Мищенко, Тищенко - БЖД

141

пыли, паров и газов, и которые выполняют одну из главных функций жизнеобеспечения человека – снабжение кислородом мозга, ЦНС и всего организма в целом.

Большая поверхность (при среднем растяжении достигает90100 м2) легочных альвеол (маленьких легочных пузырьков на концах тон-

чайших бронхов) куда с воздухом поступают вещества и малая толщина альвеолярных мембран (колеблется в пределах 0,001-0,004 мм) на основе законов диффузии (вследствие разницы парциального давления в альвео-

лярном воздухе и крови) создают благоприятные условия для их проникновения (сорбции) в кровь. Кровь быстро перемещает вещества по всему организму, где они вызывают нарушение физико-химической структуры и коллоидного состояния клеток тканей, обменных процессов, физиологических функций органов и систем. Для предупреждения этих неблагоприятных последствий необходимо, чтобы состав воздуха рабочей зоны отвечал санитарно-гигиеническим требованиям.

–через желудочно-кишечный тракт – 2 %; вещества поступают с загрязненных рук или при заглатывании веществ из воздуха при ихза держке на слизистых оболочках носоглотки и полости рта, что в производстве наблюдается сравнительно редко. В желудочно-кишечном тракте по сравнению с легкими условия всасывания затруднены, так как поверхность тракта относительно мала и имеет место избирательный характер всасывания. Легко всасываются вещества хорошо растворимые в воде и липидах

(полутвердых воскообразных веществах растительного и животного происхождения близких к жирам). Всасывание происходит главным образом в тонких кишках и в незначительной степени в желудке, кислая среда которого может изменить химические вещества в неблагоприятную сторону для организма сторону. Большая часть веществ, всосавшись через же- лудочно-кишечную стенку, поступает в печень, где они задерживаются и обезвреживаются. Так соединения свинца плохо растворимые в воде, но хорошо растворимые в желудочном соке легко всасываются.

–через кожу – 3 %, (эпидермис, потовые и сальные железы, волося-

ные мешочки) могут проникать хорошо растворимые в воде и липоидах,

т. е. неэлектролиты (углеводороды ароматического и жирного ряда, их производные, металлорганические соединения и др.), тогда как электролиты (вещества диссоциирующиеся на ионы) через кожу не проникают.

Количество веществ, которое может проникнуть через кожу, находится

впрямой зависимости от их растворимости в воде, величины поверхности соприкосновения с кожей и скорости кровотока в .нейСледовательно, в условиях высокой температуры воздуха, когда скорость кровообращения в коже усиливается, количество отравлений через кожу нитропродуктами бензола увеличивается. Вещества (бензин) с малым коэффициентом распределе-

нием (отношение концентрации паров в артериальной крови к их концен-

трации в альвеолярном воздухе) не способны вызвать отравления через кожу,

142

так как быстро удаляются из организма через легкие.

Большое значение для поступления ядов через кожу имеет консистенция и летучесть вещества. Жидкие летучие вещества с большой летучестью быстро испаряются с поверхности кожи и в организм не попадают. Они могут в основном вызвать отравление через кожу, если входят в состав мазей, паст, клеев, задерживающихся длительное время на коже.

Твердые и кристаллические вещества всасываются через кожу медленно и могут вызвать отравление. Наибольшую опасность в этом отношении представляют малолетучие вещества маслянистой консистенции(анилин, нитробензол и др.), которые хорошо проникают через кожу и длительное время на ней задерживаются.

По распределению в тканях и поступлению в клетки вещества можно разделить на неэлектролиты и электролиты.

Неэлектролиты – вещества, которые растворяются в жирах и липоидах, т. е. чем больше его растворимость в них, тем в большем количестве и скорее они проникают в клетки, оболочки которых богаты липоидами. Для веществ данной группы барьеров в организме нет, а их распределение определяется в основном условиями кровоснабжения тканей и органов.

