Лекции по основам токсикологии

      Агрегатное  состояние. Кожа человека для многих ядов является плохо проходимым препятствием, поэтому скорость проникновения через нее большинства веществ даже из числа липоидорастворимых неэлектролитов невелика. Желудочно-кишечный тракт представляет лучшие условия для всасывания ядов, но зато попадая в него сколько-нибудь количеств вредных веществ в большинстве случаев можно избежать сравнительно легко (при соблюдении мер личной гигиены).

      Более простым и опасным является проникновение  вредных веществ через легкие. При внезапном попадании в  дыхательные пути местно действующих  летучих веществ некоторую предохранительную роль могут играть «защитные рефлексы» дыхательных путей, а при более длительном вдыхании тех же веществ такое защитное значение может иметь, например, усиленная секреция слизи в дыхательных путях. От проникновения в легкие веществ, не обладающих раздражающими свойствами, организм животных и человека совершенно незащищен. Яды, проникающие в организм из кишечника, встречаются со второй оборонительной линией – печенью, которая играет важную роль в процессах обезвреживания ядов, проникших через тонкую альвеолярную стенку; препятствий на их дальнейшем пути не оказывается.

      Отсюда  очевидно, что газо- или парообразное состояние промышленного яда  резко увеличивает возможность отравления им. При действии через кожу жидкие вещества оказываются более опасными, чем твердые.

      Дисперсность. Твердые токсичные тела чаще всего попадают в организм в виде пыли и дымов, причем опасность отравления ими возрастает с увеличением дисперсности, т.е. с уменьшением размеров пылинок. Чем мельче эти пылинки, тем глубже они проникают в дыхательные пути, тем больше поверхность всасывания и тоньше слой ткани, отделяющий просвет дыхательных путей от кровяного русла.

      В зависимости от дисперсности может  меняться не только сила, но и характер действия. Так, токсичное действие обнаруживают пары оксидов металлов (цинка, меди, никеля, железа, кобальта, кадмия и свинца) в состоянии высокой дисперсности. Примером может служить «литейная» или «меднолитейная лихорадка», проявляющаяся у рабочих в цехах, где происходит литье сплавов цинка и меди. После рабочего дня (иногда и к концу его) развивается чувство усталости, сонливость, сладковатый вкус во рту, а через несколько часов сильный озноб, позже – повышение температуры (до 40 °С и выше). Исследования показали, что заболевание вызывается (вопреки его названию) не медью. При литье образуются пары цинка, которые сразу же окисляются в оксид цинка и при быстром охлаждении образуют в воздухе взвесь очень мелких частичек размером 0,3-0,4 мкм; последние затем могут объединяться в более крупные агрегаты. Введение цинка в организм другими путями не вызывает подобного заболевания.

      Летучесть. То, что на практике заболевание типа «литейной лихорадки» встречается чаще всего у работающих с цинком, объясняется его большой летучестью (испаряемостью) по сравнению с другими широко применяемыми в промышленности металлами.

      Цинк  принадлежит к числу легкоплавких металлов, хотя многие широко распространенные металлы плавятся при более низкой температуре (олово, свинец т т.д.). Но в то время как другие легкоплавкие металлы кипят при весьма высокой температуре, цинк, наряду с низкой точкой плавления, обладает и весьма низкой точкой кипения. Это означает, что при температуре плавления упругость его паров уже значительна и нарастает с дальнейшим повышением температуры быстрее, чем упругость паров других металлов. Летучесть разных веществ можно принять в первом приближении пропорциональной упругости пара.

      Не  меньшее значение летучесть имеет  и для действия других промышленных ядов. Так, например, единственный жидкий при обычных температурах металл – ртуть – является и единственным металлом, парами которого можно отравиться при этих температурах.

      Растворимость. Давно уже хорошо известно, что большая ядовитость различных соединений, в которые входит какой-либо элемент, зависит часть главным образом от большей или меньшей растворимости в воде. Например, мышьяковистый ангидрит, или так называемый белый мышьяк (As₂O₃), весьма ядовит; димышьяк трисульфид (As₂S₃) – очень мало ядовитое соединение. Объясняется это тем, что первый в 30 с лишним тысяч раз лучше растворяется, чем второй.

      Вещество  тем опаснее, в смысле возможности  внезапных острых отравлений, чем оно летучее, чем ядовитее его пары и чем слабее его пары растворяются в воде (крови).

      Растворимость летучих веществ определяет не только максимальные концентрации, которые могут быть достигнуты в организме при данном содержании их в воздухе, но также и скорость обратного выделения их через легкие при вдыхании чистого воздуха. Поэтому действие органических растворителей с высокими коэффициентами растворимости паров в воде и крови (например, ацетона, метилового спирта) длится довольно долго и после прекращения их вдыхания. Весь поступивший в организм яд может не успевать выделяться между двумя экспозициями (например, между двумя рабочими днями в производственных условиях) и постепенно накапливаются в теле. Растворители с малыми коэффициентами растворимости (например, углеводороды) выделяются из организма очень быстро. 

4. Комбинированное и комплексное действие

      Комбинированным действием называется действие нескольких веществ при поступлении их в организм одним и тем же путем. При одновременном воздействии на организм вредных веществ токсический эффект их может остаться таким же, как от действия каждого из них в отдельности, или же оказаться усиленным или ослабленным. Исходя из этого, выделяют три основных вида комбинированного действия промышленных ядов: синергизм, антагонизм и «независимое» действие ядов.

      Под синергизмом понимают однонаправленное совместное действие вредных веществ на организм, предполагающее достижение более высокого конечного токсического эффекта, чем при действии каждого из них в отдельности. Действие вредных веществ может быть направлено на одни и те же (прямой) или различные системы организма (косвенный синергизм).

