Раздел 2.3. Загрязнение воздуха производственной среды

2.3.1. Влияние вредных веществ на организм человека

2.3.1. Влияние вредных веществ на организм человека

Основной причиной загрязнения атмосферного воздуха является резко углубляющееся противоречие между интенсификацией производства во всех отраслях промышленности и медленной разработкой и внедрением прогрессивной безотходной технологии и современного оборудования по очистке.  Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сделала заключение, что загрязнение воздуха имеет место в тех случаях, когда загрязняющее воздух вещество или несколько загрязняющих воздух веществ присутствуют в атмосфере в таком количестве и в течение такого времени, что они причиняют вред или могут способствовать причинению вреда людям, растениям, животным и имуществу или могут нанести не поддающийся учету ущерб здоровью и имуществу человека. Особенно сложное положение наблюдается в крупных промышленных регионах и городах с высокой концентрацией промышленности. Загрязнение атмосферы и снижение содержания кислорода ведут к глобальным изменениям на нашей планете. К химическим факторам рабочей среды относят естественный (природный) состав воздуха и вредные его примеси – производственные примеси, продукты сгорания, пиролиза, бытовые газы, выделения из синтетических материалов и др. По рекомендациям Союза немецких инженеров (VDI) чистый воздух имеет следующий состав: 20,93% - кислорода, 78,10% - азота, 0,93% – инертные газы, 0,03-0,04% - диоксида углерода. В процессе производственной деятельности в воздушной среде рабочего места (зоны) процентное соотношение может изменяться. Каждый компонент из составляющих газов воздуха играет существенную роль в жизнедеятельности человека. Азот(N₂) – газ без цвета, вкуса, запаха, химически инертен. Удельный вес относительно воздуха 0,97г/см³. Азот необходим для жизнедеятельности человека, так как входит в состав белков. Кислород (О₂) – газ без цвета, вкуса и запаха. Удельный вес при температуре 0⁰С и 101324,7Па/760 мм ртутного столба воздуха 1,11г/см³. При дыхании человек поглощает примерно 1/5 всего кислорода, содержащегося в воздухе. Выдыхаемый воздух содержит, около 17%О₂ и до 4% СО₂.  При содержании кислорода в воздухе до 17% у человека наступает одышка и усиливается сердцебиение, а при 12% атмосфера рабочего пространства становится смертельно опасной, человек выдерживает такое состояние 0,5 часа. Признаком недостатка кислорода в воздухе является головокружение, тошнота, головная боль (например, при нахождении высоко в горах). При кислородном голодании, когда в воздухе содержится 11-13% кислорода, наблюдается уменьшение способности глаз различать цвета, снижается острота зрения и т.д.  Если же содержание кислорода падает до 7-8% по сравнению с обычным содержанием 21%, развиваются очень опасные для жизни человека явления – удушье, снижение температуры тела и т.д. Особенно чувствительна к кислородному голоданию нервная система, поскольку кора головного мозга потребляет в 30 раз больше кислорода, чем другие органы человека. Углекислый газ (СО₂) – газ без цвета, со слабокислым запахом. Оказывает наркотическое воздействие при больших концентрациях, удельный вес его 1,52г/см³. Растворимость в воде при 0⁰С -180% по объему, в то время как при тех же условиях О₂ имеет растворимость 5%; N₂ – 2%. Газ химически инертен. При небольших концентрациях в воздухе до 1% он стимулирует дыхание (ускоряет).  При 6% появляется одышка, слабость, при 10% возможно обморочное состояние, а при 20-25% - смертельное отравление. Взрослый человек в обычных условиях при легкой физической работе выделяет 22,6 л. в час, а при тяжелой физической работе 40 л. СО₂ в час. Кроме изменения состава воздуха в воздушную среду (рабочей зоны помещения) могут выделяться вредные примеси в виде пыли, аэрозолей. Наличие вредных примесей может привести к острому отравлению, и даже смерти при попадании в организм человека больших доз за короткий промежуток времени, или вызвать профессиональные заболевания при попадании в организм человека малых доз вредных веществ в течение длительного времени. Окись углерода (СО) – очень опасный газ, называемый еще угарным газом, не имеет цвета, запаха, вкуса, удельный вес 0,97г/см³, почти не растворим в воде. В 1000 объемах воды растворяется 3 объемами СО. Физическое воздействие на человека основано на том, что гемоглобин крови в 250-300 раз легче соединяется с окисью углерода, чем с кислородом.  