Условия, влияющие на характер и силу токсического действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: Условия, влияющие на характер и силу токсического действия

Содержание

1. Химическая структура и характер действия ядов

2. Связь между токсическим действием веществ и их физическими свойствами

3. Биологические особенности организма, влияющие на токсический процесс

4. Комбинированное, комплексное и сочетанное действия промышленных ядов

5. Интермиттирующее воздействие токсинов

Литература

1. Химическая структура и характер действия ядов

Степень токсичности вещества зависит от биологических особенностей вида, пола, возраста, индивидуальной чувствительности организма, строения и физико-химических свойств яда, количества попавшего в организм вещества, факторов внешней среды (температуры, атмосферного давления и других).

Биологическая активность химических веществ в значительной степени зависит от химической структуры молекулы.

По правилу Ричардсона в гомологическом ряду сила наркотического действия возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Так, например, наркотическое действие усиливается от пентана (С₅Н₁₂) к октану (С₈Н₁₈), от метилового спирта (СН₃ОН) к аллиловому (С₄Н₉СН₂ОН).

Если принять силу наркотического действия этилового спирта за 1, то сила наркотического действия остальных спиртов выражается следующим образом:

метиловый спирт (СН₃ОН) - 0,8;

этиловый спирт (С₂Н₅ОН) - 1;

пропиловый спирт (С₂Н₅СН₂ОН) - 2;

бутиловый спирт (С₃Н₇СН₂ОН) - 3;

аллиловый спирт (С₄Н₉СН₂ОН) - 4.

Это правило верно для большой группы углеводородов (кроме углеводородов ароматического ряда) и может служить ориентиром для выбора органического растворителя в гомологическом ряду с меньшим наркотическим действием. С усилением наркотического действия возрастает и гемолитическое действие веществ.

Важно также правило разветвленных цепей. Соединения с нормальной углеродной цепью оказывает более выраженный токсический эффект по сравнению со своими разветвленными изомерами.

Так, нормальный пропиловый и бутиловый спирты - более сильные наркотики, чем изопропиловый и изобутиловый, пропилбензол сильнее изопропилбензола, октан - изооктана.

Замыкание цепи углеродных атомов усиливает действие вещества:

Пары циклопентана

и циклогексана

действуют сильнее, чем соответствующие метановые соединения.

Правило кратных связей.

Биологическая активность вещества увеличивается с увеличением кратных связей, т.е. с увеличением непредельности соединения.

Ацетилен (СНСН) токсичнее этилена (СН₂=СН₂) и еще в большей степени токсичнее этана (СН₃-СН₃).

С увеличением числа кратных связей в молекулах веществ наряду с наркотическим усиливается и раздражающее действие.

Введение в молекулу гидроксильной группы (ОН) приводит, как правило, к ослаблению токсичности веществ. Спирты, например, менее токсичны по сравнению с соответствующими углеводородами.

Резко возрастает наркотическое действие при введении атомов хлора в молекулы гомологического ряда углеводородов. Например, от метана (СН₄) к хлористому метилу (СН₃Cl), хлористому метилену (СН₂Cl₂), хлороформу (СНCl₃). Исключение представляет четыреххлористый углерод (СCl₄), который обладает меньшим наркотическим действием, чем хлороформ.

Введение в молекулу бензола или толуола нитрогрупп NO, NO₂ или аминогруппы NH₂ резко меняет характер действия указанных веществ. Наркотическое действие бензола и толуола не проявляется, на первый план выдвигается специфическое действие на кровь (образование метгемоглобина), на центральную нервную систему, на паренхиматозные органы (дегенеративные изменения). Для алкилэфиров азотной и азотистой кислот, где группы NO₂ и NO связаны с кислородом, типично сосудорасширяющее и гипотензивное действие (этилнитрит, амилнитрит, этилнитрат, нитроглицерин).

Перечисленные закономерности широко используются для разработки ускоренных (математических) методов оценки токсичности и опасности новых химических веществ.

2. Связь между токсическим действием веществ и их физическими свойствами

Опасность отравления в значительной степени зависит от физических свойств вещества: летучести, агрегатного состояния, растворимости и др.

Наркотическое действие углеводородов в гомологическом ряду возрастает с увеличением числа углеродных атомов. Так как при этом параллельно увеличивается молекулярный вес, повышается точка кипения, снижается летучесть веществ, то в результате, при прочих равных условиях, уменьшается опасность отравления ими через дыхательные пути и увеличивается опасность отравления через кожу.

