Токсикология азота и его соединений
Сам по себе атмосферный азот достаточно инертен, чтобы оказывать непосредственное влияние на организм человека и млекопитающих. Тем не менее, при повышенном давлении он вызывает наркоз, опьянение или удушье (при недостатке кислорода); при быстром снижении давления азот вызывает кессонную болезнь.
Многие соединения азота очень активны и нередко токсичны.
66.
| Физиологическая роль углекислого газа | Интересное |
| Углекислоту долгое время рассматривали как вредный для организма конечный продукт метаболизма, от которого надо полностью избавляться. Однако еще в конце прошлого века ряд ученых считали СО2 весьма важным продуктом обмена, необходимым для нормальной жизнедеятельности организма. За последние годы накопились новые данные, которые характеризуют роль СО2 в организме человека и животных как важнейшего информационного фактора, управляющего через нейрогуморальные механизмы многими процессами и обеспечивающего сохранение гомеостаза при адаптации к самым различным условиям. На важность обеих регулирующих систем неоднократно указывал Л. А. Орбели, который подчеркивал, что нет нервной регуляции, в которой не было бы замешано в той или иной степени участие гуморальных факторов, и нет гуморальных регуляций, которые не были бы связаны в большей или меньшей степени с нервной, регуляцией. Эти механизмы существуют в виде строго уравновешанной, координированной, взаимодействующей и взаимообусловленной системы регуляционных механизмов. И чем больше расширяется и углубляется круг наших знаний о физиологической роли СО2, тем больше выявляется исключительно важное значение его в деятельности важнейших функциональных систем и в приспособлении организма к различным условиям внешней и внутренней среды. Теперь хорошо известно, что СО2 является не только естественным регулятором дыхания, кровообращения, обмена веществ, электролитного баланса, проницаемости легочных сосудистых и клеточных мембран, КОС, но и возбудимости нервных клеток, тонуса гладкой мускулатуры бронхов, сосудов, мочевыводящих путей и т. д. Интерес к вопросу о физиологической роли СО2 возрос не только в связи с достижениями клинической и спортивной медицины, но и развитием авиации, космонавтики, а также в связи с освоением новых сред обитания (высокогорье, аридная зона, Мировой океан, Крайний Север) и изысканием эффективных средств по управлению регуляторными системами организма для профилактики и лечения различных заболеваний. Многочисленные данные исследований свидетельствуют, что такие биологически активные газы, как О2 и СО2, могут выступать и как антагонисты, и как синергисты не только в зависимости от состояния их концентрации, но и от длительности воздействия и индивидуальных особенностей организма. Фактор времени имеет самостоятельное биологическое значение, прежде всего потому, что адаптация — есть не статический, а динамический процесс, отражающий совокупность обменных, и структурных изменений, осуществляющих интегративную регуляцию функций. Причем на различных этапах адаптации организма к условиям измененной газовой среды роль тех или иных регуляторных систем не равнозначна. Важное значение имеет также функциональное состояние организма в целом, в частности эмоциональное (мотивационное) состояние. Стимуляция эмоциональных центров (гипоталамус) повышает резистентность организма к гипоксии. Углекислого газа в воздухе весьма мало. В атмосферном воздухе всего 0,03-0,04%, а в воздухе помещений — до десятых долей процента. Однако он имеет очень большое гигиеническое значение . Прежде всего следует отметить его роль в поддержании экологическогоравновесия внешней среды в глобальном масштабе. Углекислый газ представляет собой бесцветный газ, не имеющий цвета и запаха. Это совершенно не подходящее для поддержания жизни человека вещество обычно скапливается возле самой поверхности земли, поскольку углекислый газ тяжелее воздуха. Однако, такое, казалось бы, бесполезное для человека вещество является поистине незаменимым, поскольку оно необходимо для процесса фотосинтеза растений. В течение длительного времени окислительные и восстановительные процессы, происходящие в природе, взаимно друг друга уравновешивали, в силу чего состав воздуха практически не менялся. Однако в связи с техническим прогрессом, резко нарастающим количеством двигателей внутреннего сгорания и других энергетических установок значительно возросло