Так, например, мозг, содержащий много липоидов и имеющий богатую кровеносную систему, насыщается анилином очень быстро, в то время как околопочечный жир, имеющий слабое кровоснабжение, насыщается очень медленно. Интенсивность удаления неэлектролитов из тканей также зависит в основном от кровоснабжения, т.е. после прекращения поступления яда в организм быстрее всего освобождаются от него органы и ткани, богатые кровеносными сосудами и, в конце концов, они распределяются во всех тканях равномерно.

Электролиты – вещества с ограниченной способностью проникновения в клетку, которая как полагают, зависит от заряда поверхностного слоя. Если поверхность клетки заряжена отрицательно, она не пропускает анионы, а при положительном заряде– катионы. Распределение накопленных электролитов в тканях неравномерно и особенностью их распределения является, прежде всего, способность быстро удаляться из крови и накапливаться (депонироваться) в отдельных органах. Свинец накапливается в костях, затем печени, почках и мышцах, а через 16 дней после прекращения его поступления в организм, весь переходит в кости. Фтор накапливается в костях, зубах и в небольшом количестве в печени и коже.

Марганец в основном в печени и в небольшом количестве в костях и сердце, еще меньше – в мозге и почках. Ртуть – в выделительных органах

(почках и толстом кишечнике).

В организме человека органические, неорганические и элементорганические вещества в ходе химических реакций окисления, восстановления, гидролиза, расщепления, метилирования в большей части превращаются в менее токсичные продукты, которые в силу большей полярности(имеют

143

меньшую силу действия или меньшую способность проникать в клетки тка-

ней) и вследствие большей растворимости быстрее выводятся из организма. Но результатом превращений могут быть и более токсичные вещества, так метиловый спирт окисляется до муравьиной кислоты, метилацетат гидролизуется и расщепляется на метиловый спирт и уксусную кислоту.

Из органических веществ не подвергаются превращениям химически инертные вещества, такие как бензин, бензол и ряд других летучих -ве ществ, которые быстро сорбируются в организме и в последующем выделяются в неизменном виде. Характерной особенностью неорганических веществ является способность откладываться в каком-либо органе, чаще всего в костях: свинец в виде трифосфатсвинца, фтор в виде известковых соединений. Хотя некоторые из них могут окисляться: нитриты – в нитраты, мышьяковистая кислота – в мышьяковую, сульфиды – в сульфаты, а цианистые соединения превращаются в роданистые.

Как видим, знание процессов превращения веществ в организме позволяет влиять на эти процессы, ускоряя их обезвреживание.

При существенной роли нервной регуляции основную роль в процессах обезвреживания веществ играет печень, а выделение веществ из организма осуществляется через желудочно-кишечный тракт, потовые и сальные железы кожи, легкие и почки.

Плохо растворимые в воде вещества, такие как тяжелые металлы

(свинец и ртуть, а также марганец и мышьяк) в основном выделяются через желудочно-кишечный тракт, а хорошо растворимые вещества и продукты их превращений в организме выделяются через почки.

Растворимые в жирах вещества(ртуть, медь, мышьяк, сероводород

и др.) выделяются сальными железами, а такие как спирт, хлороформ и бензол выделяется вместе с молоком через молочные железы.

Органические соединения алифатического и ароматического рядов выделяются в неизменном виде через легкие и частично после физикохимических превращений через желудочно-кишечный тракт и почки.

Через легкие быстро выводятся летучие вещества(бензин, бензол, хлороформ и этиловый эфир), медленно или вообще не изменяющиеся в организме, а спирты, ацетон и сложные эфиры – медленно. Скорость выведения веществ из организма зависит от коэффициента растворимости(коэффициента распределения) в крови, чем он меньше, тем быстрее выделяется вещество.

Определенную роль в относительном обезвреживании ядов играет депонирование (временный путь уменьшения их содержания в крови) в тех или иных органах, откуда они могут вновь поступать в кровь, вызывая обострение хронического отравления. Так кадмий, свинец часто депонируются в костях, печени, почках, а ряд веществ – в нервных тканях.