      Если  воздействие вредных веществ  представляет собой сумму токсических  эффектов от действия каждого в отдельности, такой синергизм является суммирующим, или аддитивным.

      Аддитивность  токсических эффектов отмечена при  комбинированном действии хлороформа, эфира и этилового спирта, имеющих одинаковое действие на клетки нервной системы.

      Если  при комбинированном действии вредных  веществ на организм меньше, чем  можно ожидать при суммировании действия компонентов, то это явление  характеризуется как антагонизм.

      Ослабление  токсических эффектов при комбинированном  действии вредных веществ может  происходить в результате химического, физико-химического взаимодействия или физиологического антагонизма. Химическое взаимодействие приводит к  образованию малотоксичных продуктов как вне организма, так и в самом организме (по типу взаимодействия кислот и щелочей).

      О независимом действии можно говорить в том случае, когда вещества действуют на различные системы организма и их токсический эффект не зависит один от другого (например, смесь паров бензола и раздражающие газы).

      Знание  эффектов комбинированного действия промышленных ядов важно для гигиенического регламентирования, т.е. для установления предельно  допустимых концентраций (ПДК) вредных  веществ в воздухе производственных помещений.

      Комплексное действие. Циркуляция вредных веществ во внешней среде создает возможность одновременного комплексного поступления в организм человека одного и того же вещества различными путями: алиментарным, ингаляционным и кожнорезорбтивным. 

5. Влияние факторов производственной среды

      В условиях производства имеет место  не только комбинированное действие на организм различных ядов, но и одновременное действие химических агентов с другими производственными вредностями (или вообще условиями внешней среды). Эффект при таком совместном действии может оказаться существенно иным, чем при изолированном действии того или иного фактора.

      Температура воздуха. Проблемы комбинированного действия вредных веществ и повышенной температуры воздуха встречаются в машиностроительной, химической промышленности, при использовании химикатов и т.д.

      При совместном действии на организм токсикантов  и высокой температуры окружающей среды имеет место более быстрое  развитие токсического процесса, повышение  чувствительности организма к токсическому действию веществ. Эти закономерности прослежены в случае комбинированного действия повышенной температуры воздуха с оксидом углерода, оксидами азота, анилином, ртутью и другими химическими соединениями.

      Повышенная  температура воздуха может способствовать также появлению специфических особенностей токсического действия вещества, малозаметного при обычных условиях. Механизм этого явления связывают с комплексом реакций, возникающих в организме при нарушении терморегуляции. Эти реакции приводят к изменению общей реактивности организма, повышению его чувствительности к токсическому действию вредных веществ. В том случае, когда реакции терморегулирования оказываются достаточными, чтобы предохранить организм от перегревания, токсическое действие вредных веществ или не изменяется, или оказывается даже ослабленным. Усиливается токсичность при температуре воздуха, вызывающей гипертермию.

        При повышении температуры также  наблюдается учащение и увеличение  минутного объема дыхания и  сердца, что способствует значительному ускорению абсорбции газо- и парообразных вредных веществ через верхние дыхательные пути и большому поступлению их в кровь.

      Накопление  некоторых веществ в организме  при перегревании может быть обусловлено  замедлением скорости их превращения, обезвреживания и выделения, связанных с нарушением метаболизма.

      Гипертермия и связанное с ней расширение кровеносных сосудов кожи могут  явиться причиной большого поступления  в организм многих промышленных токсикантов  при попадании их на неповрежденную кожу (у человека этому может способствовать, помимо гипертермии, повышенное потоотделение).

      Все сказанное позволяет считать, что  при одновременном воздействии  на организм химических веществ и  повышенной температуры окружающей среды имеет место суммирование их биологических эффектов, приводящее в итоге к более выраженной гипертермии и интоксикации по сравнению с изолированным действием каждого фактора в отдельности.

      Влажность воздуха. Результаты экспериментальных исследований и наблюдений в условиях производства показывают, что повышенная влажность воздуха усиливает раздражающий эффект оксидов азота вследствие большего образования при этих условиях капелек азотной и азотистой кислот, усиливает раздражающее действие на глаза сероводорода. Повышенная влажность воздуха значительно усиливает токсическое действие на организм фторидов. В наблюдениях на людях определили, что токсическое действие оксида углерода при повышенной влажности (но не при более высокой температуре) проявляется раньше и сильнее, чем при обычных условиях.

      Шум, вибрация, ультразвук. Исследования совместного действия шума и промышленных вредных веществ показали, что производственный шум усиливает токсический эффект и ускоряет его развитие.

      Усугубляющее  влияние на биологическое действие производственного шума оказывает оксид углерода.

      У рабочих нефтеперерабатывающих  заводов, подвергающихся совместному  воздействию шума (90-115 дБ при частоте 2500-6400 Гц) и нефтяных газов, сердечная  недостаточность развивалась чаще в молодом возрасте, чем у рабочих, подвергающихся их изолированному действию.

      Установлено усиление токсического действия свинца, пыли, металлического кобальта, кварцевой пыли под влиянием общей вибрации. Она может повышать токсический эффект дихлорэтана и оксида углерода. Комбинированное действие на организм работающих вредных веществ и низкочастотого ультразвука имеет место в различных отраслях промышленности. Ультразвук и этиловый спирт – одно из часто встречающихся сочетаний. Экспериментально доказано, что это сочетание оказывало более неблагоприятное влияние на функциональное состояние центральной системы, чем изолированное влияние каждого фактора в отдельности.  

       8. Тиоловые яды 
 

      Токсикология  тиоловых ядов, в первую очередь  металлов и мышьяка рассматривается  как ведущий раздел промышленной токсикологии. Тяжелые металлы и мышьяк широко распространены в природе, постоянно возрастает антропогенное загрязнение ими окружающей среды.