Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности

Влажность воздуха также может увеличивать опасность отравления, в особенности раздражающими газами. Это объясняется усилением процессов гидролиза. Растворение газов и образование тумана кислот и щелочей ведет к усилению раздражающего действия на слизистую оболочку. Кроме того, эти вещества задерживаются в органах дыхания.

6.1.5 Кумуляция химических соединений и адаптация к их воздействию

При взаимодействии химических веществ с организмом проявляются две взаимно противоположные тенденции - повреждающее действие вещества и приспособительная реакция организма в ответ на непрерывно изменяющийся состав окружающей среды.

В зависимости от степени агрессивности вещества, его дозы и времени воздействия преобладает либо повреждающая, либо защитная тенденция.

Кумуляция - это суммирование действия повторных доз вредных веществ, когда последующая доза поступает в организм раньше, чем заканчивается действие предыдущей. При кумуляции поступление вещества в организм превышает выведение его из организма. Так происходит накопление радиоактивного стронция в костях, йода в щитовидной железе, тяжелых металлов в почках.

В зависимости от того, накапливается ли при этом в организме само вещество, различают три вида кумуляции: материальную (химическую), функциональную и смешанную.

Под материальной кумуляцией подразумевается, однако, не само по себе накопление вещества, а участие его в возрастающем количестве в развитии токсического процесса. Примерам материальной кумуляции может служить фиксация некоторых тяжелых металлов и мышьяка SН-группами белков, оксида углерода и цианидов металлом гемоглобина и некоторых ферментов (цианиды, кроме того, могут взаимодействовать с карбонильными группами ферментов и субстратов).

В случае функциональной кумуляции конечный токсический эффект зависит не от постепенного скопления небольших количеств вредных веществ, а от его повторного действия на определенные клетки организма. Действие небольших количеств вещества на клетки суммируется, что в результате приводит к токсическому эффекту. К веществам, обладающим свойством функциональной кумуляции, относятся прямые метгемоглобинобразователи (натрия нитрат) и химические мутагены. Последние, как правило, не включаются в состав нуклеиновых кислот, с которыми они взаимодействуют, а отщепляются немедленно или вскоре после реакции.

При смешанной кумуляции фиксируются не молекулы веществ, а их осколки (например, в реакциях ацилирования белковых молекул). Смешанный характер такого типа кумуляции состоит в том, что налицо присоединение материальной частицы, однако исходное вещество разрушается и, следовательно, накапливаться не может. Смешанным типом кумуляции обладают, например, фосфорорганические соединения.

Тип кумуляции характеризует кумулятивные свойства веществ лишь с качественной стороны.

Изучение кумулятивного действия особенно необходимо при решении задач охраны окружающей среды, так как следовые количества вещества могут действовать в течение длительного времени.

6.1.6 Методы детоксикации

Детоксикация - это процесс обезвреживания ядов и рения их выделения из организма. Различные методы детоксикации способствуют освобождению желудка и кишечника от невсосавшегося в кровь яда, а также освобождению крови и тканей организма от находящихся в них токсического вещества и метаболитов.

Освобождение организма от ядов производится усилением ределенных естественных физиологических процессов рвоты, промывание желудка, очищение кишок, диурез, гипервентиляция), искусственной детоксикации, перитониальный диализ, гемосорбция, и др.) или методом антидотной терапии.

Описанные выше методы освобождения организма от ядов производятся врачами. Однако специалисты в области безопасности должны знать принципы указанных выше мероприятий процедур, направленных на удаление из организма ядов и их болитов.

Вызывание рвоты. После поступления ядов в желудок может ступить рефлекторная рвота, как самопроизвольный акт. При этом часть яда удаляется из желудка с рвотными массами. Однако не всегда после поступления яда в желудок наступает рвота. Ее можно вызвать механическим раздражением глотки и корня языка, а так­ же применением некоторых лекарственных средств. При отравлении сильными кислотами и концентрированными растворами едких щелочей удаление яда из желудка с рвотными массами является нежелательным. Выделяясь во время рвоты наружу, эти вещества усиливают степень повреждения пищевода. Кроме того, рвотные массы, содержащие сильные кислоты и щелочи, могут попа­ дать в дыхательные пути и вызывать их ожог.

Промывание желудка. Для детоксикации широко применяется промывание желудка с помощью зонда. При отравлении хлорорганическими и фосфорсодержащими ядохимикатами желудок промывают несколько раз через 3-4 ч. Больные, отравленные наркотическими веществами, в течение нескольких суток могут находиться в бессознательном состоянии. Таким больным желудок промывают несколько раз (через 4-6 ч). При однократном промывании из желудка удаляется основная часть невсосавшегося яда. Однако после этого, в результате обратной перистальтики, из кишок в желудок может поступать определенное количество яда, для удаления которого необходимо проводить повторное промывание желудка. Желудок промывают также тем больным, у которых наступила рвота, но нет уверенности в том, что ее следствием было полное опорожнение желудка. Промывают желудок и при отравлении сильными кислотами. В этих случаях для промывания желудка нельзя применять раствор гидракарбоната натрия. При взаимодействии кислот и гидракарбоната натрия вьделяется большой объем оксида углерода (IV), который значительно рас­ ширяет стенки желудка. В результате этого усиливаются боли в области желудка и может возникнуть кровотечение. Промывание желудка противопоказано при отравлении ядами, вызывающими су­ дороги. Введение зонда таким больным увеличивает их частоту и тяжесть. Чтобы воспрепятствовать всасыванию яда, оставшегося в желудке после промывания, больным назначают суспензию активированного угля в воде или другие сорбенты, поглощающие яды и препятствующие проникновению их в кровь. Затем с помощью слабительных средств кишки освобождаются не только от находящегося в них яда, но и от ядов, уже всосавшихся в кровь, а затем вьделившихся в пищевой канал через слизистую кишок или с желчью.