Баланс ядов в организме (соотношение между поступлением и его

выделением или превращением) имеет существенное значение. Если выде-

144

ление или превращение происходит медленнее, чем поступление веществ, то они будет накапливаться (кумулироваться) и длительно воздействовать на организм. Типичными представителями такие веществ являются тяжелые металлы – ртуть, свинец, а также фтор.

Хорошо растворимые в воде и крови неэлектролиты медленно сорбируются в организме и еще медленнее выделяются(метиловый спирт), в отличие от летучих органических веществ(бензол и бензин), которые быстро сорбируются и в последующем, не накапливаясь, выводятся из организма.

Классификация и физико-химические свойства пылей. Воздуш-

ная среда представляет собой гетерогенную или гомогенную газовую систему. Чаще это двухфазные аэродисперсные системы(газовзвеси и аэрозоли), в которых дискретной (дисперсной) фазой являются мелкораздробленные твердые или жидкие вещества, а сплошной (дисперсионной) фазой является газ или смесь газов.

Газовзвесь – аэродисперсная система, содержащая твердые частицы или капли жидкости размером >100 мкм. Аэрозоль – аэродисперсная система, содержащая твердые частицы или капли жидкости размером <100мкм.

Классификация аэрозолей в зависимости от агрегатного состояния и размеров дисперсной фазы, а также типы оборудования ее выделения из аэродисперсных систем приведена на рис. 4.2 [5]. В зависимости от агрегатного состояния и размеров дисперсной фазы различают:

– собственно аэрозоли – размер частиц или капель от0,01 до

0,1 мкм;

–дымы содержат частицы или капли размером до0,5 мкм, а точнее ультрамикроскопические от 0,001 до 0,1 мкм, образующиеся при неполном сгорании топлива, объемной конденсации перенасыщенных паров (напри-

мер, плавка, резка и сварка металлов, рафинирование низкоплавких свинца,

мышьяка, бериллия, кадмия и цинка), фотохимических и химических реакциях некоторых веществ;

–туманы содержат капли размером 0,2-5 мкм (в среднем 0,2-1 мкм), образующиеся при объемной конденсации перенасыщенных паров, диспергировании жидкостей или перегонке, возгонке, сжигании, кальцинировании и конденсации кислот, окисей.

–пыли содержат твердые частицы размером1-150 мкм, образую-

щиеся в результате природных(эрозия горных пород и почвы, лесные и степные пожары, испарение морской воды) и искусственных (антропо-

генных) процессов бурения, дробления и размалывания горных пород, транспортирования и перемешивания руд и сыпучих материалов, механической обработки металлов, древесины и других материалов. В инженерной практике пылью называют твердые частицы, находящиеся во взвешенном (аэрозоль) и осевшем (аэрогель) состоянии.

145

Рис. 4.2. Классификация гетерогенных систем (аэрозолей) по Франку

Антропогенные пыли, образующиеся в процессе обработки и сгорания различных материалов, истирания (дорог и тротуаров) и разрушения (домов, строений и транспорта) являются сложной смесью органических и неорганических частиц.

К естественной пыли относят частицы космического и земного

происхождения. По данным NASA (Национальный консультативный ко-

митет по воздухоплаванию США) из межпланетного пространства на поверхность планеты выпадает до10 тыс. тонн «каменных» и «железных» частиц размером от 0,05 до многих десятков микрон. «Каменные» частицы

146

преимущественно содержат магний, натрий, кремний, калий, кальций, титан или хром, а «железные» – железо, кобальт и никель.

Кземной пыли относят частицы неорганических и органических веществ. Неорганическая пыль – это минеральные (кварцевые, силикатные, угольные) и металлические частицы. Типичным примером неорганических пылей являются мелкие частицы, образующиеся в пустынях, при вулканических извержениях и переносимые ветром на расстояние2-3 тыс. км от места их образования. В период сильных песчаных бурь или мощных извержений вулканов в воздух поднимается до1 млн. тонн частиц, что иногда приводит к уникальным природным явлениям:

– «кровавые дожди», имевшие место во Франции и других районах Европы, где на землю вместе с жидкими осадками хлынул поток красноватого песка, поднятого смерчами в Сахаре;

– «сухой туман», стоявший в течение трех месяцев1873 года над всей Европой в результате деятельности вулканов Исландии, извержения Кракатау в 1883 г и Катмай (Аляска) в 1903 г, сопровождавшихся образованием облаков пепла, наблюдаемых в различных частях планеты.

