Вредные вещества и предупреждение профессиональных заболеваний

     Состояние здоровья также имеет большое  значение. Например, лица с заболеваниями крови более чувствительны к действию кроветворных ядов, с нарушениями нервной системы — к действию нейротропных ядов, с заболеваниями легких — к действию раздражающих веществ и пылей. Снижению сопротивляемости организма способствуют хронические инфекции, а также беременность и климакс. Нельзя не учитывать состояние вегетативной нервной системы не только в силу регуляции многих процессов, на которые может повлиять вредное вещество, но и такой причины как усиленное поступление его в организм вследствие повышенной потливости и гипотермии кожных покровов. Индивидуальная чувствительность возрастает в случаях воздействия веществ, дающих аллергический эффект (соединения хрома, некоторые красители и др.). Учитывая это, лица страдающие определенными заболеваниями, не допускаются к работе в контакте с веществами, которые могут обострить течение их болезни или привести к более быстрому и тяжелому течению интоксикации.

     Метеорологические условия рабочей  среды оказывают влияние на терморегуляцию организма, что в свою очередь влечет за собой изменение восприимчивости организма к вредным веществам. Так, например, увеличение температуры воздуха выше нормы ведет к усиленному потоотделению, ускорению многих биохимических процессов и изменению веществ. Учащение дыхания и усиление кровообращения ведут к увеличению поступления вредных веществ в организм через органы дыхания. Расширение сосудов кожи и слизистых оболочек повышает скорость всасывания токсичных веществ через кожу и дыхательные пути. Высокая температура воздуха увеличивает летучесть многих веществ и повышает их концентрации в воздухе рабочей зоны. Усиление токсического действия при повышенных температурах воздуха отмечено в отношении многих летучих веществ: наркотиков, паров бензина, оксидов азота, паров ртути, оксида углерода. хлорофоса и др.

     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. 

Связь между строением  химических веществ  и токсичностью.  

     Исследование  связи между строением и токсичностью химических веществ приобретает особое значение в связи с синтезом и ежегодным внедрением в промышленность большого количества новых соединений.

     Хотя  установление строгой закономерности между этими факторами затруднено, однако можно считать, что для большинства химических веществ степень токсичности определяется их строением. Лучше всего изучена связь строения и токсичности органических соединений. Наличие и число гетероатомов, галогенов в алифатической цепи или ароматических ядрах, природа заместителей, изомерия цепи, природа и число кратных связей и т. п. — все это определяет степень токсичности органических соединений.

     Характерная особенность большинства органических соединений (предельных и непредельных углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов, кислот, сложных эфиров и т. п.)—связь токсичности со структурной изомерией, основанной на разветвлении углеродной цепи. Так, например, изомеры нормального бутана — изобутан, нормального пентана — изо- и тетраметилпентан менее токсичны. У всех органических соединений увеличение числа атомов в молекуле увеличивает число изомеров и, следовательно, снижает токсичность.

     Определенное  значение имеет пространственное положение  радикалов в молекуле вещества. Стерическая конфигурация определяет силу токсического действия изомера. Так, цис-изомеры более активны, чем транс-изомеры. Это связано с тем, что транс-форма более устойчива, чем цис-форма ввиду меньшего содержания энергии. Например, цис-форма малеиновой кислоты более токсична, чем транс-форма.

     Аналогично  и циклогексадикарбоновая кислота в цис-форме более активна, чем в транеCформе.

     При переходе молекул углеводородов  в ненасыщенное состояние их токсичность возрастает. Ингаляционная токсичность таких соединений изменяется в ряду: этан — этилен — ацетилен, что объясняется способностью этих соединений вступать в реакцию присоединения. Такая же закономерность наблюдается и у ароматических соединений; токсичность бензола выше, чем циклогексана. Токсичность непредельных моно- и дикарбоновых кислот выше, чем предельных.

