Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Ориентировочная оценка токсичности веществ по некоторым химическим и физико–химическим свойствамСтр 1 из 8Следующая ⇒
Оглавление Принятые сокращения. 3 РАБОТА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ТОКСИКОЛОГИИ.. 4 РАБОТА 2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ.. 18 РАБОТА 3. АНТИДОТЫ... 28 РАБОТА 4. СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИЕ И ЯДОВИТЫЕ ВЕЩЕСТВА.. 40 РАБОТА 5. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.. 60 Библиографический список. 80
Принятые сокращения
– средняя смертельная концентрация. – средняя смертельная доза. Кcum – коэффициент кумуляции. Zac – зона острого действия Zch – зона хронического действия. ЖКТ – желудочно–кишечный тракт. КВИО – коэффициент возможности ингаляционного отравления ПДКр.з. – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (максимально разовая) ПДКс.с. – средняя суточная допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны. ПДКа.в. – предельно допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенной местности. ПДКм.р. – максимальная разовая допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенной местности. ПДКв – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воде водных объектов хозяйственно–питьевого и культурно–бытового водопользования. Dmin50 – пороговая доза (вызывающая минимальный токсический эффект у 50% объектов). РАБОТА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ТОКСИКОЛОГИИ Общие сведения Контакт человека с промышленными ядами в условиях производства может приводить к возникновению профессиональных отравлений, а, в общем случае, вызывать самые разнообразные заболевания. Ниже представлены примеры наиболее распространенных токсических веществ. Анилин – производство красителей, красильные предприятия. Бензол – синтез пластмасс, производство красок, лаков. Бериллий – производство керамики, производство радиоламп, порошковая металлургия, производство люминофоров. Кадмий – производство щелочных аккумуляторов, изготовление кадмиевых ламп. Марганец – производство стекол, электросварка. Мышьяк – производство инсектицидов, в фармацевтической промышленности, в электронике. Нитрогазы – производство удобрений, взрывные работы, испытание высоковольтной аппаратуры. Ртуть – производство пестицидов, производство взрывчатых веществ, в термометрах, манометрах, рентгеновских трубках, электролампах, амальгамы в стоматологии. Свинец – производство свинцовых красок, производство аккумуляторов, полиграфическое производство. Сернистый газ – производство серной кислоты, процесс отбеливания в текстильной промышленности, дезинфекция фруктов. Сероводород – процесс осаждения металлов из растворов в текстильной и кожевенной промышленности. Угарный газ (оксид углерода)– процесс неполного сгорания материалов, содержащих углерод. Фтор – производство суперфосфата, синтез полимеров. Следует различать понятия «отравление острое» и «отравление хроническое». Острое отравление наблюдается редко, возникает внезапно, в основном, при аварийных ситуациях с выделением или выбросом значительного количества вредных веществ. Хроническое отравление возникает медленно при длительной работе в условиях воздействия относительно невысоких концентраций вредных веществ. Хронические отравления возникают при действии ядов, обладающих свойством вызывать материальную или функциональную кумуляцию в организме. Задачами промышленной токсикологии являются всесторонняя токсикологическая характеристика промышленных ядов в условиях острого и хронического воздействия и обоснование предельно допустимых концентраций (ПДК) токсических веществ. В основе установления последних лежит представление о пороговости действия токсических веществ. Во многих случаях токсические эффекты наступают, если достигается определенная интенсивность воздействия – порог острого или хронического действия. Пороговость действия позволяет устанавливать предельно допустимые концентрации токсических веществ для различных объектов окружающей среды и в том числе для воздуха рабочей зоны промышленных предприятий. Наличие этого норматива, в свою очередь, позволяет ограничивать загрязнение воздуха промышленными предприятиями, что является важной мерой профилактики острых и хронических отравлений. В соответствии со стандартами по гигиене труда ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.4.034 действует следующее определение ПДК: “концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности (но не более 41 ч в неделю) в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений”.
