Гигиеническая оценка условий труда при воздействии химического и бактериологического фактора. Основы промышленной токсикологии

Химические производственные факторы.В настоящее время человеком синтезировано или получено в чистом виде более 5 миллионов химических веществ и соединений. Ежегодно синтезирует от 500 до 1000 соединений. Практическое применение нашли более 60 тысяч химических веществ. Химизация промышленного производства привела к тому, что большая часть трудоспособного населения в процессе трудовой деятельности находится в контакте с различными химическими веществами. Химические вещества, синтезированные человеком, распространились, и обнаруживаются далеко за пределами производственной зоны. Возникает опасность непосредственного или отдалённого неблагоприятного влияния химических веществ на людей и условия в которых они живут или работают.

Вредные, опасные вещества - химические соединения, которые при контакте с организмом человека, в случае нарушения требований безопасности, могут вызывать производственные травмы, профессиональные отравления, заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследований как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящих и последующих поколений. По химическому строению вредные, опасные химические вещества делят на органические, неорганические и элементоорганические.

Промышленная токсикология -раздел гигиены труда, изучающий действие на организм химических веществ, встречающихся в производственных условиях. По преобладающему действию токсические вещества делятся на:

1. Нейротоксические, поражающие центральную, периферическую и вегетативную нервную систему - углеводороды, сероуглерод, тетраэтилсвинец, ФОС, ртуть, марганец.

2. Гематотоксические - снижающие количество гемоглобина и эритроцитов, изменяющие формулу крови - бензол, СО, свинец

3. Гепатотоксические, вызывающие поражения печени - хлорированные и бронированные углеводороды, нитробензол, соединения мышьяка, фосфора, селена.

4. Нефротоксические, поражающие паренхиму почек - сулема, тяжёлые металлы, ФОС, хлорированные углеводороды.

5. С преимущественным поражением органов дыхания - двуокись кремния, асбест.

Пути поступления в организм вредных химических веществ.Вредные химические вещества делят в зависимости от пути проникновения в организм на действующие через дыхательные пути, пищеварительную систему и кожу. Через дыхательные пути поступают газы и аэрозоли. Данный путь имеет первостепенное значение, так как всасывание веществ происходит с очень большой поверхности легочных альвеол (100—120 мг), намного превышающей площадь, пищеварительного канала и кожи. Крупнодисперсная аэрозоль оседает в основном ь полости нося, в носовой части глотки и трахее, значительная ее часть заглатывается. В альвеолы проникают частицы диаметром до 1—2 мкм. Часть их инкапсулируется, захватывается макрофагами и может разноситься током лимфы. Ингаляционный путь поступления близок к внутривенному, поскольку химические вещества минуют защитный барьер печени. Пищеварительная система и кожа, как пути проникновения в организм химических веществ. В пищеварительном тракте всасывание химических веществ может происходить во всех отделах. Вещества, всасывающиеся через слизистую оболочку рта, могут попадать в кровоток минуя печень. В кислой среде желудка химические вещества могут распадаться с образованием более токсичных соединений. Поскольку растворимость веществ в желудочном соке значительно выше, чем в воде, опасность их воздействия при этом пути поступления возрастает. Например, соединения свинца, плохо растворимые в воде, хорошо растворяются в желудочном соке и легко всасываются. Большая часть токсических соединений, всасывающихся через стенку пищеварительного канала в кровь, поступает через систему воротной вены в печень и обезвреживается. Через неповрежденную кожу всасываются попавшие на нее жидкости, газы либо твердые частицы, растворяющиеся в потовой жидкости и кожном жире. Всасывание осуществляется как через волосяные фолликулы, потовые и сальные железы, так и непосредственно через эпителий (трансэпидермальио).

Распределение химических веществ.Химические вещества взаимодействующие с белками, распределяются в организме равномерно. Вещества, растворимые в липидах, проникают во все органы и ткани, накапливаясь (депонируясь) преимущественно и тканях, богатых липоидами (костный мозг, семенные железы, сальник). При голодании, лихорадке, стрессовых ситуациях возможно обратное поступление токсических веществ из депо и кровь. Иногда химические вещества накапливаются в органах избирательно (йод — в щитовидной железе, свиней и стронций — в костях и т. д.). Избирательность накопления не предопределяет избирательности действия вещества (свиней, накапливаясь в костях, воздействует на костный мозг лишь после выхода из депо).

