Пособие Атмосферный воздух (1). Методика гигиенической оценки загрязнителей атмосферного воздуха
 Скачать 179.17 Kb.
|
|
Классификация пыли по происхождению, дисперсности и способу образования. Пыль - это аэрозоль, дисперсионной средой которого является воздух, а дисперсной фазой - твердые частицы. При гигиенической оценке пыли и оценке ее влияния на организм могут быть использованы следующие виды классификаций. 1. По происхождению: - органическая - естественная животного и растительного происхождения, - искусственная - пыль пластмасс, резины, смол, красителей и др.; - неорганическая - минеральная, металлическая; - смешанные виды пылей. 2. По размерам частиц (дисперсности): - видимая - более 10 мкм, - микроскопическая - от 0,25 мкм до 10 мкм, - ультрамикроскопическая - менее 0,25 мкм. 3. По способу образования: - аэрозоль дезинтеграции - образуется при механическом измельчении, дроблении и разрушении твердых веществ и механической обработке изделий; - аэрозоль конденсации - образуется при охлаждении и конденсации паров расплавленных материалов. Физические и химические свойства пыли, формы специфического влияния. А. Дисперсность и поведение пылевых частиц в воздухе. Видимыепылевые частицы размером более 200 мк, подчиняясь закону тяготения, не испытывают большого сопротивления воздуха и быстро оседают с возрастающим ускорением. Пылевые частицы размером менее 200 мк и до 0,1 мк (микроскопические), испытывая сопротивление воздуха, оседают с постоянной незначительной скоростью, измеряемой в миллиметрах или сантиметрах в час. Частицы пыли менее 0,1 мк (ультрамикроскопические) практически не оседают, находясь в броуновском движении. Таким образом, чем меньше размер пылевых частиц, тем дольше они задерживаются взвешенными в воздухе, следовательно, тем больше вероятность попадания их в дыхательные пути. Некоторые изменения скорости оседания пылевых частиц возникают в процессе флокуляции (укрупнения частиц). Это имеет значение в основном для пылей конденсации, частицы которых даже в неподвижном воздухе, благодаря энергичному движению часто сталкиваются друг с другом, агрегируются и выпадают в виде хлопьев. Пыли дезинтеграции не поддаются агрегированию главные образом вследствие относительно больших размеров частиц. Увлажнение воздуха оказывает эффективное влияние на флокуляцию лишь в том случае, если оно интенсивное. Б. Форма пылевых частиц. Частицы пыли дезинтеграции имеют неправильную форму, представляют собой обломки в виде пластинок, глыбок, многогранников, вытянутых волокон с острыми зазубринами, иногда со сглаженными краями. Пыль конденсации представляют собой чаще всего рыхлые агрегаты, состоящие из кристаллов или частиц шарообразной формы. От формы пылевой частицы зависит скорость ее оседания. Частицы неправильной формы оседают медленно, так как они падают всегда в положении наибольшей своей поверхности, встречающей наибольшее сопротивление воздуха. В. Электрические свойства пыли. Частицы пыли, взвешенные в воздухе, несут как положительный, так и отрицательный заряды, независимо от химических свойств вещества, из которого они состоят. Почти все пылевые частицы имеют заряд, причем количество частиц с отрицательным и положительным зарядом примерно одинаково. Пылевые частицы больших размеров могут иметь несколько элементарных зарядов, а малые - обычно один элементарный заряд. Биологическое и гигиеническое значение электрозаряженности пыли почти не изучено. Имеются сведения о том, что процент задержки в дыхательных путях электрозаряженной пыли в 2-3 раза больше, чем нейтральной. Вероятно, поэтому характер заряда может иметь значение для вывода пыли из организма. Возможно также, что знак заряда играет определенную роль при осаждении пыли из воздуха распыленной водой, поскольку капли воды тоже несут на себе электрозаряд. Г. Химический состав пыли. Для гигиенической оценки пыли важно знать ее химический состав, от которого зависит биологическая активность, в частности фиброгенное (перерождение легочной ткани в соединительную), аллергенное, токсическое и раздражающее действие. Фиброгенность пыли зависит главным образом от содержания в ней свободной двуокиси кремния. Пыль, образующаяся при производстве огнеупорного кирпича, содержит 98\% свободной двуокиси кремния; формовочная земля в чугунолитейных цехах - 60-80\%; железная руда - до 30\%, вмещающие ее породы - кварцит - до 70\%; почти все породы угольных пластов Донбасса содержат более 10\% свободной двуокиси кремния. Чем больше содержание в пыли двуокиси кремния, тем она более агрессивна.