Схема исследования химических веществ, внедряемых в производство, включает следующие основные этапы:
Основные токсикологические показатели устанавливаются на основе пороговых концентраций, определяемых на лабораторных животных в острых и хронических экспериментах. Затравка животных проводится в специальных затравочных камерах. Задачей хронического эксперимента является выявление пороговых (минимально действующих) и недействующих концентраций при длительной экспозиции в течение 4 мес. при ежедневном 4–часовом воздействии токсического вещества. Как правило, опыты проводятся на белых крысах, а при выраженных различиях видовой чувствительности и на более чувствительном виде животных. Для оценки токсического действия применяются следующие показатели:
Примеры изучения токсикологических показателей
1.1 Токсичность азокрасителей
Класс азокрасителей – один из важнейших, так как на их долю приходится около 50% общего объема красителей. Азокрасителями, в общем случае, называют соединения, содержащие азогруппу –N=N–. В зависимости от числа азогрупп выделяют моноазокрасители, дисазокрасители и полиазокрасители. Токсикологические характеристики одного из красителей этого типа “Красителя органического дисперсного полиэфирного Алого С” представлены ниже. При изучении его токсикологических характеристик установлено [1]: При внутрижелудочном способе введения его токсичность для белых крыс DL50 = 10 г/кг массы тела, а для мышей – 6, 25 г/кг массы тела. При внутрибрюшинном введении токсичность значительно выше: DL50 =0, 34 г/кг массы тела. У животных проявляется агрессивность, сменяющаяся заторможенностью, гиподинамией, отсутствием реакции на внешние раздражители. После введения красителя белым мышам в дозе 5 г/кг веса выявляется повышенный уровень метгемоглобина и сульфогемоглобина, пониженный уровень общего гемоглобина и гемоглобина, связанного с кислородом (на 25, 9% и 29, 3%, соответственно). В ходе исследований на лабораторных крысах и мышах показано, что краситель обладает способностью накапливаться в организме (обладает кумулятивным действием). 30–кратное введение красителя в желудок в дозе 1 г/кг веса приводило к 50% гибели животных. Коэффициент кумуляции, рассчитанный по методу Lim at. al. (см. Работу 1) Kcum = 8, 7. Изучение функции почек показало нарушение выделения мочевины и хлоридов, канальцевую протеинурию. Гистологические наблюдения выявили глубокие структурные дистрофические изменения в ткани печени. При изучении способности к кожной резорбции установлено, что краситель не обладает заметным раздражающим действием, наблюдается окрашивание мочи и фекалий, сыворотки крови и подкожной жировой клетчатки в характерный для красителя цвет. Аллергизирующий эффект выражен слабо. С учетом полученных результатов было рекомендовано принять значение ПДК в воздухе рабочей зоны равным 0, 5 мг/м3 (2 класс опасности) с пометкой “требуется специальная защита кожи и глаз”. При проведении профилактических медицинских осмотров необходимо исследовать показатели красной крови с учетом метгемоглобина, а также состояние печени и почек.
1.2 Токсичность нитросоединений
Азокрасители синтезируются по реакции азосочетания солей диазония с азосоставляющими самого различного строения (фенолы, нафтолы, ароматические амины и их производные). При этом следует учесть, что токсичность многих видов сырья и полупродуктов выше, чем у самих красителей. Например,
После введения вещества животные проявляли повышенную агрессивность. Пороговая концентрация при затравке крыс в течение 4 часов (острое отравление) ³ 6 мг/м3. Обнаружено нарушение функций печени и почек. Не выявлено раздражающее действие на слизистые оболочки, глаза и кожу, не выявлено сенсибилизирующее (аллергизирующее) действие. Наблюдается слабое кожно–резорбтивное действие. Соединение обладает выраженной способностью к кумуляции: Кcum по Lim at al. =1, 4. В концентрациях 1, 0±0, 12 мг/м3 и 0, 11±0, 03 мг/м3 обладает эмбриотоксическим действием – зарегистрировано тератогенное действие в форме снижения массы и длины тела крысят, снижения индекса выживаемости и лактации, изменения весовых соотношений внутренних органов. Пороговая концентрация по эмбриотоксическому действию принята равной 0, 11 мг/м3. Установлены пороговая и подпороговая концентрации восприятия запаха – и 0, 045 мг/м3 и – 0, 012 мг/м3 соответственно. На основании изложенного было рекомендовано принять значения ОБУВ в воздухе рабочей зоны – 0, 1 мг/м3. Для населенных пунктов устанавливаются показатели ПДКа.в. – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенной местности среднесуточная (в атмосферном воздухе) – 0, 01 мг/м3 и такое же значение ПДКм.р. – максимально разовой концентрации вредного вещества в воздухе населенной местности – 0, 01 мг/м3. Рекомендованные меры профилактики – защита от попадания вещества в организм через ЖКТ, дыхательные пути и кожу. При проведении профилактических медицинских осмотров необходимо оценивать состояние центральной нервной системы.
1.3 Токсичность поверхностноактивных веществ
Еще один важный класс соединений, применяемый в промышленности, – поверхностно–активные вещества (ПАВ). После завершения технологических процессов до 90% ПАВ оказывается в сточных водах. Поэтому к ним предъявляются особые токсикологические требования. В качестве ПАВ используются органические соединения самого разнообразного строения. Рассмотрим свойства ПАВ “натрий–синтаф” – производного жирных алифатических спиртов и фосфорной кислоты:
При изучении токсикологических характеристик установлено [1], что при внутрижелудочковом введении крысам DL50 =22, 50±1, 34 г/кг, мышам – 20, 0±0, 32 г/кг. В подостром опыте при введении доз 2250, 225 и 22, 5 мг/кг гибели животных не наблюдалось. Пороговая доза и максимальная недействующая доза установлены расчетным путем на уровне 22, 5 и 2, 25 мг/кг соответственно. Максимальная недействующая концентрация в воде – 45 мг/л. Местным раздражающим и кожно–резорбтивным действием не обладает. Вещество обладает слабой кумуляцией. Вещество обладает характерным неприятным запахом. Его пороговая концентрация в воде по влиянию на запах воды (на уровне 1–2 балла) составляет при комнатной температуре 0, 47–1, 0 мг/л, а при нагревании до 60 º С – 0, 27–0, 45 мг/л. Пороговая концентрация по влиянию на пенообразование равна 12 мг/л, по влиянию на процессы естественного самоочищения в водоемах – 0, 1 мг/л (контроль процесса биологического потребления кислорода БПК). При концентрации 0, 16 мг/л исчезает опалесценция раствора. При концентрации 0, 1 мг/л не оказывает влияние на рост и развитие сапрофитной микрофлоры в водоемах. На основании полученных результатов рекомендовано принять ПДК для воды в водоемах общехозяйственного и культурно–бытового назначения – 0, 1 мг/л, лимитирующий показатель вредности – общесанитарный (БПК), класс опасности – 4.
