- введение в молекулу гидроксильной группы обычно ослабляет силу действия соединения в связи с увеличением его растворимости (так, например, спирты менее токсичны, чем соответствующие углеводороды);
- изменение характера действия (как правило, возрастание токсичности наблюдается при введении в молекулу атомов галогенов, метильных, амино- и нитрогрупп. Так, введение в молекулу органических соединений хлора и фтора придает им раздражающие свойства и, как правило, увеличивает их токсичность.
Выявленные некоторые взаимосвязи между
химическим составом веществ и их токсическими свойствами позволили подойти к
ориентировочной оценке степени токсичности новых веществ исходя из их
химического состава.
3.3 Зависимость
токсического эффекта от концентрации вещества и продолжительности его
воздействия
Факторами, в значительной степени влияющими на токсический эффект, являются концентрация вещества во вдыхаемом воздухе - чем выше концентрация, тем скорее может наступить отравление и продолжительность действия вещества.
Определенную роль играет непрерывность и прерывистость воздействия.
В отношении многих веществ, поступающих в организм через дыхательные пути, установлено, что сила токсического действия (R) находится в прямой зависимости от концентрации (c) и времени (t) воздействия вещества: R=ct.
Эта закономерность отражает зависимость эффекта от дозы, т.к. чем больше концентрация вещества в воздухе и продолжительнее действие, тем больше вещества поступает в организм.
Токсический эффект некоторых веществ существенно зависит от фактора времени. Другую группу составляют вещества, токсический эффект которых почти не зависит от времени и определяется концентрацией.
На производстве, как правило, не бывает постоянных концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны в течении всего рабочего дня. Они либо постепенно увеличиваются, снижаясь за обеденный перерыв, и вновь увеличиваются к концу рабочего дня, либо оказываются колеблющимися в зависимости от хода технологических процессов. Концентрация воздействующих веществ может колебаться от 0 до превышающих предельно допустимые, т. е. в таких случаях имеет место интермиттирующее воздействие вредных веществ.
Слово «интермиттирующее», в точном смысле подразумевающее «прерывистое», используется в токсикологии для обозначения действия концентраций вредного вещества, колеблющихся во времени.
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, однако, эффект
усиления зависит и от других причин. Главную роль при интермиттирующем действии
ядов играет сам факт колебаний концентраций в крови, а не накопление вещества.
В конечном итоге колебания интенсивностей химического фактора, как на высоком,
так и на низком уровне воздействия ведут к нарушению процессов адаптации.
3.4
Комбинированное действие вредных веществ
Человек в различных условиях современного промышленного производства все чаще подвергается воздействиям сложного комплекса неблагоприятных факторов.
Комбинированное действие вредных веществ - это одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления. Различают насколько видов комбинированного действия ядов:
. Аддитивное действие - феномен суммированных эффектов, индуцированных комбинированным воздействием. При этом суммарный эффект смеси равен сумме эффектов действующих компонентов.
. Потенцированное действие (синергизм) - усиление эффекта, действие больше, чем суммация.
. Антогонистическое действие - эффект комбинированного воздействия, менее ожидаемого при простой суммации.
. Независимое действие - комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого яда. Преобладает эффект наиболее токсического вещества.
Часто встречаются комбинации веществ с независимым действием (бензол и раздражающие газы, смесь взрывных газов и пылей в рудниках и т. п.). Потенцирование отмечено при совместном действии сернистого ангидрида и хлора, алкоголь повышает опасность отравлений анилином, ртутью, цианамидом кальция и другими производственными ядами.
Для гигиенической оценки воздушной среды при условии аддитивного действия ядов существуют формула:
/ПДК1 + C2/ПДК2 + C3/ПДК3 + … + Cn/ПДКn
≤
1
где С1, С2, … Сn - концентрации каждого вещества в воздухе мг/м3; ПДК1, ПДК2 … ПДКn - предельно допустимые концентрации этих веществ, мг/м3.
Наряду с комбинированным действием ядов возможно и комплексное воздействие вредных веществ, когда яды поступают в организм одновременно, но разными путями (через дыхательные пути с вдыхаемым воздухом, через желудок с пищей и водой, через кожные покровы). В связи с нарастающим загрязнением вредными веществами окружающей человека среды, значение этого пути поступления ядов возрастает.
Во многих случаях комбинированное действие двух
или нескольких вредных веществ более сильное, чем действие этих веществ в
отдельности. Например, окислы азота и углерод оказывают совместно более сильное
действие, чем каждое вещество в отдельности. Влажность воздуха или повышенная
температура усиливает действие многих токсических веществ.