Форсированное мочеиспускание (диурез). Это один из способов ускоренного удаления токсических веществ из организма, выделяющихся с мочой. Оно позволяет удалять уже всосавшийся яд из кровеносного русла (бьш предложен в 1948 г. для лечения острых отравлений снотворными средствами). С этой целью назначают мочегонные средства. Скорость выделения некоторых ядов из организма зависит от рН мочи. От рН мочи зависит диссоциация в веществ, являющихся слабыми кислотами или слабыми. Чем лучше диссоциируют ядовитые вещества, тем в больших количествах они выделяются с мочой. Метод форсированного мочеиспускания в основном применяется при отравлении веществами, которые легко выводятся из организма почками. Этот метод является малоэффективным в тех случаях, если вещества связаны с белками прочными связями, а также если относятся к числу жирорастворимых веществ.

Форсированное дыхание (гипервентиляция) является эффективным методом ускоренного выведения некоторых ядов из организма. Этот метод применяется только при отравлении летучими ядами, которые в определенной степени выводятся из организма легкими с выдыхаемым воздухом. Для вентиляции применяется аппарат искусственного дыхания. Метод показан при отравлении трихлорэтиленом, растворителями, оксидом углерода.

Гемодиализ - один из эффективных методов ускорения выведения токсических веществ из организма. Он основан на диализа, используемого для освобождения крови от токе веществ. Гемодиализ проводится с помощью аппарата, известного под названием "Искусственная почка". Этот аппарат полупроницаемой мембраной, через которую в процессе гемодиализа из крови выводятся токсические вещества. Он приме при отравлении веществами, которые имеют небольшую кулярную массу и проходят через полупроницаемую.

Метод гемодиализа применяется для выведения из организма битуратов, изониазида, дифенилгидантоина, этиленгликоля, типового спирта, четыреххлористого углерода, анилина, на, уксусной кислоты, производных фенотназина, солей ртути, мышьяка, кадмия, свинца, фторидов и других ществ, вызвавших отравление. Гемодиализ особенно в тех случаях, когда его применяют в ранней стадии острого отравления (в первые 24 ч после поступления токсического вещества в организм).

Гемосорбция (гемоперфузия) является одним из способов кусетвенной детоксикации организма. Этот метод основан на глощении сорбентами ядовитых веществ, находящихся в крови. гемосорбции в качестве сорбентов в основном применяются вираванный уголь и ионообменники (иониты). Гемосорбцию водят с помощью прибора (детоксикатора).

6.2 Токсикометрия

6.2.1 Параметры токсичности и опасности вредных химических веществ

Количественной оценкой токсичности и опасности ядов занимается раздел токсикологии, именуемый токсикометрией (в дословном переводе с греческого - измерение токсичности). Используя определенные качественные и количественные критерии, токсикометрия позволяет осуществлять целенаправленный отбор менее токсических и опасных веществ на стадии синтеза новых соединений и композиций для последующего внедрения их в сфере производства и быта.

Токсикометрия химических соединений включает большой диапазон исследований и оценок, обязательными среди которых являются установление смертельных и пороговых доз в остром опыте, выявление и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожно-раздражающего, кожно-резорбтивного, сенсибилизирующего действия, хронического воздействия на организм для установления пороговых концентраций. Особое значение приобретают исследования отдаленных эффектов онкогенного, мутагенного и нейротоксического воздействия на репродуктивную функцию и сердечно-сосудистую систему, а также критерии оценки таксико­кинетических и метаболических эффектов.

Токсикометрия предусматривает определение в эксперимент параметров (показателей), характеризующих токсичность химических веществ на разных уровнях воздействия и опасность возникновения отравления в тех или иных условиях воздействия вредных веществ на организм (см. табл. 6.3).

На практике установление параметров токсичности и опасности химических соединений осуществляется моделированием интоксикаций в острых, подострых и хронических экспериментах на лабораторных животных (крысах, мышах, кроликах).

Хронические эксперименты на животных являются основой гигиенического нормирования химических веществ в различных средах. В хроническом эксперименте устанавливается порог общетоксического и специфического (если оно обнаружено) действия, изучается механизм (патогенез) интоксикации. Данные хронического эксперимента экстраполируются (переносятся) непосредственно на человека и в дальнейшем уточняются наблюдением за здоровьем людей. Длительность хронического эксперимента составляет от 4-6 мес. при нормировании вредных веществ в воздухе рабочей зоны и в атмосфере до 10-12 мес. при установлении ПДК в пищевых продуктах и воде.

Эксперименты по изучению отдаленных последствий воздействия химических веществ могут продолжаться в течение всей жизни лабораторных животных.

Неблагоприятный эффект воздействия различных доз и концентраций может проявляться в форме гибели организма или функциональных изменений. В первом случае говорят о (смертельных) концентрациях (ЛК, или CL) или дозах (ЛД, DL), во втором - действующих, пороговых концентрациях (дозах).

Доза выражается в единицах массы или объема вредного вещества на единицу массы животного (мг/кг). Концентрация воздействующего вещества выражается обычно в следующих единицах: Мг/м, мг/л, мг/см 3, %, в частях на миллион (ppm).

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) доза при введении в желудок ЛД50ж - количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 или 100% животных соответственно при однократном введении в желудок.

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) доза при нанесении на кожу Лдsок - количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 или 100% животных соответственно при однократном нанесении на кожу.

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) концентрация вещества в воздухе ЛК50 - концентрация вещества, вызывающая гибель 50 или 100% испытуемых животных соответственно * при ингаляционном воздействии в течение 2-4 ч.