Поэтому при вдыхании воздуха содержащего СО, кровь насыщается газом и теряет способность усваивать кислород, что приводит к смерти. Реакция между кислородом, окисью углерода и гемоглобином крови Н_в обратная и может быть выражена следующим уравнением: Н_В О₂ + СО = СОН_В + О₂ В мире не существует абсолютно безопасных веществ. Как отмечал древнегреческий целитель Авиценна: «Любое вещество может быть в определенных концентрациях лечебным, а при больших значениях и накоплениях в организме быть ядом». Весьма опасными являются вещества: сероводород (при наличии в легких более 1мг/м³ Н₂S наступает мгновенная смерть); хлор (вызывает раздражение и спазмы дыхательных органов, изменение в работе сердца и сосудистых центров); ацетон (наркотически действует на центральную нервную систему, гипофиз, влияет на умственную деятельность, при больших концентрациях приводит к потере сознания);  свинец (накопление в организме ведет к изменению состава крови, приостанавливает работу и интеллектуальное развитие); ртуть (вызывает психические расстройства и нарушение координации движений, накапливается в почках и печени, вызывает общее отравление организма) и др. Токсичностью называется способность химических веществ оказывать вредное воздействие на организм человека. Отравления, вызываемые действием токсичных веществ, разделяются на острые и хронические. Острое отравление возникает при попадании в организм больших доз ядовитого вещества и характеризуется быстрым появлением признаков отравления и в отдельных случаях смертельным исходом. Хроническое отравление развивается постепенно, в течение длительного воздействия малых доз, характеризуется стойкостью вызванных ядом изменений в организме. В результате хронических отравлений появляются профессиональные заболевания. Все химические вещества в определенных условиях могут оказывать общее действие на организм человека, вызывать изменения в различных системах и органах. Они попадают через дыхательные пути, пищеварительный аппарат, кожу и слизистые оболочки.  Первый путь. Большинство промышленных ядов попадают через органы дыхания и всасываются альвеолами легких. Поверхность верхних участков дыхательных путей обладает чувствительным эпителием, что вызывает реакции раздражения в организме. Необходимо соблюдать правильный режим дыхания в производственных условиях: дышать с закрытым ртом, применять средства индивидуальной защиты. Второй путь. Отравление (через пищеварительный тракт) происходит при глотании, во время питания и дыхания, а также при занесении ядов в полость рта загрязненными руками и при курении. Третий путь. Происходит через кожный покров. Вещества нейтрализуют защитный кожный жировой слой и открывают путь для проникновения ядов, например, бензин, ксилол, толуол, скипидар, известь. Все эти вещества сами растворяются в жировом слое и проникают в организм. Все химические вещества в определенных условиях могут оказывать общее действие на организм или вызывать изменения в определенных системах и органах. По физиологическому воздействию на организм человека вещества подразделяются на: раздражающие - вещества, вызывающие прижигающие действие и раздражающие с преобладающими изменениями кожи и слизистых оболочек. Сюда относятся все концентрированные кислоты и щелочи, из которых наиболее резким действием обладает HCl, H₂SO₄, КОН, Na OH, аммиак, гашеная известь и др; удушающие – вещества, раздражающие органы дыхания Cl₂; SO₂; SO₃, окислы азота, фосген, аммиак. Вещества, растворимые в воде, а, следовательно, и в слизи, покрывающей верхние дыхательные пути, поражают верхний отдел дыхательного тракта и приводят к возникновению ларингита, трахеита, бронхита и так далее, в зависимости от концентрации и времени контакта с токсичными веществами.  