     По  правилу Ричардсона, в гомологическом ряду сила наркотического действия возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Так, наркотическое действие усиливается от пентана (С₅Н₁₂) к октану, от метилового спирта (СН₃ОН) к аллиловому (СН₂ = СНСН₂ОН). Это правило верно для большой группы углеводородов, кроме углеводородов ароматического ряда.

     Характер  токсического действия органических соединений сильно меняется при введении в молекулу радикалов (метильных, этильных и др.), а также функциональных групп, таких как NH₂, —N0₂, —SОзН и др. Например, метилбензол (толуол) в противоположность бензолу при попадании в кровь способен увеличивать число лейкоцитов. Орто-, мета-, пара-ксилолы вызывают более глубокие изменения форменных элементов крови.

     Бензосульфокислоты обладают высокой общей токсичностью; увеличение — SO₃Н групп резко усиливает их токсичность (сильное прижигающее действие), что обусловлено высокой растворимостью их в воде и жирах. Обратным эффектом обладают ароматические нитросоединения. Как первичные, так и вторичные и третичные иитросоединения слаботоксичны.

     В то же время алифатические нитросоединения, напротив, обладают высокой токсичностью (например, нитрометан СНзNО₂), что связано с их высокой летучестью.

     Низшие  члены аминов R-NH₂ алифатического ряда обладают сильным раздражающим действием; у высших, с увеличением длины органического радикала токсичность падает. Это связано с тем, что алифатические амины более сильные основания, чем аммиак. Раздражающее действие ароматических аминов слабо выражено, но для них характерно взаимодействие с биосубстратом крови.

     Токсичность галогенопроизводных алканов и циклоалканов определяется в первую очередь заместителем. Из трех галогенопроизводных любого радикала RСl, RВг и RI наибольшей токсичностью обладают йодистые соединения. Соединения, содержащие три и более атома галогена у одного атома углерода, более токсичны (например, хлороформ более токсичен, чем хлористый метил).

     Токсичность галогенопроизводных сильно и характерно меняется в зависимости от природы связанного с галогеном органического радикала. Например, высокой токсичностью обладают те галогенопроизводные алканы, у которых атом галогена не связан непосредственно с одним из атомов углерода двойной связью (СН₂=СН—СН₂СL более токсичен, чем СН₂=СНСL); в ароматических галогенопроизводных наличие галогена в боковой цепи и его положение по отношению к бензольному ядру и определяет их токсичность. 

Механизм  токсического действия

Производственных  вредностей на организм человека

     Успехи  промышленной токсикологии позволяют  объяснить механизм токсического действия производственных вредностей, ответить на вопрос, как и почему последние вызывают поражение или отравление человеческого организма.

     Организм  человека представляет собой сложную  единую систему взаимосвязанных  органов и тканей, изменения в  которых оказывают влияние на весь организм в целом. Так, функции почти любого органа человека регулируются химическими веществами, образующимися, в частности, в щитовидной железе. Функции же щитовидной железы в свою очередь регулируются веществами, образующимися в гипофизе и т. д.

     Этот  интенсивный обмен веществ внутри организма, а также постоянный обмен его с внешней средой, является необходимым условием поддержания жизни любого живого существа. В обмене веществ между окружающей средой и организмом участвуют органы дыхания и пищеварения, через которые в организм поступают кислород и питательные вещества, и органы выделения, выводящие из организма шлаки.

     Наибольшую  опасность для организма представляет проникновение токсичных веществ через органы дыхания (ингаляционный путь). Это обусловлено тем, что слизистая оболочка дыхательных органов, начиная с полости рта, носа, глотки, обладает большой всасывающей способностью.

     Большая часть вредных веществ всасывается  через глубокие дыхательные пути — альвеолы легких, поверхность которых составляет около 130 м². Установлено, что около 95% отравлений происходит при проникновении вредных веществ через дыхательную поверхность легких, т. е. ингаляционным путем.

     Проникая  в организм, вредные вещества переносятся  кровью во все органы и ткани. Поэтому нарушение процессов обмена в каком-либо одном органе влечет за собой, как правило, нарушение ряда функций организма.