Корганической пыли относятся частицы, образующиеся при истирании шерсти, меха и волос(животная), растений и цветочная пыльца (растительная), а также частицы истирания микроорганизмов(губки, пле-

сени) и их выделения (микробиологическая).

Растительные пыли – являются причиной ряда аллергических заболеваний различной степени тяжести. По данным Ж. Детри (Франция) в США число болеющих пылевым ринитом пыльцевого происхождения достигает 3 млн. человек.

Морская пыль (кристаллы морских солей) образуется в нижних слоях атмосферы над океаном при испарении влаги, больших волнах и штормах.

Естественные источники загрязнения носят распределенный или стихийный кратковременный характер и мало влияют на общий уровень загрязнения воздушной среды.

Для характеристики пыли необходимо знать ее физико-химические и механические свойства, из которых наиболее важными являются: дисперсность, плотность, форма, электрозаряженность, взрываемость, растворимость, слипаемость (способность к коагуляции) и адгезия, а также влияние звуковых и ультразвуковых волн на частицы.

С гигиенической точки зрения важным качественным показателем пылей является дисперсный состав, характеризующий долю частиц любого размера по массе, объему и количеству от их общего содержания в воздушной среде. Согласно рекомендациям по проектированию очистки воздуха от пыли

всистемах вытяжной вентиляции выделяют следующие группы пылей:

·очень крупнодисперсная – размер частиц >150 мкм;

·крупнодисперсная – размер частиц от40 до 150 мкм (кормовые

147

дрожжи, моющие синтетические средства, мелкозернистый песок для строительных растворов).

·среднедисперсная – частицы размером от 10 до 40 мкм (белковови-

таминные концентраты, цемент); ·мелкодисперсная (микроскопическая) – размер частиц от 1 до

10 мкм (сахарная пудра, крахмал, порошок какао, кварц молотый пылевидный);

·очень мелкодисперсная (ультрамикроскопическая) – размер частиц

<1 мкм.

Длительное воздействие пылевых частиц первых трех групп вызывает раздражение бронхов, сопровождаемое появлением кашля, и является одной из основных причин развития пылевого бронхита.

Основные факторы, определяющие степень вредности действия пыли на организм человека приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Факторы определяющие степень вредности пыли

Фактор	Классификация
1. Происхождение	Органические пыли
	- естественная (растительная, шерстяная, древесная);
	- искусственная (пыль пластмасс, резины, смол).
	Неорганические пыли
	- металлическая (железная, цинковая, алюминиевая);

-минеральная (кварцевая, цементная, асбестовая).

Смешанные пыли

-пыль, образованная в производственных помещениях;

-дорожная пыль.

2.Химический состав - инертная (хлопковая, древесная);

-агрессивная (известковая, сода, карбид кальция);

-ядовитая (свинец, силен, ртуть и т. д.).

3.Степень дисперсности - очень крупнодисперсна (размер частиц более150

(измельчения)	мкм)
	- крупнодисперсная (размер частиц от 40 до 150 мкм)
	- среднедисперсная (размер частиц от 10 до 40 мкм)
	- мелкодисперсная или микроскопическая(размер ча-
	стиц от 1 до 10 мкм) (наиболее опасная);
	- очень мелкодисперсная ультрамикроскопическая или
	очень мелкая (размер частиц менее 1 мкм).
4.Формой частиц	- округлой формы;
	- овальные;
	- неправильной формы;
	- игольчатые (наиболее опасные).
5. Плотностью частиц	-
6. Электрическими и маг-	-
нитными свойствами
частиц

148

Наибольшей фиброгенной активностью обладают мелкодисперс-

ные частицы размером до 5 мкм и особенно 1-2 мкм, так как, не задерживаясь в верхних дыхательных путях, проникают в альвеолы легких, где оседают. Следствием накопления пыли в легких является развитие одного из тяжелых профессиональных заболеваний пневмокониоза – стадийного прогрессирующего процесса формирования фиброза с комплексом воспалительных и компенсаторно-приспособительных реакций в бронхах и легочной ткани. Результатом этих изменений является дыхательная, в поздних тяжелых стадиях заболевания – сердечная недостаточность.