Метаболизм химических веществ.Метаболизм (биотрансформация) чужеродных соединении происходит так же, как метаболизируются естественные для организма вещества. Процессы биотрасформации направлены на обезвреживание (детоксикацию) химических веществ и являются защитно-приспособительным механизмом. Включаются механизмы окисления, восстановления, гидролиза и синтеза. В отдельных случаях возможно образование соединений, более токсичных, чем исходные (токсичность метилового спирта и этиленгликоля определяется действием их метаболитов — формальдегида, муравьиной и щавелевой кислот). Указанное явление называется летальным синтезом. В основном метаболизм вредных химических веществ происходит в печени, хотя способность к детоксикации свойственна почкам, стенкам желудка и кишечника, легким и другим органам и тканям. Непосредственным местом обезвреживания чужеродных веществ являются клеточные органоиды (микросомальные ферменты эндоплазматической сети).

Пути выделения химических веществ и их метаболитов из организма.В результате биотрансформации образуются менее токсичные водорастворимые соединения, выделяемые из организма с мочой. Через легкие выделяются летучие жирорастворимые вещества, не изменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме (бензин, бензол). Плохо растворимые и нерастворимые в воде вещества (свиней, ртуть) выделяются через пищеварительный канал, в том числе вместе со слюной в полости рта. Через кожу сальными железами выделяются все жирорастворимые вещества, потовыми железами — ртуть, медь, мышьяк, сероводород.

Зависимость токсичности от строения химических веществ.Количественную взаимосвязь между химическим строением и биологической активностью химических веществ впервые доказал профессор Н. В. Лазарев:

· растворимость в липидах способствует проникновению веществ в клетку;

· растворимость в воде определяет степень неспецифического (неэлектролитного, наркотического) действия химических веществ;

· биологическая активность химических веществ зависит от химической структуры молекулы:

1. соединения с линейной углеродной цепочкой более токсичны по сравнению со своими разветвленными изомерами (пропиловый и бутиловый спирты более сильные наркотические вещества, нем изопропиловый и изобутиловый)

2. сила наркотического действия углеводородов нарастает в гомологических рядах от низших членов ряда к высшим (метановый, этиленовый ряды);

3. при замыкании цепи углеродных атомов я кольцо токсичность углеводородов при ингаляционном воздействии возрастает (пары циклопропана, циклопентана, циклогексана оказывают более выраженное наркотическое действие, чем пропан, пентан, гексан).

4. наркотическое действие нарастает при введении в молекулу кратных (ненасыщенных) связей - ацетилен токсичнее этилена.

5. с увеличением числа кратных связей в молекулах химических веществ усиливается раздражающее действие;

6. введение в молекулу гидроксильной группы приводит к ослаблению токсичности химических веществ, что объясняется увеличением их растворимости в биологических средах - спирты менее токсичны, чем соответствующие углеводороды;

7. внедрение в молекулу атома галогена почти всегда сопровождается усилением токсичности и появлением в токсическом действии новых особенностей - специфического поражения паренхиматозных органов, депрессивного влиянии на работу сердца, раздражающих свойств;

8. введение в молекулу нитро- и нитрозогрупп придает веществам сосудорасширяющее и гипотензивное свойства (нитроглицерин)

9. для нитросоединений жирного и ароматического ряда, а также для ароматических аминов, нитробензола н др.) характерно метгемоглобинобразование и действие на ЦНС.

10. наличие карбоксильной и ацетатной групп уменьшает токсичность веществ за счет более быстрой их детоксикации в организме;

11. с увеличением молекулярной массы в некоторых гомологических ряда отмечается усиление запаха, нарастающее до определенного членя ряда, а затем убывающее.

Кумуляция химический соединений -то суммирование действия повторных доз яда, когда последующая доза поступает в организм раньше, чем заканчивается действие предыдущей. Различают три типа кумуляции:

1. материальную (химическую)

2. функциональную

3. смешанную.

Под материальной кумуляцией подразумевается не само по себе накопление вещества, а участие его в возрастающем количестве в развитии токсического процесса (в отличие от бессимптомного ядоносительства).

В случае функциональной кумуляции конечный токсический эффект зависит не от постепенного скопления небольших количеств яда, а от его повторного действия на определенные клетки организма.