В токсикологической практике для оценки токсичности различных радионуклидов определяют летальные дозы (абсолютно летальную, минимально летальную и дозу, вызывающую гибель 50%.

Особенности обмена и депонирования радионуклидов в органах и тканях оценивают в единицах кБк/г, что отражает удельную радиоактивность массовой доли того или иного органа, подвергающегося воздействию. При этом необходимо иметь в виду различную радиочувствительность органов и тканей к облучению и разную скорость восстановительных процессов в них.

Опасность веществ устанавливается не только по показателям острой токсичности. Учитывается также степень опасности хронических отравлений по так называемым зонам острого и хронического действия. Для определения ранних функциональных изменений в биологических организмах определяют действующие дозы и концентрации, которые вызывают признаки интоксикации организма, а также пороговые и недействующие величины. Под термином порагавость понимают статистически достоверные изменения в организме, выходящие за пределы гомеостаза. Определение по­ рогов острого и хронического действия позволяет установить зоны острого и хронического действия и подойти к обоснованию пре­ дельно допустимых концентраций. Связь между величинами, характеризующими возможность отравления, приведена на рис. 6.4.

Порог вредного действия (однократного Limac и хронического Limch)- это минимальная концентрация (доза) вещества в объекте окружающей среды, при воздействии которой в организме возни­ кают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, т.е. скрытая (временно компенсированная) патология.

Порог специфического (избирательного) действия Limsp-минимальная концентрация (доза), вызывающая изменения биологических функций отдельных органов и систем организма, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций.

Большое значение имеет выявление опасности веществ по показателям избирательности вызываемого эффекта: аллергенного, раздражающего и т.д. Соответствующие зоны специфического действия Z,P определяются отношением порога острого действия по интегральным показателям к соответствующему порогу специфического действия Lim,P.

Более полно характеризовать степень отравления живых организмов позволяют и другие показатели, приведенные в табл. 6.3.

Зона острого действия Zac соответствует изменению биологических показателей, выходящих за рамки приспособительных физиологических реакций, на уровне целостного организма.

Зона острого действия показывает диапазон концентраций (от начальных до крайних), оказывающих действие на организм при однократном поступлении. Чем меньше Zac и ниже порог, тем больше опасность острого отравления, тем опаснее вещество, так как. даже небольшое превышение пороговой концентрации может вызывать смертельный исход.

Зона хронического действия Zch показывает, насколько велик разрыв между концентрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при однократном и длительном поступлении в организм.

Чем шире Z"h, тем опаснее вещество.

Зона специфического действия, превышающая единицу, свидетельствует об избирательном действии химического вещества на изучаемую функцию. Величина Z,P позволяет определить степень опасности вещества в развитии отдаленного эффекта.

Помимо непосредственного установления указанных параметров токсичности рассчитывается такой показатель опасности развития острого отравления как коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО), который представляет собой отношение насыщающей концентрации вещества при 20 ос к среднесмертельной концентрации.

Таким образом, КВИО объединяет два важнейших показателя опасности острого отравления: летучесть вещества и дозу, вызывающую наибольший биологический эффект, т.е. гибель организма. Чем больше величина КВИО и уже зона острого действия, тем опаснее вещество (см. табл. 6.3).

Порог хронического действия является базовым параметром токсикометрии, на основе которого рассчитываются коэффициенты запаса К, и ПДК. При установлении значения ПДК необходимо уменьшить заведомо токсическую концентрацию. Это обусловлено К" который устанавливается для каждого вещества с учетом количественных и качественных особенностей его действия. Коэффициент запаса принимается тем больше, чем выше кумулятивные, кожно-резорбтивные, сенсибилизирующие свойства токсического вещества. Численно он обычно принимается 3 < К, <20. Величина К, возрастает при наличии специфического отдаленного действия токсического вещества. В этом случае К, определяется, исходя из величины зоны специфического действия (табл. 6.5).

ПДК вредного вещества во внешней среде - это такая концентрация, при воздействии которой на организм человека периодически или в течение всей жизни не возникает соматических или психических заболеваний (в том числе скрытых) или изменений состояния здоровья, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, обнаруживаемых современными методами исследования, в настоящее время или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Для веществ, на которые ПДК не установлены, временно устанавливают ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и оговаривают условия их применения в каждом отдельном случае. Помимо этого для санитарной оценки воздушной среды может использоваться показатель ВДК - временно допустимая концентрация вещества, устанавливаемая на 2-3 года.

На основании сопоставления установленных параметров токсичности и опасности с нормами ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности" определяется класс опасности химического соединения (табл. 6.6).

Разработанные таким образом ПДК после утверждения Министерством здравоохранения РФ включаются в межгосударственные стандарты, нормы и правила, другие нормативно-технические документы и служат юридической основой для осуществления текущего и предупредительного государственного санитарного надзора.

6.2.2 Этапы гигиенической оценки химических соединений

Токсиколого-гигиеническая оценка вновь синтезированного химического вещества в соответствии с масштабами его разработки осуществляется в три этапа.

Предварительная токсикологическая оценка соответствует стадии лабораторного синтеза и опытного производства вещества. Она начинается во время разработки проектного задания или технического проекта еще до разработки рабочих чертежей. Предвари­ тельной токсикологической оценке подвергаются все без исключения вновь синтезированные химические вещества и материалы, предназначенные для промышленного и сельскохозяйственного производства, отделки жилых и общественных зданий, хранения и упаковки пищевых продуктов, изготовления водопроводных труб, одежды, обуви. Значительная часть химических веществ на этом этапе отсеивается вследствие высокой токсичности, низких технологических или потребительских качеств, дороговизны сырья. Предв установлении ориентировочных. ПДК или ОБУВ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных пунктов и воде водоемов санитарно-бытового водопользования.

