Токсическое действие промышленных ядов в зависимости от их

Физико-химических и химических свойств

Поступление, распределение и выделение химических веществ в организме обусловлены их физико-химическими свойствами.

Отдельные вещества (бензин, фреоны, бензол) при достаточно высоких их концентрациях в воздухе способны быстро насыщать кровь, ткани, клетки. В результате в организме в относительно короткий промежуток времени создаются биологически действующие концентрации, обусловливающие быстрое развитие интоксикации (болезненное состояние работников, возникающее от воздействия на организм вредных веществ). Другие вещества (этиловый спирт, ацетон, этиленгликоль) медленно насыщают организм. Явления отравления развиваются сравнительно медленно, сорбционная (поглотительная) емкость организма для этих веществ велика.

Промышленные яды, поступившие в организм, подвергаются различным химическим превращениям (биотрансформации или метаболизму – превращению определенных веществ внутри клеток организма с момента их поступления до образования конечных продуктов), в результате которых в большинстве случаев образуются преимущественно менее токсичные продукты, более растворимые и легко выводимые из организма.

Основными реакциями метаболизма являются окисление, восстановление, гидролитическое расщепление, образование парных соединений (с серной, глюкуроновой кислотами, аминокислотами), а также дезаминирование, метилирование, ацетилирование. При этом происходит увеличение полярности молекул образующихся веществ (дериватов), что уменьшает возможность поступления новых соединений в клетки организма. Однако могут быть такие соединения, которые в результате превращений образуют более токсичные продукты. Например, при окислении метилового спирта возникают более биологически активные формальдегид и муравьиная кислота. В результате превращения фторкарбоновых кислот (с нечетным числом углеродов) в организме происходит синтез фторацетатов, обладающих высокой биологической активностью.

Биологическое действие углеводородов в гомологическом ряду возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. При наличии разветвленной цепи углеродных атомов наблюдается ослабление наркотического эффекта. Введение галоидов в молекулу углеводорода, а также других элементов и радикалов (металлы, амино-нитро-гидроксильная группа, сера, мышьяк, кислород) увеличивает биологическую активность последних. Эта закономерность справедлива для химических соединений различных классов. Циклические соединения с симметричным расположением элементов (галогенов) оказываются биологически активнее циклических углеводородов с асимметричной структурой. С увеличением кратных связей могут изменяться неэлектролитные свойства углеводородов (ослабление наркотического и увеличение раздражающего эффекта). Биологическая активность неорганических соединений также может быть обусловлена химической структурой. Для металлов эта закономерность заключается в том, что с нарастанием атомного веса элемента увеличивается его токсичность. Высшие окислы в ряде случаев оказываются токсичнее низших (например, окислы марганца).

Нормирование содержания вредных веществ в воздухе

Рабочей зоны

При санитарно-гигиенической оценке воздушной среды принято выражать концентрацию загрязняющих веществ мг в 1 м³ воздуха (мг/м³). Такое выражение концентрации удобно тем, что применимо для любого агрегатного состояния примесей: газов, паров, капельно-жидкого состояния, твердых веществ. Кроме того, такое выражение концентрации примесей позволяет легко подсчитать дозу вредного вещества, введенного в организм при дыхании. Концентрации загрязняющих веществ не являются постоянными во времени, они меняются в зависимости от стадии технологического процесса, состояния такого коллективного средства защиты, как вентиляция и других факторов.

Различают разовую концентрацию, среднесуточную или среднюю за более длительный промежуток времени – среднемесячную и среднегодовую. Под разовой концентрацией понимают содержание загрязняющих примесей, в воздухе при относительно кратковременном отборе проб воздуха (10—20 мин). Наивысшее значение концентрации, полученное при анализе многократно отобранных проб, называют максимально разовой концентрацией.

По эффекту действия загрязняющих примесей на человека устанавливают следующие виды концентраций: предельно допустимая, опасная для жизни и смертельная.

При нормировании состояния воздушной среды приняты максимально разовые предельно допустимые концентрации (ПДК), т.е. наибольшие концентрации загрязняющих веществ в воздухе, которые не приносят вреда человеку.

