Действие вредных веществ на организм человека

Вредные химические вещества могут поступать в организм работающих через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожный покров и слизистые оболочки.

Статистика профессиональных заболеваний показывает, что большинство промышленных отравлений связано с проникновением вредных веществ через органы дыхания в виде пыли, газа, паров и тумана. Всасывание через дыхательную систему относится к наиболее быстрому пути поступления вредных веществ в различные органы и системы. На скорость проникновения вредных веществ из воздуха в кровь также влияет их растворимость в воде.

Поступление вредных веществ в организм человека через пищеварительный тракт возможно при ошибочном приеме внутрь, нарушении правил личной гигиены, например во время приема пищи на рабочем месте, или курении.

Некоторые химические вещества могут всасываться прямо из полости рта непосредственно в кровь. К ним относятся: все липидорастворимые соединения (фенолы и особенно цианиды). Всасывание вредных веществ из пищеварительного тракта в основном происходит через кишечник. Однако на пути к кишечнику вредные вещества могут обезвреживаться кислой средой желудка, сорбироваться пищевыми веществами и проходить через печеночный барьер. Печень является одним из наиболее активных органов, участвующих в обезвреживании вредных веществ, но при этом она сама становится объектом воздействия вредных веществ.

Вредные вещества могут поступать в организм человека и через кожные покровы. Потенциальную опасность представляют вещества, обладающие липидорастворимостью и растворимостью в воде (крови). Если они еще и высокотоксичны, то возникает реальная опасность отравления человека через кожу.

Среди органических веществ, вызывающих интоксикацию через кожу, на первом месте стоят ароматические нитро- и аминосоединения, фосфорорганические инсектициды, хлорированные углеводороды и металлоорганические соединения. Повреждение кожи еще более способствует проникновению вредных веществ в организм.

Независимо от пути проникновения, в организме вредные вещества подвергаются физико-химическим превращениям, биологическая направленность которых состоит в обезвреживании вредных веществ и выведении их из организма.

Как правило, работающие подвергаются одновременному или последовательному (комбинированному) воздействию сразу нескольких вредных веществ. Разделяют несколько видов комбинированного (совместного) действия вредных веществ.

Однонаправленное действие возникает, когда компоненты смеси действуют на одни и те же системы в организме. В этом случае суммарный эффект воздействия смеси равен сумме эффектов отдельных компонентов и должен отвечать соотношению

Таким образом, сумма отношений концентраций каждого из компонентов не должна превышать единицы. Суммарным эффектом обладают вещества близкие по химическому строению, например, хлорированные и бромированные углеводороды (предельные и непредельные), ароматические углеводороды (бензол и толуол; толуол и ксилол), оксиды азота и оксид углерода и т.д.

Если в воздухе рабочей зоны находятся несколько вредных веществ однонаправленного действия, обладающих эффектом суммации и в концентрациях, не превышающих ПДК, то при аттестации рабочих мест исходят из расчета суммы отношений фактических концентраций каждого из них к величинам их ПДК. Условия труда по данному химическому фактору относят к вредным, если рассчитанная сумма превышает единицу.

Положительный синергизм (потенцирование) имеет место, когда одно вредное вещество усиливает токсическое действие другого. Это происходит вследствие подавления одним из вредных веществ деятельности систем организма, ответственных за обезвреживание другого вещества. Положительный синергизм отмечается, например, при совместном воздействии хлорофоса и винилфосфата, четыреххлористого углерода и этилендихлорида или оксида углерода и бензола. Никель усиливает свою токсичность в присутствии медистых стоков в 10 раз. Алкоголь повышает опасность отравления анилином и ртутью.

Отрицательный синергизм (антагонизм) проявляется в том, что одно химическое вещество ослабляет действие другого. Такое явление наблюдается, например, в отношении сернистого ангидрида и хлора, диоксида серы и аммиака, аммиака и диоксида углерода. Это происходит вследствие химического взаимодействия указанных веществ с образованием малотоксичных соединений.

Аддитивное (независимое) действие вредных веществ проявляется при одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием. В этом случае их токсические индивидуальные эффекты не зависят один от другого. Например, пары бензола и раздражающие газы действуют на разные органы и системы, и значения их ПДК остаются такими же, как при изолированном действии каждого компонента.