Расчетные ПДК (ОБУВ) устанавливаются математическими методами, основанными на объективных связях, существующих между санитарными стандартами и физико-химическими свойства­ ми, химическим строением веществ, а также параметрами их ост­ рой токсичности.

Существует четыре способа расчета ориентировочных ПДК (ОБУВ), основанных на физико-химических свойствах; структурных химических формулах; близости химических свойств; экспериментально установленных параметрах острой токсичности. Так, для расчета ориентировочных ПДК (ОБУВ) в воздухе рабочей зоны летучих органических соединений первым способом могут быть использованы следующие уравнения:

1g ПДК = 1,12- О, 058 cr + 1g М;

1gПДК = 14,2-10YJn +lgM;

1gПДК=1,2-0,012tпл +1gM;

1gПДК = 0,40- 0,01YJn + 1gM;

1gПДК = 0,6 -0,01tкип +1gM;

1gПДК = 1,6- 2,2d + 1gM,

где cr - величина поверхностного натяжения жидкости; М - молекулярная масса; YJn- показатель преломления; tnл - те плавления; fкиn- температура кипения; d- относительная плотность.

Следует отметить, что производить расчеты по формулам можно лишь для тех органических веществ, физико-химические константы которых укладываются в следующие границы:

молекулярная масса от 30 до 300

плотность от 0,6 до 2,0

температура кипения от -100 до +300 ·с

температура плавления от -190 до +180 ·с

показатель преломления от 1,3 до 1,6

Для атмосферного воздуха населенных пунктов расчетную среднесуточную ПДК для газов, паров газов и паров органических со-· единений можно получить, зная температуру кипения, по уравнению

1gПДК = 0,5-0,0013tкип

Для воды водоемов санитарно-бытового водопользования наиболее надежные ориентировочные ПДК рассчитывают по таким физико-химическим параметрам как температура плавления и кипения (первый способ)

1gПДК = -0,45 + 0,007 tпл;

1g ПДК =О, 85 + 0,01 fкип·

Второй способ предусматривает расчет ориентировочных ПДК (ОБУВ) по величине биологической активности изучаемого соединения. За величину биологической активности условно принимается минимальный объем воздуха (в литрах), в котором допустимо содержание одного миллимоля (ммоль) химического вещества. Значение биологической активности отдельных видов химических связей (11) в гомологических рядах имеется в справочной литературе.

Третий способ предусматривает ориентировочное регламентирование исследуемого вещества по аналогии с другими близкими по химическому строению соединениями, хорошо изученными в токсикологическом отношении. В этом случае применяется метод интерполяции или экстраполяции свойств какого-либо класса соединений на данное новое вещество, относящееся к тому же классу.

Четвертый способ является наиболее точным, поскольку математическое прогнозирование ориентировочных ПДК (ОБУВ) в различных объектах окружающей среды обитания человека по параметрам острой токсичности дает наибольшее приближение расчетных значений ПДК к предельно допустимым концентрациям, установленным в эксперименте на животных по полной таксикометрической схеме. Так, расчетное определение ПДК в воздухе рабочей зоны летучих органических веществ по величине средней смертельной концентрации (ЛК50 , ммоль/л), средней смертельной дозы (ЛД50, ммольjкг) и молекулярной массе проводят по следующим формулам:

1gПДК = 0,911gЛК 50 - 2, 7 + 1gM;

1g ПДК = lg ЛД50 - 2, О + 1g М.

Для аэрозолей оксидов или других малорастворимых соединений металлов ориентировочные ПДК (ОБУВ) можно вычислить по уравнению

1g ПДК =О, 851g ЛД50 (ммольjкг)- 3, О+ 1g М -1g N,

где N- число атомов металла в молекуле.

При регламентировании органических соединений в воде водоемов для ориентировочного определения ПДК (ОБУВ) рекомендованы такие уравнения:

1gПДК = -2,12 + 1, 71gЛК 50 ;

lg ПДК = -4,76 + 1, 391g ЛД50 .

Кроме того, предложен целый ряд уравнений, позволяющих про­ водить расчет ориентировочных ПДК (ОБУВ) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и воде водоемов санитарно-бытового назначения по значениям ПДК в воздухе рабочей зоны:

lgПДКмз =-1,78+1gПДКрз; 1gПдКсс = -2,00 +0,861gПДКрз·

Предварительная токсикологическая оценка дает не только ориентировочное значение ПДК (ОБУВ) в различных объектах окружающей человека среды, но и предусматривает получение сведений о клинической картине острого смертельного отравления, общем характере действия на организм. Кроме того, предусматривая установление наряду со смертельными значениями пороговых концентраций, она позволяет судить о степени опасности возникновения острых отравлений, в том числе смертельных, и возможности появления отдаленных эффектов.

Полная токсикологическая оценка совпадает с проектированием многотоннажного производства и широким внедрением химического вещества в народное хозяйство. Она должна быть завершена до приема в эксплуатацию промышленного объекта, что вполне возможно, если ОБУВ этого вещества был известен проектным организациям к моменту разработки чертежей и учитывается в ходе проектирования.

Полная токсикологическая оценка предполагает проведение острых, подострых и хронических экспериментов с использованием как минимум четырех видов лабораторных животных. При проведении экспериментов устанавливаются все параметры токсичности и опасности, предусмотренные схемой токсикометрии (см. табл. 6.3). Особое внимание уделяется установлению порогов острого и хронического общетоксического и возможного специфического действия. Если обнаружен специфический эффект при однократном воздействии, в обязательном порядке устанавливается пороговый уровень соответствующего специфического действия (канцерогенного, мутагенного, тератогенного) в хроническом эксперименте.