Изучение биологического действия химических веществ на человека показывает, что вредное их воздействие всегда начинается с определенной пороговой концентрации.

Для количественной оценки вредного воздействия на человека химического вещества в промышленной токсикологии используются показатели, характеризующие степень его токсичности.

Порог хронического действия Lim_cr – минимальная (пороговая) концентрация вредного вещества, вызывающего вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа 5 раз в неделю на протяжении не менее 4 месяцев.

Порог острого действия Lim_ac – минимальная (пороговая) концентрация вредного вещества, вызывающая изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций.

2.5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе
производственных помещений

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (ПДК_рз) – такая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Однако соблюдение гигиенических нормативов не исключает возможности нарушения здоровья у лиц с повышенной чувствительностью.

ПДК_рз устанавливается на уровне 2—3 раза и ниже, чем порог хронического действия Lim_cr . Такое снижение называется коэффициентом запаса (К_з).

ПДК для большинства веществ являются максимально разовыми в воздухе рабочей зоны (ПДК_мр.рз.). В течение смены продолжительность действия на работника концентрации, равной максимально разовой ПДК, не должна превышать 15 минут и 30 минут – для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия и она может повторяться не чаще 4 раз за смену. Для высококумулятивных (способных накапливаться в организме) веществ наряду с максимальной установлена среднесменная ПДК концентрация в воздухе рабочей зоны (ПДК_сс.рз.). ПДК_сс.рз. – средняя концентрация, полученная при непрерывном или прерывистом отборе проб воздуха при суммарном времени не менее 75% продолжительности рабочей смены или концентрация средневзвешенная во времени длительности всей смены в зоне дыхания работающих на местах постоянного или временного их пребывания.

В настоящее время на основании комплексных токсико-гигиенических и эпидемиологических исследований установлены ПДК примерно для 2400 вредных веществ, которые приведены в ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». Для вредных веществ, на которые ПДК еще не установлены (условия опытного производства, предшествующего проектированию производства с вредными веществами), устанавливают ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) путем расчета по физико-химическим свойствам или путем интерполяций и экстраполяций в рядах, близких по строению соединений, или по показателям острой опасности. ОБУВ должны пересматриваться через два года после их утверждения или заменяться ПДК с учетом накопленных данных о соотношении здоровья работающих с условиями труда. Перечень ОБУВ (временный) приведен в ГН 2.2.5.1314-03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».

При проектировании производственных зданий, технологических процессов, вентиляции, для проведения производственного контроля и для профилактики неблагоприятного воздействия на работающих вредных веществ обычно используют в качестве основного гигиенического норматива предельно допустимую концентрацию (ПДК) вредного вещества в воздухе рабочей зоны.

На действующих предприятиях содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать их предельно допустимых концентраций для рабочей зоны.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ разнонаправленного действия ПДК остаются такими же, как и при изолированном воздействии.

В воздухе рабочей зоны могут содержаться вредные вещества, которые могут оказывать комбинированное воздействие на организм человека. Различают три варианта комбинированного воздействия:

1 – суммация эффектов, индуцированных комбинированным действием;

2 – потенцирование – усиление эффекта воздействия;

3 – антагонизм – эффект комбинированного воздействия меньше ожидаемого при суммации.

Эффектом суммации обладают, как правило, комбинации веществ с одинаковой спецификой клинических проявлений: вещества раздражающего типа действия (кислоты и щелочи и др.); аллергены (эпихлоргидрин и формальдегид и др.); вещества наркотическоготипа действия (комбинации спиртов и др.).

Примеры сочетаний веществ однонаправленного действия на организм:

- хлорированные углеводороды (предельные и непредельные);

- бромированные углеводороды (предельные и непредельные);

- различные спирты;

- различные щелочи;

- ароматические углеводороды (толуол и бензол; толуол и ксилол);

- аминосоединения;

- нитросоединения;

- амино - и нитросоединения;

- аминосоединения и окись углерода;

- нитросоединения и окись углерода.