Многие виды пыли обладают аллергенными свойствами, вызывая такие заболевания, как носовая и бронхиальная астма. К аллергенам относятся, например, пыль канифоли, кожи, льна, муки, пихты, рисовой муки, солоны, сосны, сухих спор хлебной головни, шерсти, шелка, хрома. Известно, что к аллергенам существует индивидуальная чувствительность, поэтому не все, имеющие дело с указанными выше видами пыли, заболевают носовой или бронхиальной астмой. Д. Растворимость пыли. Растворимость пыли в воде и тканевых жидкостях может иметь положительное и отрицательное значение. Если пыль не токсична и действие ее на ткань организма сводится к механическому раздражению, хорошая растворимость такой пыли является благоприятным факторов, способствующим быстрому удалению ее из легких. В том случае, если пыль токсична, хорошая ее растворимость является отрицательным факторов. Е. Удельная поверхность пыли и физико-химическая активность. Физико-химическая активность пыли в большой степени зависит от размера ее частиц, что объясняется значительным увеличением удельной поверхности с уменьшением размера пылинок. В этом легко убедиться не следующем примере. Раздробление 1 см3 твердого тела до частиц размером 0,1 мк увеличивает общую поверхность с 6 до 600 000 см2, т. е. в 100 000 раз. Такое увеличение поверхности повышает адсорбционную способность раздробленного вещества к газовом молекулам. Например, пыль доменного газа сорбирующая оксид углерода. В спокойном состоянии сорбированный оксид углерода пыли не выделяется, при перелопачивании же она десорбируется в количестве, способном вызвать острое отравление. Увеличение удельной поверхности мелких частиц связано с повышением их химической активности. В связи с этим пыль приобретает свойства взрывчатости. Активная сорбция кислорода пылевыми частицами делает их легковоспламеняющимися при наличии открытого огня. Взрывчатыми свойствами может обладать любая пыль, но особенно взрывоопасны органические ее виды. Хорошо известны взрывы каменноугольной, пробковой, сахарной, мучной пыли. Опасность взрыва зависит от концентрации пыли, ее дисперсности, содержания в ней летучих веществ зольности (наличия неорганических веществ), влажности. Особенно взрывоопасна каменноугольная пыль, содержащая значительное количество органических летучих веществ. Влияние атмосферной пыли на здоровье человека: Прямое – непосредственное влияние на здоровье человека в специфических и неспецифических формах проявления. Косвенное – влияние на факторы обитаемости и через них последующее влияние на организм человека. Примеры: пыль снижает освещенность, а она является фактором травматизма, пыль снижает солнечную инсоляцию, напряженность ультрафиолета, а это приводит к нарушению синтеза витамина Д. Непосредственное: - механическое –закупорка сальных протоков кожи, как фактор пиодермитов. - травматическое – повреждение целостности слизистых глаз и верхних дыхательных путей как фактор конъюктивитов, ринитов, трахеитов, бронхитов и др. - взрывоопасное - раздражающее - действие химических веществ на нервные окончания, разветвляющиеся в покровных тканях, сопровождающееся рядом местных и общих рефлекторных реакций и субъективно воспринимаемое, как неприятное чувство покалывания, жжения, рези, боли и т. д. - токсическое - свойство некоторых химических соединений и веществ биологической природы при попадании в определенных количествах в организм человека вызывать нарушения его физиологических функций, в результате чего возникают симптомы отравления (интоксикации, заболевания), а при тяжелых отравлениях – гибель. - фиброгенное -сенсибилизирующее -фотодинамическое – загрязнение пылью кожи на фоне солнечной инсоляции, приводящее к фотодерматитам. - радиационное – пыль, содержащая радиоактивные вещества способна приводить к нестохастическим (зависящим от дозы облучения) и стохастическим (независящим от дозы облучения) радиационным эффектам. Отдаленное: - аллергенное - канцерогенное - эмбриотоксическое - мутагенное - тератогенное(от греч.τέρατος, род. п. от греч.τέρας — чудовище, урод; и др.-греч.