Основной целью проведения полной таксикаметрической оценки является экспериментальное обоснование значения ПДК, которое в дальнейшем экстраполируется на людей.

Помимо токсикометрических, на данном этапе могут проводиться дополнительные исследования, направленные на изучение тонких механизмов действия вещества, знание которых необходимо для разработки приемов и методов профилактики интоксикаций, обусловленных изучаемыми соединениями. Кроме того, проводятся клинико-гигиенические исследования на лабораторных и полузаводских установках.

Клинико-гигиеническая корректировка ПДК осуществляется в течение первых трех лет работы новой технологической установки, но может продолжаться и далее для изучения отдаленных последствий воздействия вещества на население. Этот этап предполагает проведение натурных исследований, направленных на установление так называемых клинико-гигиенических параллелей, т.е. изучение и последующее сопоставление данных, характеризующих санитарное состояние объекта окружающей среды, для которого разработан норматив, с данными о состоянии здоровья контингента населения, подвергающегося воздействию изучаемого вещества. Выявление повышенной заболеваемости и изменений в состоянии здоровья того или иного контингента по сравнению с контрольной группой свидетельствует о недостаточной надежности разработанного норматива и служит основанием к его пересмотру и снижению. На этом этапе применяются различные современные методы гигиенических, клинических и статистических исследований. Широкое распространение получил метод многофакториого (корреляционного, регрессионного, дисперсионного) математического анализа. Метод клинико-гигиенической корректировки не может заменить экспериментальный, но дополняет последний и дает возможность проверить утвержденную на основе эксперимента ПДК.

Таким образом, поэтапная комплексная количественная оценка токсичности и опасности вредного химического вещества может служить надежной основой для разработки системы профилактических мероприятий.

6.3 Действие комплекса вредных факторов окружающей среды

В среду, окружающую человека, ежегодно поступают все новые и новые химические агенты. Это приводит к беспрерывному изменению химического состава среды проживания человека. Кроме того, на человека воздействуют и другие вредные факторы окружающей среды: физической (шум, вибрация, ионизирующее из­ лучение, неблагоприятный микроклимат и др.), биологической (препараты биотехнологии, микробиологических процессов) и психофизиологической природы. Гигиенические и медико-биологические исследования, проведенные в разных отраслях промышленности (горнодобывающей, металлургической, машиностроительной, химической) и сельском хозяйстве, свидетельствуют о возможном действии комплекса вредных факторов производственной среды на организм работников. Так, проведение взрывных работ сопровождается выделением в воздух оксидов углерода и азота, воздействием неблагоприятного микроклимата, интенсивного шума и вибрации; в доменных, мартеновских, кузнечно-прессовых и термических цехах рабочие подвергаются вредному воздействию неблагоприятного микроклимата, пыли, оксида углерода, сернистого газа; получение искусственных кож на основе поливинилхлорида сопровождается выделением в воздух паров хлорвинила, дибутилфталата, хлораводорода и пьши силиката свинца.

В некоторых случаях влияние комплекса химических факторов производственной среды обусловлено многокомпонентным составом применяемых в производстве или получаемых продуктов (каменноугольные смолы и лаки, комбинированные пестициды), технологических выбросов (сварочные аэрозоли). Современные аналогические процессы характеризуются одновременным лением в воздух рабочей зоны производственных помещений одиночных, а, как правило, нескольких или многих вредных химических веществ.

В связи с этим различают комбинированное, комплексное сочетанное действие вредных факторов. Под комбинированным действием подразумевают совместное действие двух или нескольких факторов одной природы (например, комбинаций ядов; шума и вибрации; вибрации и охлаждающего микроклимата). Сочетанное действие означает совместное·влияние факторов различной природы (например, физических и химических: шума или вибрации и токсических веществ). О комплексном воздействии говорят в тех случаях, когда производственные яды воздействуют на организм в результате поступления разными путями (например, пары бензола могут поступать в организм через органы дыхания и всасываться через кожу, пестициды попадают в организм человека с пищевыми продуктами, питьевой водой и атмосферным воздухом).

Комбинированное действие. Биологический эффект от комбинированного действия нескольких факторов одного происхождения · может равняться сумме эффектов, которые наблюдаются при раз­ дельном влиянии каждого из них, быть большим или меньшим этой суммы. Выделяют три вида комбинированного действия:

1) аддитивное (суммирование) - совместный эффект равняется сумме эффектов каждого из химических веществ при изолированном воздействии на организм;

2) более чем аддитивное (синергизм, или потенцирование) - совместный эффект превышает сумму эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм;

3) менее чем аддитивное (антагонизм) - совместный эффект меньше суммы эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм. Данная классификации дает возможность осуществлять не только качественную, но и количественную оценку комбинированного эффекта вредных факторов.

Показателем типа и степени выраженности комбинированного действия в данном случае служит соотношение наблюдаемого эффекта и эффекта, который теоретически ожидается в случае аддитивного типа комбинированного действия. Обнаружение эффекта комбинированного действия, для которого это соотношение > 1, свидетельствует о потенцировании, при соотношении < 1 речь идет об антагонизме.

Установлено, что в большинстве случаев производственные токсические вещества (яды) при совместном влиянии действуют по типу суммирования. Это относится, в первую очередь, к смесям углеводородов, которым свойственно наркотическое действие, а также раздражающих веществ и гемолитических ядов, т.е. соединений, которые имеют общие точки приложения и однотипный характер действия.

Аддитивный эффект зарегистрирован при действии бензола и изопропилбензола, пропилена, этилена и бутилена, стирола и никеля, ацетона и фенола, циклагексана и бензола, фенола и ацетофенола.