количество окислительных процессов на земном шаре. В то же время в результате урбанизации и развития промышленности в значительной степени уменьшилось количество зеленых насаждений, являющихся основными потребителями углекислоты. Т. е. в последние годы наметился рост содержания углекислого газа в атмосферном воздухе. Ученые считают, что если нарастание количества углекислоты в воздухе будет происходить и далее, то в природе может возникнуть так называемый "парниковый эффект", так как углекислота, находящаяся в атмосфере, задерживает длинноволновую часть инфракрасной радиации, излучаемой земной поверхностью в космос. В результате произойдет повышение среднегодовой температуры атмосферного воздуха, что, в свою очередь, приведет к таянию полярных ледников, повышению уровня мирового океана, а следовательно, к затоплению значительной части земной поверхности. Для воздуха помещений содержание углекислого газа имеет санитарно-показательное значение . В помещениях, где находятся люди, в воздух поступают разнообразные продукты жизнедеятельности человеческого организма: выдыхаемый воздух, насыщенный углекислотой и водяными парами; испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей, в составе которых присутствуют продукты разложения слизи, пота, кожного жира и т. д. В результате в воздухе увеличивается концентрация углекислоты, появляются аммиак, альдегиды, кетоны и другие дурно пахнущие газы, увеличивается влажность, пылевая и микробная загрязненность воздуха, что в целом характеризуется как душный (жилой) воздух, оказывающий влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. Поконцентрации углекислоты в таком воздухе можно определить степень общей его загрязненности. Поэтому углекислый газ служит санитарным показателем чистоты воздуха в жилых и общественных помещениях. Воздух считается свежим, если концентрация углекислоты в нем не превышает 0,1%. Эта величина и считается предельно допустимой для воздуха в жилых и общественных помещениях. Кроме того, следует учитывать тот фактор, что углекислый газ тяжелее воздуха и может скапливаться в нижних частях замкнутых пространств, не подвергающихся интенсивной вентиляции. Наиболее важно это для тех мест, где происходят усиленные окислительные процессы (бродильные чаны, заброшенные шахты или колодцы, на дне которых находятся гниющие или бродящие отбросы и т. д.). В таких местах концентрация углекислоты может достигать больших величин и представлять опасность для здоровья и существования человека. Если концентрация углекислого газа во вдыхаемом воздухе превышает 3% то существование в такой атмосфере становится опасным для здоровья. Концентрация СО2 порядка 10 % считается опасной для жизни (потеря сознания наступает через несколько минут дыхания таким воздухом). При концентрации 20 % происходит паралич дыхательного центра в течение нескольких секунд. Само собой, высокое содержание углекислого газа в воздухе крайне вредно. Но и совсем без него нельзя, и вот по какой причине. Этот газ отлично пропускает ультрафиолетовые лучи, которые необходимы для обогрева нашей планеты. И если внезапно углекислый газ полностью исчезнет из земной атмосферы, то это очень быстро скажется на климате. Без этого газа на Земле наступила бы вечная мерзлота. Азот (N2). Считают, что азот — газ индифферентный и в воздухе играет роль наполнителя. Однако такое представление является правильным лишь при нормальном давлении. При вдыхании воздуха под повышенным давлением азот начинает оказывать наркотическое действие. Наиболее отчетливо это действие проявляется при давлении воздуха 9 и более атмосфер. Это имеет большое значение, так как при работе водолазов на больших глубинах воздух им приходится подавать под высоким давлением, иногда превышающим 10 атмосфер. При работе в таких условиях в поведении водолазов отмечается беспричинная веселость, нарушение координации движений, излишняя болтливостей другие проявления наступившей эйфории. Это и есть проявления наркотического действия азота. В настоящее время при работах водолазов набольших глубинах для дыхания пользуются не воздухом, а специально приготовленной гелиево-кислородной смесью, т. е. азот в воздухе заменяют более инертным газом. |