3.5 Связь токсичности и
сочетанного воздействия химических и физических факторов производственной среды
Воздействие токсических веществ на организм человека в условиях производства не может быть изолированным от влияния других неблагоприятных факторов, таких, как высокая и низкая температура, повышенная, а иногда и пониженная влажность, вибрация и шум, различного рода излучения и др. При сочетанном воздействии вредных веществ 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. Выраженность токсического эффекта при сочетанном воздействии с повышенной температурой может зависеть от многих причин: от степени повышения температуры, пути поступления яда в организм, концентрации или дозы яда. К одной из основных причин следует отнести изменение функционально ленном потоотделении, изменение обмена веществ и ускорение многих биохимических процессов. Учащение дыхания и усиление кровообращения ведут к увеличения 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 рабочей зоны.
Усиление токсического действия при повышенной температуре воздуха отмечено в отношении многих летучих ядов: наркотиков, паров бензина, оксидов азота, паров ртути, оксида углерода, хлорофоса и др. 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.
При повышенной влажности воздуха может увеличиваться опасность отравления, в особенности раздражающими газами. Причина, по-видимому, в усилении процессов гидролиза, повышении задержки ядов на поверхности слизистых оболочек, изменении агрегатного состояния ядов. Растворение газов и образование мельчайших капелек кислот и щелочей способствует возрастанию раздражающего действия.
Изменение барометрического давления.
Возрастание токсического эффекта зарегистрировано как при повышенном, так и при пониженном барометрическом давлении. При повышенном давлении возрастание токсического действия происходит по двум причинам: во-первых, вследствие усиленного поступления яда, обусловленного ростом парциального давления газов и паров в альвеолярном воздухе и ускоренным переходом их в кровь; во-вторых, 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 пониженном давлении до 500 - 600 мм рт. ст. токсическое действие оксида углерода возрастает в результате того, что влияние яда усиливает отрицательные последствия гипоксии.
Шум и вибрация.
Производственный шум может усиливать токсический эффект. Это доказано для оксида углерода, стирола, крекинг - газа, нефтяных газов, аэрозоля, борной кислоты.
Промышленная вибрация аналогично шуму также может усиливать токсическое действие ядов. Например, пыль кобальта, кремниевые пыли, дихлорэтан, оксид углерода, эпоксидные смолы оказывают более выраженные действия при сочетании действия с вибрацией по сравнению с воздействием чистых ядов.
Лучистая энергия.
Известно об уменьшении токсического эффекта оксида углерода при УФ - облучении. Причина этого - ускорение диссоциации карбоксигемоглобина и более быстрое выведение оксида углерода из организма. Физическая нагрузка. Работающий человек соприкасается с промышленными ядами, как правило, выполняя одновременно большую или меньшую физическую работу. Физическая нагрузка, оказывающая мощное и разностороннее влияние на все органы и системы организма, не может не отразиться на условиях резорбции, распределения, превращения и выделения ядов, а в конечном итоге - на течение интоксикации.
Динамические физические нагрузки активизируют основные вегетативные системы жизнеобеспечения - дыхания и кровообращения, усиливают активность нервно-эндокринной системы, а также многие ферментативные процессы. Увеличение легочной вентиляции приводит к возрастанию общей дозы газообразных веществ и паров, проникающих в организм через дыхательные пути. В связи с этим увеличивается опасность отравления наркотиками, раздражающими парами и газами, токсическими пылями. Более быстрому распределению яда в организме способствует увеличение скорости кровотока и минутного объема сердца. Повышение функциональной активности печени, желез внутренней секреции, нервной системы и увеличение кровоснабжения в интенсивно работающих органах может сделать их более «доступными» к действию яда.
Усиление токсичности при физических нагрузках
отмечается при воздействии паров хлористого водорода, четыреххлористого
углерода, некоторых веществ антихолинэстеразного действия, свинца, оксида
углерода. Работа может влиять не только на «силу» действия яда, но и на
локализацию повреждения - порезы и параличи при ртутной и свинцовой
интоксикации развиваются в первую очередь на интенсивно работающей руке.
3.6 Факторы,
обусловленные биологическими особенностями организма и состоянием окружающей
среды
Влияние пола и возраста.
Влияние пола к формированию токсического эффекта не является однозначным. К некоторым ядам более чувствительны женщины, к другим - мужчины. Это в первую очередь обусловлено специфическими признаками поражения (влияние на гонады мужчин или женщин, эмбриотоксическим действием некоторых органических растворителей, например, бензола. Установлено, что во время беременности опасность отравления повышается и отмечается более тяжелое её течение. Некоторые яды, например, соединения бора, марганца, обладают избирательной токсичностью в отношении гонад мужского организма.
Влияние возраста на проявление токсического эффекта при воздействии на организм различных ядов не является одинаковым. Одни яды оказываются более токсичными для молодых, другие - для старых; токсический эффект третьих не зависит от возраста.