Нередко при одновременном воздействии высоких концентраций таких производственных ядов, как оксид углерода(П) и тетраэтилсвинец, оксид углерода(П) и адреналин, оксид углерода(П) и цианиды, оксид углерода(П) и этанол, наблюдается сверхаддитивный эффект (потенцирование). Эффект, превышающий суммирование, зарегистрирован при комбинированном действии озона с аэрозолем серной кислоты и оксидами азота.

Наиболее вероятной причиной потенцирующего эффекта является блокирование или угнетение одним веществом процессов биотрансформации другого вещества, например фермента, осуществляющего его детоксикацию. Примерам такого взаимодействия могут служить такие сочетания веществ как хлорофоса и карбофоса, хлорофоса и метафоса, карбофоса и тиофоса.

Антагонистический эффект зарегистрирован при совместном воздействии большого количества промышленных ядов: оксидов азота и серного ангидрида; диметиламида и муравьиной кислоты, метана и оксида углерода(П), стирола и формальдегида, оксида углерода(П) и толуола. Механизм этого эффекта может быть обусловлен либо взаимодействием компонентов газовой смеси с образованием менее токсических соединений (серный ангидрид и хлор, аммиак и углекислый газ, аммиак и сернистый ангидрид), либо противоположно направленным действием на одни и те же физиологические системы.

Исследование механизмов, которые лежат в основе антагонистического эффекта, имеет большое значение для разработки средств антидотной терапии при интоксикациях химическими вещества­ ми. Так, знание механизмов конкурентных отношений в организме метанола и этанола позволило использовать этанол для лечения отравлений метанолом. При отравлении этиленгликолем также лечат при помощи этанола. Особую актуальность в современных условиях приобретает проблема комбинированного действия экзогенных химических веществ и алкоголя или курения, а также влияния на токсичность химических соединений качества и количества пищи.

Рассмотрим детально каждую из перечисленных проблем.

Алкоголь и химические вещества.

Употребление алкогольных напитков является основной ной несчастных случаев на рабочем месте, в быту, на улице, также признанным фактором, который способствует возникновению цирроза печени и онкологических заболеваний.

Хорошо изучено комбинированное действие алкоголя и фармакологических средств на физиологическую и психическую активность человека. С точки зрения безопасности жизнедеятельности большой интерес представляет влияние алкоголя на токсичность и биотрансформацию экзогенных химических веществ, загрязняющих окружающую среду, прежде всего токсических агентов, которые встречаются в производственных условиях. Известно, например, что у работников, которые подвергаются воздействию трихлорэтилена, может наблюдаться повышение чувствительности к алкоголю.

Для расчета максимально безопасного действия при одновременном поступлении одного вещества в организм из разных сред используют принцип гигиенического нормирования относительно комбинированного действия нескольких химических веществ однонаправленного действия, исходя из простого суммирования эффектов, т.е. сумма соотношений доз токсических веществ в окружающей среде (производственная среда, атмосфера, вода, продукты питания) к их предельно допустимым значениям (ПДК и ПДД) не должна превышать единицы.

В тех случаях, когда токсичность веществ изменяется в зависимости от пути поступления, следует ориентироваться на раздельный эффект при одновременном их поступлении в организм. При этом ПДК вещества, которое поступает через органы дыхания, должна учитывать возможность поступления его в организм из воздуха рабочей зоны и атмосферы, а ПДК вещества, которое посту­ пило через пищеварительный канал, должна учитывать поступление его с водой и пищей.

Сочетанное действие. Под сочетанным, как указывалось выше, понимают действие разных попроисхождению факторов окружающей среды. Хотя в производственной среде и других сферах жизнедеятельности человека встречается много разнообразных сочетаний факторов различной природы, наиболее изученным является сочетанное воздействие токсических веществ с шумом, вибрацией, ионизирующим или УФ-излучениями. Это объясняется, с одной стороны, наиболее широким распространением сочетаний указанных факторов, с другой - сложностью этой проблемы и недостаточной разработанностью методических подходов к ее изучению.

Токсические вещества и шум. Исследованиями последних лет установлено, что шум, являясь акустическим стрессором, обусловливает не только специфические изменения органов слуха, но и некоторые изменения, которые имеют характер неспецифических адаптационных реакций. Воздействие шума индуцирует нарушение центральной регуляции обмена веществ и иммунной защиты организма, обусловливает развитие гемодинамических расстройств, которые, в свою очередь, являются причиной последующих дистрофических изменений. В сочетании с токсическими веществами шум может приводить к качественно неоднородным биологическим эффектам. Установлено, например, что в сочетании с фосфорорганическими пестицидами (хлорофосом), углеводородами нефти, бензином марки Б-70, ацетоном, аэрозолями свинца, сурьмы, мышьяка действие шума подчиняется простому суммированию.

Однако данные, полученные на значительном экспериментальном материале, свидетельствуют о том, что сочетанное действие таких органических растворителей как сероуглерод, ацетон, трихлорэтилен на уровне 3-5 Limch' которые являются представителями разных классов химических соединений и имеют разную сте­пень токсичности, а также шума на уровне почти нормативных значений (80 дБА) и выше, не приводит к суммированию эффектов как по интегральным, так и по специфическим показателям. В данном случае проявляется субаддитивный эффект, в основе которого лежит антагонистическое взаимодействие исследуемых факторов.

Таким образом, шум и токсические вещества могут или усиливать, или ослаблять действие друг друга, что, очевидно, зависит как от уровня, так и от режима действия исследуемых факторов. Для обеспечения безопасного сочетанного влияния шума и органических растворителей на организм человека следует соблюдать регламент, установленный для каждого фактора отдельно.