γεννάω — рождаю) — нарушение эмбрионального развития под воздействием тератогенных факторов — некоторых физических, химических (в том числе лекарственных препаратов) и биологических агентов (например, вирусов) с возникновением морфологических аномалий и пороков развития. Классификация вредных химических веществ, специфическое влияние на организм По характеру воздействия на организм человека - общетоксическое, раздражающее, сенсибилизирующее, канцерогенное, мутагенное, влияние на репродуктивную функцию. По степени токсичности: чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умеренно токсичные, малотоксичные. По степени воздействия на организм, выделяют 4 класса опасности химических веществ: Чрезвычайно опасные. Высокоопасные. Умеренно опасные. Малоопасные. При оценке влияния химических соединений на организм учитываются их физико-химические свойства и другие факторы, определяющие выраженность токсического действия (химический структура, растворимость, температура кипения, и т.п.). Особенности биологического действия ядов зависят от: свойств самого яда. состояния производственной среды состояния организма. ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ Токсическое действие вредных веществ зависит от их химической структуры и физико-химических свойств. Химическая структура определяет возможный характер биологического действия, свойственный для каждого класса соединений. Согласно схеме Н.В.Лазарева, структура, химическая активность и физико-химические константы взаимно обусловливают свойства и биологическую активность вещества. Известно, что соединения с нормальной углеродной цепью (пропиловый, бутиловый спирты) оказывают более выраженный токсический эффект по сравнению со своими разветвленными изомерами (изопропиловый, изобутиловый). Циклические углеводороды, обладающие одной длинной боковой цепью (этил циклогексан) оказываются более токсичными, чем их изомеры, обладающие двумя и более боковыми цепочками (диметил циклогексан). Многие ненасыщенные соединения являются более токсичными, чем близкие к ним по составу насыщенные вещества. Так, аллиловый спирт (СН2=СН—СН2ОН), принадлежащий к ненасыщенным соединениям, более токсичен, чем близкий к нему по составу насыщенный пропиловый спирт (СН3—СН2—СН2ОН). Добавление в структуру вещества таких групп атомов, как =С, =О, S=, =С=С, —N=C, —NO2 и др., повышает токсичность. Токсичность некоторых органических веществ обусловлена введением в их молекулы атомов хлора, фтора, мышьяка, ртути и др. Определенные группы атомов (—С=С—, —С6Н5, —СН2—, —NH2 и др.), содержащиеся в молекулах ксенобиотиков, усиливают их токсичность. Изомеры некоторых химических соединений имеют неодинаковую токсичность. Так, левовращающий изомер гиосциамина почти в 100 раз токсичнее, чем правовращающий изомер этого алкалоида. Пары циклических углеводородов(циклопропана,циклобутана,циклопентана,циклогексанаи др.) более токсичны, чем пары соответствующих им (по количеству атомов углерода) алифатических углеводородов(пропана, бутана, пентана, гексана и др.).Для предсказания токсичности неисследованных в токсикологическом отношении членов гомологических рядов может быть использовано правило Ричардсона, согласно которому с увеличением молекулярного веса вещества возрастает его токсичность, т.е. каждый последующий член гомологического ряда токсичнее предыдущего. Однако, первый член ряда выпадает из общей закономерности, обнаруживая повышенную токсичность из-за особенностей метаболизма в организме. Например, метиловый спирт обладает повышенной токсичностью по сравнению с этиловым, бутиловым и их более высокомолекулярными гомологами. Важным физико-химическим показателем опасности является растворимость химических веществ в различных средах (вода, масло), что определяет закономерности поступления ядов в организм через органы дыхания. Показателем растворимости вещества в воде, а следовательно, и в крови, является коэффициент распределения (коэффициент Освальда): λ =концентрация в воде концентрация в воздухе. К соединениям с высоким коэффициентом распределения относятся аммиак, сернистый газ, оксиды азота, ацетон, которые составляют группу реагирующих газов. Реагирующие газы благодаря высокой растворимости в воде характеризуются длительным периодом достижения насыщающей (опасной для жизни) концентрации в связи с их химическим превращением в дыхательных путях и крови. Чем выше значение этого коэффициента, тем меньшую опасность представляет вещество в плане острых отравлений. Например, пары ацетона (λ=400) менее опасны, чем пары бензина (λ=9,3).