организмов. В качестве показа­телей токсичности пользуются среднесмертельными дозами и концент­рациями:DL ₅₀ и CL₅₀ — это показатели абсолютной токсичности.

Среднесмертельная концентрация вещества в воздухе CL₅₀ — это кон­центрация вещества, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при 2 — 4-часовом ингаляционном воздействии (мг/м³). Среднесмер­тельная доза при введении в желудок, (мг/кг), обозначается как, а среднесмертельная доза при нанесении на кожу .

Степень токсичности вещества определяется отношением 1/DL₅₀ и 1/СL₅₀; чем меньше значения токсичности DL₅₀ и СL₅₀, тем выше степень токсичности.

Об опасности ядов можно судить также по значениям порогов вредного действия (однократного, хронического) и порога специфи­ческого действия.

Порог вредного действия (однократного или хронического) — это минимальная (пороговая) концентрация (доза) вещества, при воздей­ствии которой в организме возникают изменения биологических по­казателей на организменном уровне, выходящие за пределы приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсирован­ная) патология. Порог однократного действия обозначается Lim_ас, порог хронического Lim_ch , порог специфического Lim_sp.

Возможность острого отравления оценивается коэффициентом опасности внезапного острого ингаляционного отравления (КОВОИО)

КОВОИО=C₂₀/(CL₅₀·λ) , (21)

где C₂₀ — максимальная концентрация вредного вещества в воздухе при температуре 20 °С; λ — ко­эффициент распределения газа между кровью и воздухом.

При утечке газа или летучего вещества возможность острого отрав­ления тем выше, чем выше насыщающая концентрация при темпера­туре 20 °С. Если КОВОИО меньше 1 — опасность острого отравления мала, если КОВОИО больше 1 – существует реальная опасность острого отравления при аварийной утечке промышленного яда. Если невозможно определить значение λ, то вычисляют коэффи­циент возможности ингаляционного отравления (КВИО)

КВИО=С₂₀/СL₅₀ (22)

О реальной опасности развития острого отравления можно судить также по значению зоны острого действия. Зона острого (однократно­го) токсического действия Zас—это отношение среднесмертельной дозы (концентрации) вещества DL₅₀ к пороговой дозе (концентрации) при однократном воздействии Lim_ас: Zaс=DL₅₀ / Lim_ас . Чем меньше зона, тем больше возможность острого отравления и наоборот. Показателем реальной опасности развития хронической интоксикации является значение зоны хронического действия Z_сh, т. е. отношение пороговой дозы (концентрации) при однократном воздействии Lim_ас к пороговой дозе (концентрации) при хроническом воздействии Lim_ch. Чем больше зона хронического действия, тем выше опасность

Zсh= Lim_ас / Lim_ch (23)

Показатели токсикометрии определяют класс опасности вещества. По степени воздействия на организм согласно ГОСТ 12.1.007-ХХ вредные вещества делят на четыре класса опасности:

1 – вещества чрезвычайно опасные; 2 – вещества высокоопасные;

3 – вещества умеренно опасные; 4 – вещества малоопасные.

Для ограничения неблагоприятного воздействия вредных веществ особую значимость приобретает гигиеническая регламентация содержания вред­ных веществ в воздухе рабочей зоны (ГН 2.2.5.686-98 «Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны») по ПДК_р.з. Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДК_Р.З — это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в продолжение 8 ч или при другой длительности, но не превышающей 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Исходной величиной для установления ПДК является порог хронического действия Lim_ch.

ПДК= Lim_ch / К_з , (24)

где К_з- коэффициент запаса (индекс безопасности), для большинства вредных веществ принимается К_з = 2÷3.

Отравления протекают в острой и хронической формах. Острые отравления характеризуются кратковременностью действия токсичных веществ не более, чем в течение одной смены, поступле­нием в организм вредного вещества в относительно больших количе­ствах. Хронические отравления возникают постепенно, при длительном поступлении яда в организм в относительно небольших количествах. При повторном воздействии одного и того же яда в субтоксической дозе может измениться течение отравления и кроме явления кумуляции (накопление) развиться сенсибилизация и привыкание.

Сенсибилизация —состояние организма, при котором повторное воздействие вещества вызывает больший эффект, чем предыдущее. Большинство случаев профессиональных заболеваний и отравле­ний связано с поступлением токсических газов, паров и аэрозолей в организм человека главным образом через органы дыхания. Очень важно отметить комбинированное действие вредных веществ на здоровье человека — это одновремен­ное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления. Различают несколько типов ком­бинированного действия ядов в зависимости от эффектов токсичности: аддитивность (суммация), потенцирование (синергизм), антогонизм и независимое действия.

Аддитивное действие — это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. Аддитивность характерна для веществ однонаправленного действия. Для гигиенической оценки воздушной среды при условии аддитивного действия ядов используют выражение (7).

При потенцированном действии (синергизме) компоненты смеси действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Антагонистическое действие — эффект комбинированного дейст­вия менее ожидаемого. Компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого, эффект—менее аддитивного.

При потенцировании пользуются формулой

 С _i Х_i / ПДК_i  1, (25)

где Х_i- поправка, учитывающая усиление эффекта;

С _i- фактические концентрации химических веществ в воздухе;

ПДК_i – их предельно допустимые концентрации.

Для химических веществ, на которые ПДК не установлены, временно вводятся ориентировочные безопасные уровни воздействия – ОБУВ, которые пересматриваются каждые 2 года и переходят либо в ПДК, либо остаются еще на 2 года ОБУВ.

Для химических веществ, на которые ПДК не установлены, временно вводятся ориентировочные безопасные уровни воздействия – ОБУВ, которые пересматриваются каждые 2 года и переходят либо в ПДК, либо остаются еще на 2 года ОБУВ.