Механизм отягощающего действия виброакустического комплекса на токсичность химических веществ заключается прежде всего в нарушении проницаемости мембран клеток, что способствует ускоренному проникновению токсических агентов в них. Кроме того, виброакустический комплекс нарушает функциональное состояние печени, ухудшая ее антитоксическую функцию, что в итоге приводит к нарушению метаболизма токсических веществ и замедлению их выведения из организма. В настоящее время ведутся работы по разработке новых, более жестких регламентов для сочетанного действия виброакустического комплекса и токсических веществ по сравнению с индивидуальными нормативами.

Токсические вещества и ионизирующее излучение. В эксперименте на животных в условиях влияния внешнего у-излучения (450-1000 рад) и действия химических соединений различных классов установлено, что такие вещества как оксид углерода, цианиды, нитрилы, оксид азота ослабляют воздействие ионизирующего излучения, а органические перекиси, озон, формальдегид, наоборот.

Ультрафиолетовое излучение и химические вещества. Результаты исследования сочетанного действия разных доз анилина, хлорофоса, нитрата натрия и УФ-излучения (от 1 до 6 эритемных доз) выявили параболическую зависимость реакций организма от интенсивности УФ-излучения.

Аналогичная закономерность установлена относительно сочетанного действия УФ-излучения и метафаса или динитрохлорбензола.

Ультрафиолетовое излучение используется как эффективный фактор повышения резистентности организма к действию химических канцерогенов. Так, повышение резистентности организма, облученного субэритемной дозой УФ-излучения, к действию 3,4-бензпирена проявляется снижением (в 2 раза) общего количества лабораторных животных с индуцированными опухолями, а также увеличением латентного периода возникновения опухолей.

Оптимальный уровень УФ-излучения, который максимально тормозит развитие опухолей (по частоте и скорости), составляет 3j эритемной дозы аналогично тому, что наблюдается при оценке oбщетoксических эффектов, индуцированных токсическими агентами на фоне УФ-облучения.

Кроме того, УФ-облучение в оптимальной дозе повышает иммунологическую реактивность и неспецифическую резистентность организма.

Отдаленные последствия влияния химических соединений окружающей среды на организм человека. Одной из наиболее сложных проблем является выявление, прогнозирование и предупреждение отделенных эффектов влияния факторов окружающей среды на организм человека. 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. Следует отличать эффекты, возникающие в результате длительного хронического воздействия факторов окружающей среды, например хронического отравления, от ленных эффектов. Последние могут возникнуть через длительный промежуток времени после окончания однократного или многократного воздействия.

Обычно под отделенным эффектом понимают онкогенное, мутагенное и тератогенное действие химических, физических и биологических факторов окружающей среды. Однако в действительности понятие отдаленных последствий воздействий факторов окружающей среды является еще более широким, поэтому к ним следует относить также возникновение и развитие ряда патологических состояний в организме, изменения в органах и системах и, наконец, ускорение процессов старения и сокращение продолжительности жизни, если они связаны с воздействием химических, физических и биологических факторов окружающей среды.

Онкогенное действие. Онкологические заболевания занимают одно из первых мест среди причин заболеваемости и смертности населения. Около 30% всех случаев смерти от всех видов злокачественных новообразований и 85% случаев смерти от рака легких связаны с курением. В табачном дыме идентифицировано около · 40 000 химических веществ, 60 из которых являются канцерогена­ ми. Весомый вклад в развитие рака вносит радон.

Для многих видов злокачественных новообразований профилактические мероприятия оказываются чрезвычайно эффективными. По данным ВОЗ, профилактическими мероприятиями можно снизить риск развития рака желудка в 7,6 раза, толстой кишки - в 6,2 раза, пищевода - в 17,2 раза, мочевого пузыря - в 9,7 раза.

К факторам окружающей среды, способствующим возникновению опухолей, следует отнести химические канцерогены, неправильное питание, различные виды радиации, генетические (наследственные) факторы, вирусы. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицирует канцерогенные факторы в зависимости от научной доказанности их канцерогенных эффектов для человека на три группы: канцерогенные для человека, воз­ можно канцерогенные для человека, вероятно, не канцерогенные для человека (прил. 3).

В настоящее время известно большое количество канцерогенных факторов химической природы. Среди них наибольшую группу составляют промышленные продукты и производственные процессы, связанные с выделением полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Канцерогенным действием, например, обладает каменноугольная смола, а точнее выделенное из нее вещество 3,4-бенз(а)пирен (БП), являющийся собственно канцерогеном.

При высокотемпературном пиролизе органического топлива в условиях недостатка кислорода образуются БП и другие ПАУ. Кроме того, ПАУ обнаруживаются в продуктах высокотемпературной переработки угля, нефти, сланцев в коксохимической, нефтеперерабатывающей промышленности, при выплавке чугуна и стали, электролизе алюминия, использовании охлаждающих минеральных масел в машиностроении и во многих других отраслях производства; ПАУ присутствуют в табачном дыме, выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, образуются при лесных пожарах и извержениях вулканов.

Канцерогены выявлены среди ароматических аминов и аминоазокрасителей. При контакте с этими соединениями у людей отмечено возникновение опухолей мочевого пузыря. Опасны и N-нитрозосоединения. Значение этой группы соединений определяется тем, что они могут образовываться в окружающей среде и в живых организмах иЗ широко распространенных аминов или амидов и нитрозирующих компонентов (нитритов и оксидов азота). Амины и амиды входят в состав многих пестицидов, лекарственных средств, компонентов резин и пищевых продуктов, нитрозирующими соединениями могут быть азотсодержащие минеральные удобрения и т.д.

Широко распространены в окружающей среде различные хлорорганические соединения. Слабовыраженные канцерогенные свойства обнаружены у хлорорганических пестицидов: ДДТ, алдрина, гептахлора, метоксихлора. Канцерогенными свойствами обладают хлорированные диоксины и полихлорированные бифенилы, которые образуются при сжигании твердых отходов и некоторых других высокотемпературных процессах (см. прил. 3).