При смешанной кумуляции на рецепторах фиксируются не молекулы ядов, а их осколки.

Первичное действие токсических веществ происходит в процессе контакта с рецепторами и выражается в нарушении их функций. При материальной кумуляции непосредственной причиной нарушении функции рецептора служит фиксация веществ, в случае функциональной кумуляции — изменение структуры и функции рецептора, даже если сам яд при этом полностью разрушается

Способностью к материальной кумуляции обладают тяжелые металлы и мышьяк. К веществам, обладающим свойством функциональной кумуляции, относятся метгемоглобинобразователи (натрия нитрат) и химические мутагены. Смешанным типом кумуляции обладают, фосфорорганические соединения.

Принцип классификации промышленных ядов.На основе показателя опасности (вредности) промышленных ядов, который показывает вероятность возникновения неблагоприятных (вредных) для здоровья эффектов. При этом учитывают показатели потенциальной опасности, которые

определяют возможность попадания яда в организм через органы дыхания и кожу: летучесть, растворимость в воде и жирах, дисперсность аэрозоля. Показатели реальной опасности - токсичность, зона острого действия, юна хронического действия и др. Реальная степень опасности (вредности) химических веществ, действии» которых подвергаются работники на рабочих местах или жители загрязнённых районов, устанавливается по максимальные разовым 'концентрациям, среднесуточным или среднесменным величинам данных веществ, определяемых лабораторным путём.

Максимальная разовая концентрация (для населения и для рабочих) -это такая концентрация вещества, которая будет гарантировать отсутствие острых отравлений и рефлекторного влияния ее на организм человека. Максимальная разовая концентрация вредного вещества в зоне дыхания работающих определяется путём кратковременного отбора проб воздуха (15 мин).

Среднесуточная концентрация (для населения) -это концентрация нормируемого вещества, которая будет гарантировать отсутствие резорбтивного действия вредного химического вещества на организм человека.

Среднесменная концентрация -это средняя концентрация, полученная при непрерывном или прерывистом отборе проб воздуха за период, составляющий не менее 75% времени рабочей смены и гарантирующая отсутствие резорбтивного действия вредного химического вещества на организм человека.

Классификация промышленных ядов делит их на 4 класса опасности:

1. 1-й - чрезвычайно опасные - оказывающие избирательное действие в отдалённый период - мутагены, канцерогены, гонадотропные, эмбриотропные вещества, вызывающие склероз (пневмосклероз, кардиосклероз);

2. 2-й - высокоопасные - вещества, оказывающие действие на нервную систему (наркотики, судорожные, нервнопаралитические); вызывающие поражение паренхиматозных органов;

3. 3-й - умеренно опасные - вещества, оказывающие действие на кровь - угнетающие кроветворение, изменяющие, разрушающие гемоглобин;

4. 4-й - малоопасные - раздражающие и едкие вещества (раздражающие слизистые глаз, дыхательных путей, кожу).

Отдаленные последствия влияния химических факторов.Под отдаленными понимают эффекты, возникающие не сразу после воздействия факторов окружающей среды (в отличие, например, от отравлений или ожогов), а через определенный, иногда длительный промежуток времени или даже после прекращения воздействия. Под отдаленным эффектом понимают:

1. онкогенное, мутагенное и тератогенное действие;

2. развитие ряда патологических состояний в организме, изменения в органах и системах (склероз);

3. ускорение процессов старения и сокращение продолжительности жизни.

Онкогенное действие -возникновение опухолей является одним из самых опасных для жизни отдаленных последствий. Злокачественные опухоли занимают второе место после заболеваний органов кровообращения среди причин смертности населения. Международным агентством по изучению рака даны заключения о канцерогенности более чем 600 химических веществ и соединений.

Международное агентство по изучению рака даёт следующее определение химическому канцерогену - это вещество или смесь веществ, которые могут вызывать у человека или животных образование опухолей, не появляющихся без их воздействия, или учащение образования либо более раннее появление спонтанных (типичных) опухолей. Вещества, способные индуцировать образование опухолей (злокачественных и доброкачественных), получили название онкогенных (ранее был принят термин «бластомогенные»).