67. Выделение вредностей в помещениях может происходить непрерывно, периодически или кратковременно.При непрерывном поступлении вредностей снижение их концентрации до допустимой величины достигается непрерывным удалением из помещения загрязненного воздуха и подачей в него чистого (наружного) воздуха. Такая смена воздуха называется воздухообменом. При периодическом или кратковременном поступлении вредностей удаление их осуществляется периодическим извлечением из помещения загрязненного воздуха и подачей в него чистого (наружного) воздухаПри выделении большого количества вредностей требуется интенсивная смена воздуха, при выделении меньшего количества вредностей—менее интенсивная. Интенсивность смены воздуха характеризуется кратностью воздухообмена, которая представляет собой отношение количества воздуха L (в м3), подаваемого или удаляемого из помещения за час, к внутреннему объему помещения V (в м3).Кратность воздухообмена показывает, сколько раз воздух данного помещения сменяется в течение часа. Большинство помещений предприятий общественного питания (моечные, заготовочные, конторские) характеризуется постоянной интенсивностью выделения вредностей. Поэтому для них могут быть установлены нормы кратности воздухообмена как по притоку, т. е. по количеству подаваемого наружного воздуха, так и по вытяжке, т е. по количеству удаляемого загрязненного воздуха Количество приточного или вытяжного воздуха исходя из кратности воздухообмена определяется по формулеДля большинства помещений кратность по притоку и вытяжке различные. Эго делается для того, чтобы исключить возможность поступления воздуха из более загрязненных помещений в менее загрязненные, например из санитарных узлов (уборные, душевые) — в производственные помещения.
68. Неон, криптон, гелий ксенон- инертные газы. Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотическое воздействие неона (как и гелия) при нормальном давлении в опытах не регистрируется, в то время как при повышении давления раньше возникают симптомы «нервного синдрома высокого давления» (НСВД)[12].В связи с этим, наряду с гелием, неон в составе неоно-гелиевой смеси используется для дыхания океанавтов, водолазов, людей, работающих при повышенных давлениях, чтобы избежать газовой эмболии и азотного наркоза. Преимущество смеси в том, что она меньше охлаждает организм, так как теплопроводность неона меньше, чем гелия.Лёгкий неоно-гелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания.Содержание неона в высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе может вызвать головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии[13][14]. Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе
69.Окси́д углеро́да(II) — бесцветный ядовитый газ (при нормальных условиях) без вкуса и запаха. Химическая формула — CO. .Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаки отравления: головная боль и головокружение; отмечается шум в ушах, одышка, сердцебиение, мерцание перед глазами, покраснение лица, общая слабость, тошнота, иногда рвота; в тяжёлых случаях судороги, потеря сознания, комаТоксическое действие оксида углерода(II) обусловлено образованием карбоксигемоглобина — значительно более прочного карбонильного комплекса с гемоглобином, в сравнении с комплексом гемоглобина с кислородом (оксигемоглобином), блокируя, таким образом, процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания. Концентрация в воздухе более 0,1 % приводит к смерти в течение одного часа.Опытами на молодых крысах выяснено, что концентрация CO в воздухе 0,02 % замедляет их рост и снижает активность по сравнению с контрольной группой. Интересно то, что крысы, живущие в атмосфере с повышенным содержанием CO, предпочитали воде и раствору глюкозы спиртовой раствор в качестве питья (в отличие от контрольной группы, особи в которой предпочитали воду). 70 Люди по-разному реагируют на двуокись серы. Некоторые безболезненно переносят до 4 г сульфита в день (т.е. примерно 50 мг на 1 кг массы тела), а другие уже после приема очень малых количеств жалуются на головные боли, тошноту, понос или ощущение тяжести в желудке. Часто причиной головный болей после употребления вина является диоксид серы. Для переносимости сернистой кислоты, растворённой в вине, большое значение имеет кислотность желудочного сока, — люди, имеющие пониженную или повышенную кислотность, существенно более чувствительны, чем люди с нормальной кислотностью. Связанная сернистая кислота действует на организм, в принципе, так же, как и свободная. Различие заключается лишь в силе и быстроте реакции, что объясняется разной кинетикой.