Вещества с меньшим коэффициентом распределения имеют большую фармакологическую активность из-за их высокой растворимости в липидах. Показателем растворимости вещества в жирах является коэффициент распределения масло/вода (коэффициент Овертона–Мейера): К =концентрация в масле концентрация в воде. К соединениям с высоким коэффициентом Овертона–Мейера относятся пары углеводородов ароматического и жирного ряда (неэлектролиты), которые составляют группу нереагирующих газообразных веществ (бензол, ксилол, толуол, бензин и др.). Поступление их в организм происходит по закону диффузии в направлении падения градиента концентраций, т.е. при вдыхании яда, содержание его в крови сначала быстро нарастает, а затем устанавливается примерно на одном уровне. Из-за низкой растворимости в воде большая часть яда будет связываться не с кровью, а с липидами ЦНС, что проявляется наркотическим действием и может вызывать картину острого отравления. Чем выше коэффициент распределения масло/вода, тем более выраженным наркотическим действием обладает вещество и выше вероятность острого отравления. Еще одним из физико-химических свойств является летучесть, т.е. максимально достижимая концентрация вещества в воздухе при температуре 20°С. К числу летучих соединений относятся вещества с температурой кипения ниже 165°С. При оценке ряда близких по токсичности веществ предпочтение в гигиеническом отношении должно быть отдано менее летучему веществу Факторы, определяющие вредность химических веществ в атмосферном воздухе: Молекулярная масса токсических веществ (их положение в таблице Менделеева) и химическая структура соединений (например, соединения с нормальной углеродной цепью оказывают более выраженный токсический эффект по сравнению со своими разветвленными изомерами). Агрегатное состояние (например, твердый цинк не токсичен, а пары его могут быть причиной заболевания литейной лихорадкой). Температура плавления, кипения, испарения (низкая температура плавления некоторых металлов, например ртути). Летучесть. Чем выше летучесть, тем больше его поступает в воздух рабочей зоны. Сорбционные свойства. Яды могут сорбироваться на строительных материалах, использованных для внутренней отделки помещений. При повышении температуры воздуха активизируются процессы десорбции в результате чего повышается в воздухе концентрация токсических веществ. 6. Концентрация ядов в воздухе. 7. Наличие нескольких ядов в воздухе. 8. Сочетанное действие химических и других факторов. 9. Индивидуальная чувствительность организма человека. 10. Половая принадлежность. К некоторым ядам более чувствительны женщины (бензол и некоторые органические растворители); к некоторым – мужчины (бор, марганец, анилиновые красители). У мужчин более интенсивно протекают обменные процессы, следовательно, выведение химических веществ осуществляется быстрее. У женщин дольше сохраняется высокий уровень концентрации токсических, в том числе и лекарственных веществ, в крови. Это связано с относительно более высоким содержанием у женщин жировой ткани, которая выполняет роль депо. 11. Резистентность организма. 12.Возраст. К некоторым ядам более чувствительны лица молодого возраста (нитрат натрия, сероуглерод); к некоторым - лица пожилого возраста (некоторые пестициды, аминазин, фтор, дихлорэтан). В связи с этим, в некоторых видах производств запрещено работать мужчинам старше 50-55 лет, а женщинам 45-50 лет. 13.Пути поступления: -Через органы дыхания. Этот путь поступления наиболее распространен и наиболее опасен. -Через желудочно-кишечный тракт. Такой путь поступления возможен при несоблюдении гигиенических правил: курение и прием пищи на рабочем месте, заглатывание слизи из носоглотки, недостаточная обработка рук перед едой. - Через неповрежденную кожу. Яд должен обладать свойством липидорастворимости, для проникновения через эпидермис. Потенциальную опасность представляют яды, не только растворимые в жирах, но и обладающие свойством растворимости в воде (крови). - Известен также путь поступления через слизистые оболочки глаз. 14. Превращение ядов в организме. Яды в организме подвергаться изменениям под действием основных химических процессов: окисления, восстановления, гидролиза. Кроме того они могут кумулироваться в некоторых органах (костях, печени, надпочечниках). Пути выведения: -Через легкие. -Через почки. - Через желудочно-кишечный тракт. - Через кожу. -Через молочные железы с грудным молоком. |