Классификация химических веществ, обладающих онкогенным (канцерогенным) действием

Истинные канцерогены или канцерогены-инициаторы - химические вещества, присутствие которых необходимо для образования опухолей, в их отсутствии опухоли не развиваются. Истинные канцерогены обычно являются и мутагенными и рассматриваются как вещества, обладающие беспороговым действием. Они вступают в реакции с молекулами нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и вызывают генные мутации, что приводит к изменению синтеза белков и развитию опухолей. Химические вещества-промоторы (предшественники канцерогенов) - эти соединения увеличивают риск развития обычных опухолей. Промоторы, в отличие от истинных канцерогенов, обычно имеют порог действия. Это означит, что может быть найдена не действующая доза этих веществ, находящаяся ниже порога онкогенного эффекта. Существуют более сложные классификации, однако все они выделяют группу истинных канцерогенов или веществ с явной, доказанной канцерогенной активностью дли человека. К истинным канцерогенам относятся бензапирен, который содержится в смолах, препараты мышьяка, хрома, кадмия, асбест.

Мутагенное действие.Около 10% химических соединений проявляют мутагенную активность.

Химические мутагены могут иметь природное и антропогенное происхождение. Природными мутагенами являются многие микотоксины, в частности афлотоксины. содержащиеся в некоторых пищевых продуктах. Антропогенным мутагенным веществам относятся некоторые лекарственные средства, многие хлорорганические фосфорорганические пестициды, тяжелые металлы. Насыщение среды мутагенными факторами увеличивает и без того большой груз наследственных болезней, которые передаются из поколения в поколение.

Оценка степени генетической опасностипроводится путём установления связи нарушений хромосомного аппарата клеток с последующим развитием патологических изменений. Это касается как соматических, так и половых клеток. Мутационная активность вещества определяется суммарным числом генных, хромосомных и геномных мутаций (изменением числа хромосом). При малых дозах мутагена повышается удельный вес генных мутации, а при больших — хромосомных. Это обстоятельство должно учитываться при оценке хромосомных аберраций. Наличие последних следует рассматривать как симптом, указывающий на возможность мутагенного, бластомогенного и тератогенного действия веществ. Изменения в хромосомах могут являться также причиной внутриутробной гибели плода, врожденных уродств и наследственных заболеваний.

Тератогенное и эмбриотоксическое действие.Показатели эмбриотоксического действия:

1. общая эмбриональная смертность,

2. постимплантационная смертность (учитывают путем подсчета количества желтых тел, живых и резорбированных эмбрионов),

3. среднее число особей в помете,

4. средняя масса и размеры эмбриона.

Показатели тератогенного действия:

1. внешние и внутренние аномалии развития,

2. состояние участков окостенения,

3. закладок костей скелета,

4. распределение потомства по полу.

Эмбриотоксические и тератогенные свойства проявляют соединения ртути - этилртуть, метилртуть (болезнь Минамата), пестициды (хлорорганические вещества и производные карбаминовой кислоты).

Другие отдаленные последствия

1. Поражение нервной системы (психические расстройства, парезы, параличи);

2. нарушение функции органов кровообращения (коронарная недостаточность, атеросклероз);

3. снижение иммунной реактивности организма;

4. агранулоцитоз и апластическая анемия;

5. гепатиты;

6. частые обострения хронических заболеваний (гипертензивные кризы, язвенная болезнь и др.);

7. учащение инфекционных заболеваний (грипп, ангина, пневмония, туберкулез);

8. развитие лейкоза;

9. сокращение продолжительности жизни.

Химические вещества-аллергены.Химические вещества могут вызывать сенсибилизацию организма, становясь причиной аллергических заболеваний. Аллергенные свойства химических соединений связаны с тем, что в организме они вступают в реакции с белками тканей, в результате чего те приобретают свойства антигенов. В перечне предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны имеется уже более ста веществ с пометкой "А". Аллергические заболевания являются одной из распространенных форм патологии иммунной системы, по данным ВОЗ, они занимают третье место в структуре заболеваемости. Аллергические заболевания часто возникают у наиболее работоспособной части населения, при этом длительное и рецидивирующее течение нередко приводит к стойкой утрате работоспособности. Среди профессиональных заболеваний одно из первых мест занимают аллергические дерматозы, увеличиваете» частота бронхиальное астмы и системных аллергенных поражений. К химическим соединениям, обладающим сенсибилизирующими свойствам, относятся соединения хрома, никеля, бериллия и других металлов, некоторые ароматические амины и хлорсодержащие соединения, многие антибиотики, красители, пестициды.