Более крупные (5-10 мкм) частицы проникают в альвеолы здорового человека в небольшом количестве (несколько процентов от ингалируемых частиц), однако они гораздо медленнее выводятся из легких. Наименьшее отложение в альвеолярной ткани характерно для частиц размером менее

0,5 мкм.

При вдыхании в легких человека задерживаются частицы пыли размером от 0,2 до 7 мкм. Размер частиц определяется скоростью осаждения пыли и возможностью проникновения в организм человека. Так, пыль размером менее 0,25 мкм, находясь в воздухе во взвешенном состоянии, очень глубоко проникает в дыхательные пути, но и быстро удаляется при выдохе воздуха. Пыль более 10 мкм – это тяжелая пыль, которая быстро оседает и опасна в основном как раздражитель. Большую опасность представляет микроскопическая пыль, она оказывает раздражающее действие на кожу, слизистую оболочку и одновременно проникает внутрь, оседая в легких.

Заболевания, вызванные действием пыли [1, 13, 22]:

1.Заболевание органов зрения (конъюнктивиты);

2.Заболевания кожных покровов (дерматиты, экземы, псориазы);

3.Заболевания верхних дыхательных путей (могут вызвать развитие одышки и развитие астмы);

4.Заболевания нижних дыхательных путей – легких называются пы-

левым бронхитом и пневмокониозами. В зависимости от природы пыли пневмокониозы могут быть различных видов:

Силикоз – наиболее частая и характерная форма, развивающаяся при действии пыли диоксида кремния SiO;

Силикатоз – возникает при вдыхании пыли солей кремниевой кислоты; Асбестоз – одна из агрессивных форм силикатоза, может привести к

фиброзу и флакоцитозу легких, к серьезным нарушениям нервной и сосудистой системы, к силикотуберкулезу и к развитию рака легких;

Антракоз – при вдыхании угольной пыли; Цементоз – при вдыхании цементной пыли;

Металлоканиоз – при вдыхании металлической пыли.

Вещества, воздействующие на легкие, не обладают выраженной токсичностью, для этих веществ характерен фиброгенный эффект действия. Аэрозоли угля, сажи, кокса, алмазов, пыли животного и растительного проис-

149

хождения, пыли металлов и других веществ, попадая в органы дыхания, вызывают повреждение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, и задерживаясь в легких, вызывают воспаление (фиброзу) легочной ткани.

Несмотря на то, что значительная часть вдыхаемой пыли выделяется обратно при чихании и кашле, принято считать, что около 50 % частиц достигает легких и там задерживается. Вне зависимости от физикохимических свойств частицы всех видов вначале оказывают механическое действие на легочную ткань, реагирующую на них, как на инородное тело.

Вначале клетки легких поглощают пылевые частицы, а затем клетки, поглотившие частицы пыли (называемые пылевыми клетками), стремятся удалить их из легких. В дальнейшем в зависимости от агрессивности пыли процессы могут протекать в направлении образования патологической соединительной ткани (фиброз легких) или развития неспецифических пато-

логических процессов (воспаления легких, туберкулеза легких, рака легких и

др.). Пылевая патология является в основном легочной и известна в видепылевого бронхита или профессионального заболевания легких – пневмокониоза (от латинских слов pneumon – легкие и conia – пыль), по частоте занимающих среди профессиональных заболеваний в России второе место.

Силикоз наиболее распространенный и тяжело протекающий вид пневмокониоза, развивающийся при длительном воздействии пыли с вы-

соким содержанием свободного диоксида кремния(кварцевая пыль).