Реакция сформировавшегося (взрослого) организма на воздействие химических веществ определяется в основном характером яда, режимом воздействия и состоянием организма в данное время. Кроме того, важна еще и степень функциональной готовности различных органов и систем, в первую очередь, регуляторных, т. е. способность к поддержанию гомеостаза.
В период полового созревания гомеостатические возможности еще недостаточны, а регуляторные механизмы отличаются мобильностью. Молодой, еще не сформировавшийся организм не обладает нужным уровнем функциональной готовности к действию многих факторов внешней среды, что предопределяет его большую уязвимость. Известно, что в подростковом возрасте отмечается в большинстве случаев повышенная, примерно в 2 - 10 раз большая, чем у взрослых чувствительность к воздействию токсических промышленных веществ. В пожилом возрасте вновь ухудшается адаптационная способность. У старых людей отмечаются значительные нарушения компенсаторно-приспособительных процессов, регенеративной способности тканей, возможностей мобилизации резервов при стрессе, иммунологических реакций. Однако, снижение адаптационных возможностей с наступлением старости происходит постепенно и тем медленнее, чем выше был уровень развития приспособительных механизмов в течение предыдущих лет жизни. Индивидуальная чувствительность к ядам выражена довольно значительно и зависит от особенностей течения биохимических процессов у разных лиц (так называемая биохимическая индивидуальность). Как указывалось выше, в превращении ядов непосредственное участие принимает большая группа ферментов. Активность этих ферментных систем различна у разных лиц. Индивидуальная чувствительность определяется и состоянием здоровья. Например, 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 пылей. Снижению сопротивляемости способствуют хронические инфекции, например туберкулез.
На индивидуальную 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. Виды и источники
ионизирующего излучения. Дозы облучения. Нормирование ионизирующего излучения
.1 Основные типы
радиоактивных излучений
Основные типы радиоактивных излучений: альфа, бета, нейтронные (группа корпускулярных излучений), рентгеновские и гамма-излучения (группа волновых).
Корпускулярные излучения представляют собой потоки невидимых элементарных частиц, имеющих массу и диаметр. Волновые излучения имеют квантовую природу. Это электромагнитные волны в сверхкоротковолновом диапазоне.
Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, распространяющихся с начальной скоростью около 20 тыс. км/с. Их ионизирующая способность огромна, а так как на каждый акт ионизации тратится определенная энергия, то их проникающая способность незначительна: длина пробега в воздухе составляет 3-11 см, а в жидких и твердых средах - сотые доли миллиметра. Лист плотной бумаги полностью задерживает их. Надежной защитой от альфа-частиц является также одежда человека.
Поскольку альфа-излучение имеет наибольшую ионизирующую, но наименьшую проникающую способность, внешнее облучение альфа-частицами практически безвредно, но попадание их внутрь организма весьма опасно.
Бета-излучение - поток бета-частиц, которые в зависимости от энергии излучения могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света (300 тыс. км/с). Заряд бета-частиц меньше, а скорость больше, чем у альфа-частиц, поэтому они имеют меньшую ионизирующую, но большую проникающую способность. Длина пробега бета-частиц с высокой энергией составляет в воздухе до 20 м, воде и живых тканях - до 3 см, металле - до 1 см. На практике бета-частицы почти полностью поглощают оконные или автомобильные стекла и металлические экраны толщиной в несколько миллиметров. Одежда поглощает до 50 % бета-частиц.
При внешнем облучении организма на глубину около 1 мм проникает 20-25 % бета-частиц. Поэтому внешнее бета-облучение представляет серьезную опасность лишь при попадании радиоактивных веществ непосредственно на кожу (особенно на глаза) или же внутрь организма. Так, после Чернобыльской аварии наблюдались бета-ожоги ног за 50-100 км от АЭС (например, в г. Народичи Житомирской области). Поэтому местному населению не рекомендовалось ходить по земле босиком.
Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, скорость распространения которых достигает 20 тыс. км/с. Нейтроны образуются в зоне ядерного взрыва в результате цепной реакции деления тяжелых ядер урана - 235 или плутония - 239 и являются электрически нейтральными частицами. Под воздействием нейтронов находящиеся в почве атомы кремния, натрия, магния и др. становятся радиоактивными (наведенная радиация) и начинают излучать бета- и гамма-лучи. Так как нейтроны не имеют электрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. При ядерном взрыве большая часть нейтронов выделяется за короткий промежуток времени. Они легко проникают в живую ткань и захватываются ядрами ее атомов. Поэтому нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие при внешнем облучении. Лучшими защитными материалами от них являются; легкие водородсодержащие материалы: полиэтилен, парафин, вода и др.