Мутагенное действие. В последние несколько десятилетий выявлена мутагенная активность многих химических, физических и биологических факторов окружающей среды. Это вызывает обоснованную тревогу, так как окружающая среда все больше загрязняется веществами, способными инициировать генетические изменения. И без того большой груз наследственных болезней с насыщением среды мутагенными факторами увеличивается и передается из поколения в поколение. Около 10% активных химических соединений проявляют мутагенную активность.

Основными химическими мутагенами в окружающей среде являются три группы веществ:

1) естественные неорганические соединения (оксиды азота, нитриты, нитраты, свинец, радиоактивные материалы) и органические соединения (алкалоиды, гормоны);

2) переработанные природные вещества (продукты нефти, сжигания угля);

3) химические продукты, не встречающиеся в природе (пестициды, пищевые добавки, лекарственные препараты).

В соответствии с механизмом действия выделяют следующие классы химических мутагенов: алкилирующие соединения, перекием, альдегиды, гидроксиламины, нитриты, антиметаболиты, соли тяжелых металлов, красители, некоторые производные ароматического ряда, лекарственные средства и др. В настоящее время· опубликованы результаты изучения мутагенной активности 11,5 тыс. химических соединений, причем число химических мутагенов исчисляется уже сотнями.

Тератогенное и эмбриотоксическое действие. Вклад факторов окружающей среды в риск развития врожденных уродств оценивается приблизительно 5%. Инфекции составляют 1%, нарушения здоровья матери - около 1%, медицинские рентгенадиагностические и лечебные процедуры- около 1%, лекарства и химическое загрязнение окружающей среды - 2%. Причины развития почти 65% всех врожденных уродств остаются неизвестными или обусловлены многофакторными воздействиями. В настоящее время тератогенные свойства обнаружены у нескольких сотен химических соединений.

Эмбриотоксический эффект дают метилртуть (атрофия головного мозга, задержка психического развития), свинец (прерывание беременности, поражение центральной нервной системы), полихлорированные бифенилы (низкая масса тела новорожденного, изменение цвета кожных покровов), этиловый спирт (задержка физического и психического развития, микроцефалия), мышьяк (спонтанные выкидыши, сниженная масса тела новорожденных, дефекты развития).

Контрольные вопросы

1. Что изучает токсикодинамика и токсикокинетика?

2. Можно ли провести резкую границу между понятием лекарственного препарата и яда?

3. Основные пути поступления вредных химических веществ в организм.

4. Что такое избирательная токсичность?

5. Влияет ли химическое строение, физико-химические свойства химических веществ на их токсичность?

6. Какие методы детоксикации применяются при отравлениях?

7. Антидоты и их применение при отравлениях.

8. Современные подходы к установлению ПДК вредных веществ в среде обитания.

9. Раскройте сочетанное действие физических и химических факторов на примерах.

10. Каковы отдаленные последствия вредных химических веществ на организм человека?

Словарь определений и терминов

Биотический фактор - совокупность влияний жизнедеятельности организмов на жизнедеятельность других и на неживую природу.

Болезнь - нарушение нормальной жизнедеятельности организма, которое характеризуется ограничением приспособляемости и понижением трудоспособности.

Абиотический фактор - фактор, включающий компоненты и явления неживой неорганической природы (климат, свет, давление и т.д.), прямо или косвенно воздействующие на организмы.

Адаптация - способность организма приспосабливаться к меняющей среде обитания (окружающей среде).

Аддитивное действие- совместное действие факторов (веществ) равно сумме эффектов действия каждого в отдельности.

Адекватный - равный, соответствующий.

Акклиматизация - приспособление человека к новым непривычным климатагеографическим условиям.

Аллерген - фактор, способный, повысив чувствительность организма к себе, вызвать аллергию.

Аллергия - состояние измененной реактивности организма в виде повышения его чувствительности к повторным воздействиям каких-либо веществ или компонентов собственных тканей; в ее основе лежит иммунный ответ, протекающий с повреждением.

Антагонизм - противостояние, противоположность.

Антропогенное факторы- факторы окружающей среды (среды обитания), возникновение которых обусловлено деятельностью человека, вызывающей изменение природных комплексов.

Астения- состояние организма, характеризующееся повышенной утомляемостью, частой сменой настроения, раздражительностью, общей слабостью, слезливостью, расстройством чувствительности и сна.

Атеросклероз - болезнь, характеризующаяся липидной инфильтрацией (наполнением) внутренней оболочки артерий с последующим развитием в их стенке соединительной ткани, клинически проявляющейся общими и местными расстройствами кровообращения.

Аудиометрия - измерение остроты слуха и порогов его восприятия с помощью аудиометра.

Аэрозоль - дисперсная система, представляющая собой газ или смесь газов, в которой взвешены твердые (пьmь) или жидкие частицы.

Бактерия - одноклеточный микроорганизм, обладающая свойствами вызывать развитие заболевания.

Биоритм - самоподдерживающийся автономный процесс периодического чередования состояний организма и колебаний интенсивности физиологических процессов и реакций.

Биосфера - оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Биотипология - наука о социальном развитии человека и его предрасположенности к заболеваниям, зависящим исключительно от совокупности его физиолого-психических свойств.

Вакцинация- метод создания активного иммунитета против инфекционной болезни путем введения вакцины в организм.

Вегетативная нервная система - часть нервной системы организма, регулирующая обмен веществ, деятельность внутренних органов и систем.

Вирус - клеточная форма жизни, обладающая свойствами вызывать развитие заболевания.

Внутренняя среда организма - совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержания постоянства жизнедеятельности организма.

...