     Изменение состава строго определенных веществ, принимающих участие в нормальных процессах обмена здорового человека, не может не сказаться на обмене веществ в каком-либо органе, а следовательно, и на нормальном функционировании всего организма. Именно с этим и связано токсическое действие вредных веществ на организм человека. В зависимости от участка в цепи обмена веществ, в которых под действием того или иного токсичного соединения происходит нарушение нормальны* процессов, степень его токсичности оказывается большей или меньшей. Наиболее токсичными оказываются те химические соединения, которые воздействуют на более важные ферментные системы организма.

     Основу  всех процессов жизнедеятельности  любого организма составляют тысячи химических реакций, протекающих в его клетках с огромными скоростями. Содержащиеся в пищевых продуктах белки, жиры, углеводы при поступлении в организм последовательно расщепляются на все более простые соединения, которые затем используются организмом в своей жизнедеятельности.

     Высокие скорости процессов расщепления  веществ связаны с тем, что все они носят каталитический характер, причем роль катализаторов играют ферменты, обеспечивающие возможность самой жизни. Ни один процесс в организме не обходится без участия ферментов: так, внутриклеточное дыхание (поглощение кислорода и выделение диоксида углерода) регулируется группой ферментов, называемых оксидазами; в усвоении белков участвуют нротеназы, жиров — липазы, углеводородов — киназы и фосфатазы и т. д. Всего в организме человека содержится до 1000 различных ферментных систем, катализирующих разнообразные процессы. В то же время абсолютное количество каждого фермента в клетках организма крайне мало, поэтому выведение ферментов из строя достигается небольшими количествами токсичных соединеиий, воздействующими на эти ферменты и ингибирующими их.

     Для всех ферментов характерна высокая  специфичность действия, т. е. каждый фермент способен катализировать только определенный процесс. Незначительное изменение в строении или в условиях действия фермента приводит к потере их каталитической активности. Инактивирование ферментов при действии тех или иных химических соединений является следствием химической реакции, изменяющей строение фермента.

     Таким образом, токсичность тех или иных соединений проявляется в химическом взаимодействии между ними и ферментами, приводящем к торможению или прекращению ряда жизненных функций организма.

     Полное  инактивирование тех или иных ферментных систем вызывает общее поражение организма и в некоторых случаях. *его гибель.

     Именно  подобным образом действует большинство  вредных веществ, что позволяет  ввести их условную классификацию по токсическому действие на системы организма. Вредные вещества классифицируют по характеру токсического действия на организм человека (табл. 2).

     Эта классификация имеет свои достоинства  и недостатки, так как подчеркивает только одни определенные свойства вредных веществ и не учитывает или мало учитывает побочные, часто не менее важные свойства. Тем не менее предложенная классификация помогает быстро ориентироваться в характере.

     действия  и токсических свойствах веществ и определять способы обезвреживания их в организме.

     Как видно из таблицы, некоторые вредные  вещества имеют широкий диапазон вредного воздействия па организм и  дают несколько признаков отравления, что надо твердо помнить и учитывать  при работе с ними.

Таблица 2. Классификация вредных веществ 

Производственная  пыль 

     Производственные  пыли — это тонкодисперсные частицы, которые образуются при различных производственных процессах, как, например, при механическом измельчении твердых тел (дробление, размалывание, резание поверхностной обработке материалов (шлифование, полирование, ворсование и др.), транспортировании, перемешивании, упаковке измельченных материалов. Кроме того, пыли образуются при горении топлива и других различных химических процессах.

     В зависимости от происхождения принято  различать органические и неорганические пыли. К органическим относятся растительная и животная пыль, а также пыль некоторых синтетических веществ. К неорганическим относятся металлическая и минеральная (кварц, асбест, цемент и др.) пыли. Однако такая классификация пыли недостаточна для ее оценки с точки зрения гигиены. Для этой цели пользуются классификацией по ее дисперсности и способу образования и соответственно различают аэрозоли дезинтеграции и аэрозоли конденсации.