Газы, труднорастворимые в воде, не задерживаются влагой слизи, достигают в больших концентрациях нижележащих отрезков дыхательных путей – и обусловливают развитие пневмонии и отек легких; действующие на кровь - а) вещества (бензол, ксилол, толуол) вызывающие изменение костномозгового кроветворения, сопровождающееся понижением содержания в крови лейкоцитов, эритроцитов. б) вещества (мышьяковистый водород, фенилгидразин, свинец), которые, проникая в кровь, вызывают разрушение и гибель красных кровяных телец (гемолиз). Это ведет к быстрому развитию лейкемии. в) химические вещества, которые переводят гемоглобин в ненормальные, патологические пигменты (например: бензол, окись углерода), при отравлении которыми нарушается баланс кислорода в организме, развивается кислородное голодание; яды, действующие на нервную систему (бензол, бензин, метиловый спирт, анилин, нитробензол); ферментные яды. Все обменные и окислительные процессы в организме происходят при участии ферментов. К химическим веществам, изменяющим и подавляющим функцию жизненно важных ферментов, относятся: синильная кислота, H₂S и др.; канцерогенные вещества (свинец, асбест, никотин и др.). Их накопление в организме человека ведет к образованию добро- и злокачественных опухолей. Согласно ГОСТ 12.0.003-74 по характеру влияния химических веществ на организм человека они подразделяются: - общетоксического действия, вызывающего отравление всего организма (ртуть, оксид углерода, и др.); - раздражающего действия – вызывают раздражение слизистых оболочек и дыхательных путей (аммиак, хлор, азот, сероводород и др.); - сенсибилизирующего действия – аллергены (альдегиды, растворители красок и лаков на основе нитросоединений и др.); - канцерогенного действия, которые вызывают онкологические заболевания (ароматические соединения, асбест, аминосодержащие и др.); - мутагенного действия – вызывают изменения наследственности и мутации (свинец, радиоактивные изотопы, формальдегид и др.); - влияющие на репродуктивную функцию человека (свинец, бензин, никотин, марганец). Существуют и другие классификации вредных веществ по признакам воздействия на организм человека. Ядовитые вещества могут быть: Твердыми (Р_В; А_S, сурик, антисептики), газообразными (СО; СО₂;SО₂;SО₃;Сl и др.), жидкими (бензин, бензол, нитролаки, скипидар). По способности накапливаться в организме – на кумулятивные - способные накапливаться в организме в костях, печени, селезенке, мышцах (Н_q; Р_в и др.) и некумулятивные – к ним относятся весьма ядовитые вещества (синильная кислота, галогены и др.). Основными факторами, от которых зависит степень отравляющего действия веществ, являются: 1. химическая структура вещества. Ненасыщенные соединения более токсичны, чем насыщенные. СО – более сильный яд, чем СО₂. Галоидозамещенные углеводороды отличаются большей токсичностью, чем углеводороды, из которых они получены. Токсичность предельных углеводородов увеличивается по мере увеличения числа атомов углерода; 2. дисперсность яда. С увеличением дисперсности растет и токсичность. Наиболее опасны яды, находящиеся в парообразном состоянии. Z_n и C_u и некоторые другие металлы в твердом и пылевидном состоянии не опасны. Пары металлов вызывают профессиональное заболевание, называемое «литейной лихорадкой»; 3. Растворимость в воде и жидкостях организма. Чем выше растворимость, тем они токсичнее. Белый мышьяк хорошо растворим, сильно ядовит. Трех и двух сернистый мышьяк мало растворим и почти не ядовит; 4. концентрация вещества во вдыхаемом воздухе; 5. комбинация ядов. При комбинированном воздействие разных ядов токсический эффект может потенциироваться, то есть оказывается сильнее, чем при простом сложении их действия; 6. время соприкосновения с ядами и условия внешней среды. При высокой температуре расширяются сосуды кожного покрова, усиливается потливость, учащается дыхание. Это ускоряет проникновение некоторых ядов в организм. Высокая температура оказывает действие на скорость испарения летучих веществ, что усиливает загрязнение воздуха; 7. индивидуальная чувствительность организма к токсическим веществам. У женщин и подростков чувствительность к вредным веществам выше, чем у мужчин. При неправильной организации труда и в аварийных ситуациях, вредные вещества могут служить причиной взрывов и пожаров. Действия, направленные на снижение уровня вредности на рабочих местах, является важнейшей задачей и требует научного подхода в организации работ и контроля за воздушной средой.