71Оксид азота (I), образующийся главным образом естественным путем, безвреден для человека. Он представляет собой бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом. Вдыхание небольших количеств N2O приводит к притуплению болевой чувствительности, вследствие чего этот газ иногда в смеси с кислородом применяют для наркоза. В малых количествах N2O вызывает чувство опьянения (отсюда название «веселящий газ»). Вдыхание чистого N2O быстро вызывает наркотическое состояние и удушье.
Но диоксид азота воздействует не только на обоняние, но и ослабляет ночное зрение – способность глаза адаптироваться к темноте. Этот эффект же наблюдается при концентрации 0,14 мг/м3, что, соответственно, ниже порога обнаружения.
Патологические эффекты проявляются в том, что NO2 делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты, круп и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO2 при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Возникает отек легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Длительное воздействие оксидов азота вызывает расширение клеток в корешках бронхов (тонких разветвлениях воздушных путей альвеол), ухудшение сопротивляемости легких к бактериям, а также расширение альвеол. Некоторые исследователи считают, что в районах с высоким содержанием в атмосфере диоксида азота наблюдается повышенная смертность от сердечных и раковых заболеваний.
72Загрязненный атмосферный воздух влияет также и на фетоплацен-тарную систему, которая особенно чувствительна к нарушениям гомеостаза. Установлено достоверное уменьшение массы плаценты, оболочек и пуповины. Деструктивно-дистрофические процессы проявляются увеличением количества бессосудистых, склерозированных, фибриноидных ворсин, появлением их незрелых форм. Уменьшаются объемные частицы хориального эпителия, сосудистого русла ворсин и межворсинчатого пространства, то есть структур, обеспечивающих обменные процессы в системе мать — плод. Изменение процессов метаболизма в околоплодных водах проявляется повышением содержания протеинов, креатинов и щелочной фосфатазы, что обусловливает увеличение проницаемости клеточных и субклеточных мембран плода и плаценты. Содержание РНК и ДНК в плаценте снижается на 24%.
Изменение фетоплацентарной системы на организменном, органном, кле-точно-тканевом и субклеточном уровнях вследствие влияния атмосферных примесей является основанием для выявления групп риска детской патологии
и проведения целенаправленных мероприятий по профилактике легочных заболеваний. Неблагоприятное влияние вредных веществ на систему мать — плацента — плод в дальнейшем приводит к возникновению патологии органов дыхания у ребенка. Прослежена корреляция между загрязнением атмосферного воздуха и ростом заболеваний генетической природы. Ряд химических веществ вызывает мутагенное действие, которое проявляется в повышении частоты хромосомных аберраций в соматических и половых клетках и приводит к появлению новообразований, спонтанных абортов, перинатальной гибели плода, аномалий развития и к бесплодию. В районах с загрязненным атмосферным воздухом беременность и роды чаще протекают с осложнениями. Дети рождаются с низкой массой тела, а также с функциональными отклонениями со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
73 ВОПРОС Основные пути снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы следующие: разработка и внедрение очистных фильтров, применение экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение.
^ Очистные фильтры являются основным средством борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Очистка выбросов в атмосферу осуществляется путем пропускания их через различные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и др.), воду и химически активные жидкости. Все они предназначены для улавливания пыли, паров и газов.
Эффективность работы очистных сооружений различна и зависит как от физико-химических свойств загрязнителей, так и от совершенства применяемых методов и аппаратов. При грубой очистке выбросов устраняется от 70 до 84% загрязнителей, средней очистке - до 95-98% и тонкой - 99% и выше.
Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу от загрязнений, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям. Улавливание серы из газовых отходов Магнитогорского комбината обеспечивает санитарную очистку и получение дополнительно многих тысяч тонн дешевой серной кислоты. На Ангарском цементном заводе очистными сооружениями улавливается до 98% выбросов цементной пыли, а фильтрами одного алюминиевого завода - 98% ранее терявшегося фтора, что дает 300 тыс. долларов прибыли в год.
Решить проблему охраны атмосферы только при помощи очистных сооружений невозможно. Необходимо применение комплекса мероприятий, и прежде всего внедрение безотходных технологий.
^ Безотходная технология эффективна в том случае, если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются другими звеньями. Цикличное безотходное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, - это будущее промышленности, идеальный путь сохранения чистоты окружающей среды.