Агрегатное состояние: твердые органические вещества проникают через кожу медленно и так же медленно могут вызывать отравление. Из неэлектролитов, растворяющихся в жиролипидах, при поступлении через кожу наиболее опасны те, которые имеют маслянистую и кашицеобразную консистенцию. яд промышленный токсин организм

Большое значение имеет дисперсность химических веществ, находящихся в воздухе в виде пыли. С ее увеличением ускоряется сорбция, и яд действует быстрее.

Растворимость твердых веществ в воде и в жидкостях организма также имеет большое значение: чем выше растворимость, тем больше опасность отравления. Например, сернистый свинец плохо растворим и поэтому менее ядовит, чем другие соединения свинца, мышьяк и его сернистые соединения нерастворимы в воде и также неядовиты, окислы же мышьяка растворимы и очень ядовиты.

3. Биологические особенности организма, влияющие на токсический процесс

Видовые различия и чувствительность к ядам изучаются для возможности переноса на человека экспериментальных данных, полученных на животных. Например, собаки и кролики могут переносить атропин в дозе, превосходящей в 100 раз дозу, смертельную для человека. С другой стороны, синильная кислота, оксид углерода обладают более сильным действием на отдельные виды животных, чем на человека.

Более высокоорганизованные животные в эволюционном ряду, как правило, чувствительнее к большинству нейротропных химических соединений. Например, одинаково большие дозы ФОС на морских свинок действуют в 4 раза сильнее, чем на мышей, и в сотни раз сильнее, чем на лягушек.

Человек, принято считать, в целом более чувствителен к химическим веществам, чем теплокровные животные. Опыты показали, что к токсическому действию соединений серебра человек в 5 раз чувствительнее морских свинок и в 25 раз чувствительнее крыс.

К героину, атропину, морфину человек в десятки раз чувствительнее лабораторных животных, а действие некоторых ФОС на человека и животных почти не различалось. На собак морфий оказывал наркотическое действие, как и на человека, а у кошек вызывал сильное возбуждение и судороги. Даже ближайшие к человеку представители животного мира - обезьяны - значительно отличаются от него по реакции на яды и лекарственные препараты. Вот почему эксперименты на животных (в том числе - высших) по изучению действия лекарственных препаратов и других чужеродных веществ не всегда дают основания для определенных суждений о возможном их влиянии на организм человека.

Влияние пола. Экспериментальные и клинические наблюдения показали, что женский организм более устойчив к действию различных вредоносных факторов внешней среды.

К воздействию оксида углерода, ртути, свинца, наркотическим и снотворным веществам более устойчивы самки животных. Самцы устойчивее самок к ФОС, никотину, стрихнину, мышьяковистым соединениям.

Биологическая специфика мужских и женских половых гормонов играет роль в формировании устойчивости организма к вредным химическим веществам. Экспериментально доказано, что у неполовозрелых самок и самцов различия в чувствительности к ядам практически отсутствуют и начинают проявляться лишь при достижении ими половой зрелости.

Влияние возраста. Клинико-гигиеническими и экспериментальными данными подтверждена более высокая чувствительность к ядам детей, чем взрослых.

Это объясняется своеобразием нервной и эндокринной систем детского организма, особенностью вентиляции легких, процессов всасывания в желудочно-кишечном тракте, проницаемости барьерных структур и т.д.

Но в общем, одни яды оказываются более токсичными для молодых, другие для старых, токсический эффект третьих не зависит от возраста.

Опыты на животных показывают, что молодые особи более чувствительны к нитрату натрия, сероводороду; взрослые - к аллиловому спирту, диэтиловому эфиру, гранозану; старые особи к дихлорэтану, фтору, аминазину.

Индивидуальная чувствительность к ядам зависит от активности ферментативных систем, от состояния здоровья. Лица с заболеваниями крови более чувствительны к действию кроветворных ядов, с нарушениями со стороны нервной системы - к действию нейротропных ядов, с заболеваниями легких - к действию раздражающих веществ и пыли.

Снижению сопротивляемости организма способствуют хронические инфекции, например туберкулез.

На чувствительность организма к ядам оказывает влияние и характер труда. При тяжелой физической работе усиливаются процессы дыхания и кровообращения, что ведет к ускоренному поступлению яда в организм.

4. Комбинированное, комплексное и сочетанное действия промышленных ядов

В производственных условиях человек довольно часто подвергается воздействию двух или нескольких вредных веществ одновременно.