Чаще всего в условиях производства концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны может изменяться в зависимости от хода технологического процесса, времени технологических перерывов и других обстоятельств.

Такое воздействие химического фактора, когда его уровень может колебаться от нуля до превышений ПДК, называют интермиттирующим (прерывистым). Интермиттирующее воздействие вредных веществ считается более опасным, чем равномерное их поступление в организм человека, т.к. при этом нарушаются его внутренние механизмы приспособления и адаптации к воздействию химических токсикантов.

В условиях влияния неблагоприятных факторов производственной среды, таких как высокая температура, влажность, шум, физическое напряжение, совместное воздействие вредных химических веществ может усиливаться.

Так, повышение температуры, как правило, усиливает и ускоряет эффект воздействия вредных веществ. Это объясняется нарушением терморегуляции (учащением дыхания и ускорением кровообращения).

Например, при повышении температуры увеличивается возможность отравления соединениями бензола, оксидом углерода, парами ртути или хлорофоса. Влажность воздуха также повышает опасность отравлений, особенно раздражающими газами. Физическое напряжение обычно сопровождается усилением легочной вентиляции и кровообращения. В таких условиях количество вредных веществ, поступающих в организм через органы дыхания, увеличивается, что способствует развитию интоксикации.

Производственный шум усиливает токсический эффект вредных веществ и ускоряет их воздействие. Это доказано в отношении оксида углерода, стирола, алкилнитрита, аэрозоля борной кислоты, нефтяных газов и других веществ.

Характер действия вредных химических веществ на организм определяется их химической структурой. Токсичность вредных химических веществ может возрастать или уменьшаться при изменении химической структуры. Лучше всего взаимосвязь между строением и токсическими свойствами изучена для органических веществ.

Увеличение числа ненасыщенных связей (например, от этана к этилену и ацетилену) приводит к возрастанию токсичности соединений. Увеличение числа атомов в молекуле органических соединений и числа изомеров снижает токсичность. Например, у бензола токсичность выше, чем у толуола. Пропиловый и бутиловый спирты обладают более сильным наркотическим действием, чем изопропиловый и изобутиловый, пропилбензол токсичнее изопропилбензола, октан – изооктана. Известно, что в группе циклических углеводородов соединения с одной боковой цепью более токсичны, чем их изомеры с двумя или несколькими боковыми цепочками. Например, пары диметилциклогексана оказывают более слабое действие, чем пары этилциклогексана.

Замыкание цепи углеродных атомов ведет к увеличению токсического действия углеводородов при ингаляционном пути их поступления. Так, пары циклопропана, циклопентана, циклогексана и их гомологов оказывают более сильное действие, чем пары пропана, пентана и гексана. Переход от полиметиленового кольца к ароматическому также приводит к росту токсического действия. Пары бензола и толуола действуют сильнее паров циклогексана и метилциклогексана.

Введение в молекулу гидроксильной группы, увеличивающей растворимость соединения, как правило, усиливает и ее токсичность. Фенол токсичнее бензола, циклогексанол токсичнее циклогексана, метилциклогексанол – метилциклогексана.

Раздражающее действие паров амилового спирта во много раз сильнее действия паров пентана, а паров аллилового спирта сильнее, чем пропилена. Введение в органическую молекулу заместителей-галогенов, амино- и нитрогрупп обычно усиливает токсичность соединения, причем токсичность увеличивается, например, от метана к хлороформу. Особенно высока токсичность нитро- и аминопроизводных ароматических углеводородов – нитробензола, динитробензола, анилина, толуидина, ксилидина.

Правило Ричардсона о возрастании токсичности в гомологическом ряду углеводородов применимо к веществам алифатического ряда, но не подтверждается для ароматических соединений. Так, сила наркотического действия возрастает от пентана к октану, от метилового спирта к аллиловому. Физические свойства (агрегатное состояние, летучесть, растворимость, дисперсность) вредных химических веществ также влияют на токсичность, в частности на способность проникать в организм, распределяться в нем и выделяться. Некоторые вредные вещества в газообразном состоянии более токсичны, чем в твердом и жидком, так как они легче проникают в организм. Например, металлическая ртуть в жидком состоянии не опасна, вместе с тем парыртути очень токсичны.