При комбинированном действии веществ однонаправленного действия с эффектом суммации (для веществ отсутствующих в перечне нормативных документов по заключению органов Роспотребнадзора РФ), сумма отношений концентраций этих веществ в воздухе рабочей зоны к их ПДК не должна превышать единицу:

, (2.1)

где: – фактические концентрации веществ в воздухе рабочей зоны; ПДК₁, ПДК₂, ПДК_n – ПДК тех же веществ в воздухе рабочей зоны.

При потенцировании эффекта воздействия расчет следует производить по формуле:

, (2.2)

где K₁, K₂, K_n – коэффициент, учитывающий усиление эффекта; C₁, C₂, C_n – фактические концентрации веществ в воздухе рабочей зоны; ПДК₁, ПДК₂, ПДК_n – ПДК тех же веществ в воздухе рабочей зоны.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны подлежит систематическому контролю для предупреждения возможности превышения предельно допустимых концентраций – максимально разовых рабочей зоны (ПДК_мр.рз.) и среднесменных рабочей зоны (ПДК_сс.рз.).

Контроль содержания вредных веществ в воздухе проводится на наиболее характерных рабочих местах. При наличии идентичного оборудования или выполнении одинаковых операций контроль проводится выборочно на отдельных рабочих местах, расположенных в центре и по периферии помещения. Содержание вредного вещества в данной конкретной точке характеризуется следующим суммарным временем отбора: для токсических веществ – 15 мин, для веществ преимущественно фиброгенного действия – 30 мин. За указанный период времени может быть отобрана одна или несколько последовательных проб через равные промежутки времени. Результаты, полученные при однократном отборе или при усреднении последовательно отобранных проб, сравнивают с величинами ПДК_мр.рз.

В течение смены и (или) на отдельных этапах технологического процесса в одной точке должно быть последовательно отобрано не менее трех проб. Для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия допускается отбор одной пробы.

При возможном поступлении в воздух рабочей зоны вредных веществ с остронаправленным механизмом действия должен быть обеспечен непрерывный контроль с сигнализацией о превышении ПДК. Периодичность контроля (за исключением веществ, с остронаправленным механизмом действия) устанавливается в зависимости от класса опасности вредного вещества: для I класса – не реже 1 раза в 10 дней, II класса – не реже 1 раза в месяц, III и IV классов – не реже 1 раза в квартал.

В зависимости от конкретных условий производства периодичность контроля может быть изменена по согласованию с органами Роспотребнадзора РФ. При установленном соответствии содержания вредных веществ III, IV классов опасности уровню ПДК допускается проводить контроль не реже 1 раза в год.

Среднесменные концентрации определяют для веществ, для которых установлен норматив – ПДК_сс.рз.. Измерение проводят приборами индивидуального контроля либо по результатам отдельных измерений. В последнем случае ПДК_сс.рз. рассчитывают как величину, средневзвешенную во времени, с учетом пребывания работающего на всех (в том числе и вне контакта с контролируемым веществом) стадиях и операциях технологического процесса. Обследование осуществляется на протяжении не менее чем 75% продолжительности смены в течение не менее 3 смен. Расчет среднесменной концентрации проводится по формуле:

, мг/м³, (2.3)

где K₁, K₂ … K_n – средние арифметические величины отдельных измерений концентраций вредного вещества на отдельных стадиях (операциях) технологического процесса, мг/м³; t₁ , t₂ … t_n – продолжительность отдельных стадий (операций) технологического процесса, мин.

Периодичность контроля за соблюдением среднесменной ПДК должна быть не реже кратности проведения периодических медицинских осмотров, установленной Министерством здравоохранения и социального развития России.

Работа с химическими веществами в условиях превышения гигиенических нормативов возможна только при использовании средств индивидуальной защиты или при сокращении времени воздействия вредных веществ – защита временем.

Определение допустимого времени контакта с вредными химическими веществами за рабочую смену осуществляют органы Роспотребнадзора РФ по представлению администрации предприятия применительно к профессиональным группам конкретного производства.

Правила по предупреждению вредного воздействия химических веществ при их использовании приведены в ПОТ РМ-004-97 «Межотраслевые правила по охране труда при использовании химических веществ», введенных в действие с 01.04.1998 г.