Представляет собой хроническое заболевание, выражающееся в постепенной атрофии мерцательного эпителия дыхательных путей, что ведет к резкому снижению естественного выделения пыли из органов дыхания и способствует ее накоплению в альвеолах. Определенную роль играет механическое, а также токсико-химическое повреждение легочной ткани, но активность пыли зависит главным образом от кристаллической структуры и способности кристаллов адсорбировать белки, что связано с наличием на их поверхности силанольных( SiOH ) групп. Это обусловливает большую гибель фагоцитов с высвобождением веществ липопротеидной природы (антигенов) и образованием антител, вступающих в реакцию преципитации, лежащую в основе формирования силикотического узелка. Тяжесть и темп его развития различен и находится в прямой зависимости от агрессив-

ности вдыхаемой пыли(концентрация пыли, содержание в ней свободной двуокиси кремния), дисперсности, длительности воздействия и индивидуальных особенностей организма. Наиболее агрессивны частицы размером 1-2 мкм, способные проникать в глубокие разветвления бронхиального дерева, где задерживаются в легочной паренхиме. Данное заболевание чаще всего встречается у рабочих рудников (бурильщики, забойщики, крепильщики и др.), литейных цехов (пескоструйщики, обрубщики, стерженщики и др.), произ-

водств огнеупорных материалов и керамических изделий.

Силикатозы обусловлены вдыханием частиц широко распространенных в природе минералов – силикатов, содержащих связанную с дру-

150

гими элементами (магний, кальций, железо, алюминий и др.) двуокись кремния (соль кремниевой кислоты). В эту группу пневмокониозов входят

асбестоз, талькоз, цементоз, пневмокониоз от пыли слюды и др., разви-

вающиеся в процессе работы, связанной с добычей, производством, а также обработкой и применением силикатов.

Наиболее частой и агрессивной формой силикатоза являетсяасбестоз, развивающийся при длительном вдыхании (от 5 до 10 лет) асбесто-

вых волокон у рабочих, занятых в строительной, авиационной, машино- и судостроительной промышленности (производство шифера, тормозных лент, асбестовых набивок, фанеры и труб). Существенную роль в его раз-

витии наряду с механическим повреждением легочной ткани играет и химическое действие асбестовых волокон, вызывающих развитие фиброза легких и нарушение функции сердечно-сосудистой и нервной систем.

Из известных форм силикатоза относительно доброкачественной формой является талькоз, который в отличие от асбестоза, реже сопровождается синдромом бронхита, менее склонен к прогрессированию. Однако талькоз, вызываемый косметической пудрой, протекает тяжелее.

Воздействие пыли некоторых металлов вызывает развитиеметаллокониозов: например, частицы бериллия – бериллиоз, алюминия – алюми-

ноз (характерно наличие диффузного фиброза), бария – баритоз, железо-

содержащие – сидероз и т. д. Пневмокониозы, развивающиеся вследствие накопления рентгеноконтрастной пыли (железа, олова, бария) отличаются умеренной фиброзной реакцией, наиболее доброкачественным течением, не прогрессируют и если исключено токсическое воздействие данных металлов, то за счет самоочищения легких частиц пыли возможна регрессия процесса.

При некоторых металлокониозах преобладает токсическое и аллергическое действие пыли с вторичной фиброзной реакцией иногда с тяжелым прогрессирующим течением. Бериллиоз может проявляться различ-

ными клиническими формами (острым пневмонитом, диффузным бронхиолитом, гранупематозом легких, диффузным прогрессирующим пневмосклерозом).

Карбокониозы характеризуются развитием умеренно выраженного мелкоочагового фиброза легких, являющегося результатом воздействия углеродсодержащей пыли (уголь, графит, сажа).

Антракоз – карбокониоз, развивающийся исподволь у рабочих стажем работы 15-20 лет в условиях воздействия угольной пыли, шахтеров, работающих на выемке угля, рабочих обогатительных фабрик и некоторых других производств. Течение благоприятнее, чем при силикозе, фиброзный процесс в легких протекает по типу диффузного склероза.

Вдыхание смешанной пыли угля и породы, содержащей двуокись кремния, вызывает антракосиликоз – более тяжелая форма пневмокониоза, характеризующаяся прогрессирующим развитием фиброза, клиническая