Токсический эффект зависит от биологических особенностей организма. Направленность и выраженность токсического действия вредных веществ у лиц разного пола проявляется как в специфических признаках поражения определенных органов и систем, так и при знаках общего действия. Например, чувствительность к некоторым токсичным веществам у мужчин выше, чем у женщин. Так, например, отмечается большая чувствительность женского организма к действию бензола. Некоторые соединения бора обладают избирательно выраженной токсичностью к гонадам мужского организма.

Известно, что воздействие бериллия, ртути и их неорганических соединений может привести к развитию рака легких у мужчин. У женщин, имевших производственный контакт с растворителями, компонентами производства резиновых изделий, обнаружено нарушение репродуктивной функции. Риск осложнения беременности высок у работниц, занятых в производстве пластмасс, стирола, вискозы и искусственного волокна. В связи с этим законодательно установлен Список тяжелых работ и работ с вредными условиями труда, где запрещается применение труда женщин, утвержденный Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 26.05.2000 г. № 765 и актуализированный Письмом МТиС и МЗ РБ 30.12. 2002 г. N 11-16/6497/14-15-4/4068 «О применении списка тяжелых работ и работ с вредными условиями труда, на которых запрещается применение труда женщин. Например, женщины не должны допускаться к работам аккумуляторщика, вагранщика, варщика битума, клейщика, красильщика и т.п.

Важное значение имеет и возраст работающего: одни вещества являются более токсичными по отношению к молодым работникам, другие – вредны для пожилых. Например, смертность от рака органов дыхания более высока среди работающих старше 50 лет. Повышенная чувствительность ко многим токсичным веществам, особенно нейротропного действия, отмечается у лиц молодого возраста (до 18 лет). Организм подростков в 2-3 раза, а иногда и более, чувствителен к воздействию вредных веществ, чем организм взрослых работников.

Именно поэтому законодательство запрещает прием на работу в химических производствах лиц моложе 18 лет. (Перечень работ, на которых запрещается применение труда лиц моложе 18 лет, утвержден Постановлением Министерства труда Республики Беларусь от 2.02.1995 г. № 13.).

Повышенная индивидуальная чувствительность к вредным веществам может быть связана с особенностями биохимических процессов и состоянием физиологических систем человека, которые участвуют в превращении и выведении токсичных соединений. Имеют значение состояние нервной системы, а также перенесенные заболевания. Так, при заболеваниях органов дыхания существует повышенная чувствительность к веществам, оказывающим раздражающее действие на дыхательные пути и т.п.

Чувствительность людей к вредным веществам зависит от индивидуальных особенностей протекания биохимических процессов, а также функциональной активности различных физиологических систем человека, в частности, ферментов детоксикации.

Степень поражения организма вредными веществами зависит от состояния здоровья человека. Например, лица с заболеваниями крови более чувствительны к действию кровяных ядов; с нарушениями нервной системы – к действию нейротропных ядов; с заболеваниями легких – к действию раздражающих веществ и пылей. Снижению сопротивляемости организма способствуют хронические инфекции, а также беременность и климакс.

Индивидуальная чувствительность человека возрастает в случаях воздействия вредных веществ с явно аллергическим эффектом (соединения хрома, некоторые красители и т.д.). В связи с этим лица, страдающие определенными заболеваниями, не допускаются к работе с веществами, которые могут обострить течение их болезни или привести к более быстрой и тяжелой интоксикации.

К профессиональным заболеваниям, вызываемым воздействием вредных веществ, относятся острые и хронические интоксикации, протекающие с изолированным или сочетанным поражением органов и систем: токсическое поражение органов дыхания (ларингофарингит, эрозия, перфорация носовой перегородки, трахеит, бронхит, пневмосклероз и др.), токсическая анемия, токсический гепатит, токсическая нефропатия, токсическое поражение нервной системы (полиневропатия, неврозоподобные состояния, энцефалопатия), токсическое поражение глаз (катаракта), конъюнктивит, кератоконъюнктивит, токсическое поражение костей: остеопороз, остеосклероз. В эту же группу входят болезни кожи, металлическая, фторопластовая (тефлоновая) лихорадка, аллергические заболевания, новообразования.

Следует иметь в виду возможность развития профессиональных опухолевых заболеваний, особенно органов дыхания, печени, желудка и мочевого пузыря, лейкозы при длительных контактах с продуктами перегонки каменного угля, нефти, сланцев, с соединениями никеля, хрома, мышьяка, винилхлоридом, радиоактивными веществами и т.д.