Очень часты комбинации оксида углерода и оксида серы в кузнечных и литейных цехах, паров бензола, толуола, ксилола, сероуглерода, нафталина и др. в коксохимическом производстве.

Комбинированное действие вредных веществ - это одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления.

Различают несколько видов комбинированного действия вредных веществ.

1) Аддитивное действие (суммация) - действие веществ в комбинации суммируется. Суммарный эффект смеси равен сумме эффектов действующих компонентов.

Примером аддитивного действия является наркотическое действие смеси углеводородов.

Для гигиенической оценки воздушной среды при условии аддитивного действия ядов существует формула А.В. Аверьянова:

,

где С₁ , С₂, ... С_n - концентрация каждого вещества в воздухе;

ПДК₁,₂,…_n - установленные для них ПДК.

(Аддитивное действие ядов учтено в санитарных нормах проектирования промышленных предприятий).

2) Cинергизм (потенцированное действие) - усиление эффекта, одно вещество усиливает действие другого, т.е. действие больше, чем суммация.

Потенцирование отмечено при совместном действии сернистого ангидрида и хлора.

3) Антагонизм - эффект комбинированного действия, менее ожидаемого при простой суммации, одно вещество ослабляет действие другого.

4) Независимое действие - комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого яда. Преобладает эффект наиболее токсичного вещества. Пример: бензол и раздражающие газы; смесь взрывных газов и пылей в рудниках. Наряду с комбинированным действием ядов возможно и комплексное воздействие веществ.

Комплексное - одновременное поступление вредных веществ несколькими путями (через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы). В связи с нарастающим загрязнением окружающей среды значение комплексного пути поступления ядов возрастает.

Сочетанное действие - одновременное воздействие нескольких химических и физических факторов. Воздействие токсических веществ на человека в условиях производства не может быть изолированным от влияния других неблагоприятных факторов, таких как высокая и низкая температура, повышенная или пониженная влажность, шум, вибрация, излучения. При сочетании воздействия ядов с другими факторами эффект может оказаться более значительным, чем при изолированном воздействии того или иного фактора.

Температурный фактор. При одновременном воздействии вредных веществ и высокой температуры возможно усиление токсического эффекта.

Учащение дыхания и усиление кровообращения ведут к увеличению поступления ядов в организм через органы дыхания. Расширение сосудов кожи и слизистых повышает скорость всасывания токсических веществ через кожу и дыхательные пути. Высокая температура воздуха увеличивает летучесть ядов и повышает их концентрации в воздухе (наркотики, пары бензина, ртути, оксиды азота, углерода, хлорофос). В производстве нитро - и аминопроизводных бензола и его гомологов отравления чаще происходят в жаркий период года.

Понижение температуры в большинстве случаев ведет также к усилению токсического эффекта. Так, при пониженной температуре увеличивается токсичность оксида углерода, бензина, бензола, сероуглерода и др.

Повышенная влажность воздуха. Может увеличиваться опасность отравлений, в особенности раздражающими газами. Причина, по-видимому, в усилении процессов гидролиза, повышении задержания ядов на поверхности кожи и слизистых оболочек, изменении агрегатного состояния ядов. Растворение газов и образование мельчайших капелек кислот и щелочей способствуют возрастанию раздражающего действия.

Барометрическое давление. Возрастание токсического эффекта зарегистрировано как при повышенном, так и при пониженном давлении. При повышенном давлении возрастание токсического действия происходит вследствие усиленного поступления яда, обусловленного ростом парциального давления газов и паров в альвеолярном воздухе и ускоренным переходом их в кровь, а также вследствие изменения многих физиологических функций, в первую очередь дыхания, кровообращения, состояния ЦНС и анализаторов. При пониженном давлении первая причина отсутствует, но усиливается влияние второй. Например, при давлении до 500-600 мм.рт.ст. токсическое действие оксида углерода возрастает в результате того, что влияние яда усиливает отрицательные последствия гипоксии и гиперкапнии.

Шум и вибрация. Производственный шум может усиливать токсический эффект. Это доказано для оксида углерода, стирола, алкилнитрила, крекинг-газа, нефтяных газов, аэрозоля борной кислоты.

По сравнению с воздействием чистых ядов токсический эффект усиливается в сочетании с вибрацией таких вредных веществ, как монооксид углерода, пыль кобальта, кремниевые пыли, дихлорэтан, эпоксидные смолы.