Комбинированное действие вредных веществ.При одновременном присутствии в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия с эффектом суммации (аддитивный) рассчитывают сумму отношений фактических концентраций каждого из них к их ПДК, сумма не должна превышать единицы, это соответствует допустимым условиям труда. Вредные вещества однонаправленного действия могут вызывать эффект взаимного усиления токсического действия (потенцирование, синергизм, в этом случае сумма отношений фактическая концентраций к ПДК должна 6ыть меньше 1, так как совместный эффект превышает сумму эффектов каждого из них при изолированном действии на организм). Известны эффекты антагонизма при комбинированном действии вредных веществ (оксид азота и серный ангидрид, метан и оксид углерода, когда в результате взаимодействия газообразных веществ образуются менее токсичные соединения - аммиак, углекислый газ или вещества обладают противоположно направленным действием на одни и те же системы). Если одно вещество имеет несколько специфических эффектов (канцероген, аллерген и др.), оценка условии труда проводится по более высокой степени вредности.

Режим воздействия:

1. Постоянный режим предполагает относительную неизменность уровней воздействующих факторов.

2. Интермитирующее воздействие - уровни факторов существенно различаются в разные моменты времени вплоть до пиковых экстремальных значений.

3. Постепенно снижающееся воздействие.

Экспозиция - количественная характеристика интенсивности и продолжительности действия вредного вещества.

Комплексное (интегральное) гигиеническое нормирование при многофакторных воздействиях производственных факторов.Различают следующие варианты многофакторных воздействии.

1. комбинированное действие — одновременное действие одинаковых по природе факторов; (например, шума и вибрации, нескольких химических веществ и др.);

2. сочетанное действие — одновременное действие различных по природе факторов (например, шума и химических веществ);

3. комплексное воздействие — одновременное поступление химического вещества сразу несколькими путями (например, из воздуха, с пищевыми продуктами, с едой. путем всасывания через кожу и т.д.);

4. последовательное действие — вариант комбинированного действия, при котором воздействие одного вещества сменяется воздействием другого вещества.

Возможные пути предупреждения неблагоприятных эффектов от действия промышленных ядов

1. Полный запрет производства и применения.

2. Запрет поступления в окружающую среду и любого воздействия на человека.

3. Замена вредного фактора менее вредным и опасным.

4. Ограничение содержания в объектах окружающей среды и уровней воздействия на работающих и население в целом.

Гигиеническое нормирование:

1. установление в законодательном порядке безопасных для человека уровней воздействия вредных факторов окружающей среды с помощью:

2. предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ,

3. предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) физических факторов.

Гигиенические нормативыразрабатываются международными организациями: Международной организацией труда (МОТ), Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Эти нормативы имеют рекомендательный характер для всех стран мира.

Единые принципы обоснования гигиенических нормативов.Нормативы носят государственный характер, соблюдать их обязаны все государственные органы, организации и отдельные лица.

Принцип опережения: появление норматива должно опережать появление вредного фактора в производственных условиях. Принцип безвредности - при установлении гигиенических нормативов приоритет отдается медико-биологической безопасности, а не экономической или технологической выгоде. Принцип порогового воздействия - пороговыми считаются такие изменения в организме, которые лежат между нормой и патологией. Первоначальные реакции организма на внешнее воздействие являются функциональными — адаптационными, поэтому необходимо дифференцировать адаптационно-приспособительные реакции - при состоянии удовлетворительной адаптации, с реакциями напряжения, перенапряжения и срыва адаптации Реакции перенапряжения и срыва адаптации являются основой развития общей и профессиональной заболеваемости рабочих.

Адаптация -истинное приспособление организма к изменяющимся условиям среды, которое происходитбез каких-либо необратимых нарушений биологической системы (организма человека как биологической системы) и без превышения нормальных гомеостатических особенностей ее реагирования.

При истинной адаптации организм сохраняет способность адекватно, без существенного напряжении, а тем более срыва реагировать на внешние воздействия. В отличие от адаптации компенсация характеризуется как временно скрытая патология, которая со временем может проявиться в виде заметных патологических изменений, т. е. декомпенсации. Разграничение адаптационных, компенсаторных и патологических реакций остаётся одной из важнейших и сложных задач гигиенического нормирования.