Производственная пыль (взвешенные в воздухе, медленно оседающие твердые частицы размерами от нескольких десятков до долей мкм) может оказывать на организм человека фиброгенное, раздражающее и токсическое действие. Она может быть также пожаро- и взрывоопасна (сахарная, мучная, крахмальная, чайная и др.).

Частицы пыли могут быть органического происхождения (растительная и животная), неорганического (минеральная, металлическая пыль) и смешанного. Промышленная пыль затрудняет дыхание человека, а закупоривая потовые железы, затрудняет потовыделение и испарение, тем самым оказывая влияние на процесс терморегуляции, снижает сопротивляемость кожи к проникновению микробов.

Токсичные пыли (свинца, хрома, бериллия и др.), попадая через легкие в организм человека, являются причиной острых или хронических отравлений. Пыль некоторых веществ и материалов (стекловолокна, слюды и др.) оказывает раздражающее действие на верхние дыхательные пути, слизистую глаз и кожи. При этом возникают профессиональные пылевые бронхиты, пневмонии и бронхиальная астма. Например, вдыхание мучной, зерновой пыли и др. вызывают хронические бронхиты, а их воздействие на орган зрения – коньюктивиты, на кожу – дерматиты.

Фиброгенное действие пыли заключается в том, что в легких человека происходит разрастание соединительной ткани, нарушающее строение и функции органа и вызывающее профессиональное заболевание – пневмокониозы. Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли (взвешенные частицы) с размером частиц до 5 мкм. Степень опасности пыли зависит также от формы частиц, электрозаряженности, удельной поверхности, химического и минералогического состава.

Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Концентрацию газа в воздухе рабочей зоны определяют с помощью специальных приборов, для чего отбирают пробы воздуха на высоте расположения органов дыхания (1,5 м от пола). По результатам анализа пробы воздуха судят о состоянии воздушной среды, об эффективности работы систем вентиляции и аспирации. Состояние воздушной среды исследуют различными методами: индикационным, колориметрическим, нефелометрическим, фотометрическим, люминесцентным, полярографическим, хроматографическим и др. Наиболее распространены колориметрические и нефелометрические методы. Первый из них основан на образовании окрашенных растворов, второй – на осаждении в результате химического взаимодействия тех или иных реагентов с анализируемым веществом. Для этого используют такие приборы как фотоколориметры ФЭК-М и ФЭК-Н-56.

Концентрацию газов можно определить также широко распространённым экспресс-методом с помощью газоанализатора типа УГ-2 или газоопределителей типа ГХ-4. В настоящее время промышленностью выпускается ряд новых приборов для измерения концентрации газов. Это портативные газоанализаторы типа ПГА и ПГА-К, газосигнализаторы и анализаторы типа ХОББИТ-Т для аммиака, хлора, диоксида серы, фтористого водорода, метана, оксида углерода и др.

Контроль запылённости воздуха промышленных предприятий обычно осуществляют методом определения массы пыли в сочетании с определением размеров частиц (дисперсности) пыли. Дисперсность пыли определяется счётным методом с помощью прибора АЗ-5 при малых концентрациях пыли, а при больших концентрациях – с использованием индикаторов.

Методы защиты от вредных веществ. При проектировании и эксплуатации производств необходимо учитывать два аспекта проблемы химической безопасности: профилактика интоксикации непосредственно на рабочем месте и опасность аварийных выбросов как на территорию предприятия, так и за пределы промышленной зоны. Основные мероприятия можно подразделить на технические, медико-санитарные и организационные.

Технические мероприятия. В зависимости от класса опасности вещества проектировщики принимают то или иное оформление зданий, аппаратов, технологических процессов – это одно из направлений профилактики производственных отравлений. Основными направлениями, цель которых – не допустить поступления в воздух вредных примесей, являются следующие:

• замена ядовитых веществ неядовитыми или менее ядовитыми;

• гигиеническая стандартизация химического сырья и продукции;

• комплексная механизация и автоматизация процессов, внедрение процессов с дистанционным управлением;

• герметизация оборудования и коммуникаций, оснащение оборудования дистанционными устройствами;

• вынесение производственного оборудования на открытые площадки;

• увлажнение воздуха и пылеобразующих веществ;

• применение пыле- газоотсасывающих устройств;

• осаждение пыли (аэрозолей) в акустическом, электрическом полях;

• применение наиболее рациональных средств и способов уборки помещений (пылесосы, уборочные машины, осаждение пыли тонкораспыленной водой);

• систематическое проведение текущего, планово- предупредительного и капитального ремонта оборудования и коммуникаций.

Так как при осуществлении этих технических мероприятий в производственных условиях всё же не исключено выделение в воздух ядовитых веществ, для оздоровления воздушной среды применяют вентиляцию.

Медико-санитарные мероприятия. К ним относятся:

• регистрация и расследование причин всех случаев производственных отравлений;

• предварительные и периодические медицинские осмотры;

• систематический контроль за состоянием воздушной среды;

• обеспечение рационального питания;

• использование антидотов (противоядий) в профилактике профессиональных заболеваний.

Организационные мероприятия. К ним относят проведение инструктажа и организация рабочего места.

Конечной целью всех этих мероприятий должна быть полная очистка воздуха рабочей зоны от примесей вредных веществ. Однако такое состояние воздушной среды производственных помещений в настоящее время практически недостижимо, поэтому содержание вредных веществ в воздухе производственных помещений не должно превышать регламентируемых предельно допустимых концентраций.

Средства индивидуальной защиты являются дополнительной мерой защиты работающих от вредного воздействия производственных факторов. Индивидуальная защита работающих в производственных условиях обеспечивается применением спецодежды, спецобуви и средствами индивидуальной защиты органов дыхания.