Лучистая энергия. Ультрафиолетовое облучение может понижать чувствительность белых мышей к этиловому спирту вследствие усиления окислительных процессов в организме и более быстрого обезвреживания яда. Известно об уменьшении токсического эффекта оксида углерода при ультрафиолетовом облучении. Причина - ускорение диссоциации карбоксигемоглобина и более быстрое выведение оксида углерода из организма.

Физическая нагрузка активизирует основные вегетативные системы жизнеобеспечения - дыхание и кровоснабжение, усиливает активность нервноэндокринной системы, а также многие ферментативные процессы. Увеличение легочной вентиляции приводит к возрастанию общей дозы вредных веществ, проникающих в организм через дыхательные пути, увеличивается опасность отравления наркотиками, раздражающими парами и газами, токсическими пылями.

Увеличение скорости кровотока и минутного объема сердца способствует более быстрому распределению яда в организме. Повышение функциональной активности печени, желез внутренней секреции, нервной системы и увеличение кровоснабжения в интенсивно работающих органах может сделать их более "доступными" действию яда.

Усиление токсичности при физических нагрузках отмечается при воздействии паров оксида углерода, хлористого водорода, четыреххлористого углерода, дихлорэтилсульфида, свинца, некоторых веществ антихолинэстеразного действия.

5. Интермиттирующее воздействие токсинов

Интермиттирующее - перемежающееся или прерывистое, обозначает действие концентраций вредного вещества, колеблющихся во времени.

На производстве, как правило, не бывает постоянных концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны в течение всего рабочего дня. Концентрации либо постепенно увеличиваются, снижаясь за обеденный перерыв и вновь увеличиваясь к концу рабочего дня, либо оказываются колеблющимися в зависимости от хода технологических процессов.

Из физиологии известно, что максимальный эффект наблюдается в начале и в конце воздействия раздражителя. Переход от одного состояния к другому требует приспособления, а потому частые и резкие колебания раздражителя ведут к более сильному воздействию его на организм. Например, прерывистая затравка парами хлороформа вызывает более существенные сдвиги безусловного двигательного рефлекса, чем вдыхание воздуха с постоянной концентрацией этого яда. Этанол не обнаруживает четких различий при двух режимах воздействия. Главную роль при интермиттирующем действии ядов играет сам факт колебаний концентраций в крови, а не накопление веществ. В конечном итоге колебания интенсивности химического фактора как на высоком, так и на низком уровне воздействия ведут к нарушению процессов адаптации.

Литература

1. Шапошников А.А.: Биохимия токсинов. - Белгород: БелГУ, 2009 Под ред. Т.В. Плетеневой ; Рец.: В.А. Попков, В.О. Плаксин, Е.А. Краснов, В.А. Колесников: Токсикологическая химия. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008

2. Бахарев В.В.: Социальная экология. - Белгород: БелГУ, 2006

3. Междунар. эколог. ассоциация хранителей реки "Eco-TIRAS", Образоват. фонд. им. Л.С. Берга; Ред. совет: Т.С. Константинова и др. : Академику Л.С. Бергу - 130 лет. - Бендеры: Eco-TIRAS, 2006 Под ред. Т.В. Плетеневой : Токсикологическая химия. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006

4. Щадрин С.Ф.: Судебная медицина: Общая и Особенная часть. - М.: Эксмо, 2006

5. Казьмин В.Д.: Лечение мухоморами и другими ядовитыми и несъедобными грибами. - Ростов н/Д: Феникс, 2005

6. Кондрахин И.П.: Справочник ветеринарного терапевта и токсиколога. - М.: КолосС, 2005, Под ред. Т.В. Плетеневой : Токсикологическая химия. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005

7. Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова; Сост.: С.А. Куценко, А.Н. Гребенюк, В.А. Башарин: Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты. - СПб.: Фолиант, 2004

8. Военно-медицинская академия; Н.Ф. Маркизова, А.Н. Гребенюк, В.А. Башарин, Т.Н. Преображенская; Рец.: А.Н. Петров, В.В. Шилов: Нефтепродукты. - СПб.: Фолиант, 2004

9. Военно-медицинская академия; Н.Ф. Маркизова, А.Н. Гребенюк, В.А. Баширин, Е.Ю. Бонитенко; Рец.: А.Н. Петров, В.В. Шилов: Спирты. - СПб.: Фолиант, 2004

10. Куценко С.А.: Основы токсикологии. - СПб.: Фолиант, 2004

Размещено на Allbest.ru