РАБОТА 3. АНТИДОТЫ
Определение антидота
Согласно определению экспертов Международной Программы Химической Безопасности ВОЗ (1996 г.) антидотом является препарат, способный устранить или ослабить специфическое действие ксенобиотика за счет 1. его иммобилизации (например, хелатообразователями), 2. уменьшения проникновения яда к эффекторным рецепторам путем снижения его концентрации (например, адсорбентами), 3. противодействия на уровне рецептора (например, фармакологическими антагонистами). Отечественные токсикологи дополнительно выделяют следующие группы соединений: 4. обезвреживающие действия яда путем химической реакции (например, окислители и восстановители), 5. вмешивающиеся в метаболические превращения яда (его биотрансформацию), 6. иммунологические противоядия. Специфические антидоты существуют всего для нескольких токсикантов и различны по механизмам действия. Даже если антидот “есть под рукой”, эффективность его использования зависит от клинического состояния пострадавшего, факторов, влияющих на фармакологическое действие яда – его скорость выведения, время с начала действия и доза яда. Поэтому назначение антидота является далеко не безопасной мерой. Некоторые из них вызывают серьезные побочные реакции, поэтому риск их назначения должен быть сопоставлен с вероятной пользой от их применения. Период полувыведения многих из них меньше, чем яда, поэтому после первоначального улучшения состояния больного может наступить повторное его ухудшение. Очевидно, что после применения антидота необходимо продолжать тщательное наблюдение за больным. Примеры антидотов представлены в таблице 3.1 [6].
Основные антидоты, токсические вещества, при отравлении которыми они эффективны, принципы действия Таблица 3.1
Продолжение таблицы 3.1
Продолжение таблицы 3.1
Продолжение таблицы 3.1
Продолжение таблицы 3.1
Раздражающие яды Раздражающие яды оказывают токсичное действие на слизистые оболочки респираторного тракта. Тяжесть поражения будет определяться: – концентрацией и химической природой яда; – размером частиц аэрозоля; – растворимостью в слизи дыхательных путей; – способностью проникать через биологические мембраны; – продолжительностью воздействия; – наличием предшествующих заболеваний, особенно, респираторного тракта. Важно различать две подгруппы раздражающих ядов: – вызывающие признаки токсического действия немедленно; – вызывающие только слабые и/или вообще не вызывающие признаков поражения. Вещества хорошо растворимые в воде (например, кислоты, щелочи, аммиак, хлористый и фтористый водород) воздействуют на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и обычно не достигают нижних отделов респираторного тракта, если концентрация вещества в воздухе и время действия невелики. Эти вещества, как правило, вызывают немедленно такие симптомы как слезотечение, кашель, ринит, фарингит и иногда отек гортани. Также возможно поражение нижних отделов респираторного тракта, хотя это более характерно для веществ промежуточной растворимости в воде (например, газообразные галогены, диоксид серы, фенол). Главным образом вещества малорастворимые в воде поражают нижние отделы респираторного тракта при низких концентрациях или при повторяющихся коротких воздействиях. Например, хлор, сероводород, изоцианаты, пары ртути, оксиды азота, фосген вызывают пневмонии, отеки легких, даже порой без других признаков поражения верхних дыхательных путей или раздражения глаз. Итак, ранние симптомы поражений респираторного тракта обычно хорошо выражены и позволяют оценить степень поражения. Но, в случае оксидов азота, фосгена и ряда других летучих ядовитые вещества ранние симптомы не выражены. Повторение первичных симптомов имеет место после латентного периода. В течение латентного периода человек ощущает легкий дискомфорт. Длительность латентного периода – от 30 минут до 3 суток. Повторное действие ингаляционных ядовитых веществ при их высокой концентрации может вызывать рефлекторные реакции отторжения в системах циркуляции и в дыхательной системе. Развитие симптомов поражения респираторного тракта происходит по нескольким основным направлениям. Отек легких. Он возникает из–за увеличения проницаемости капилляров (под действием, например, оксидов азота). Иногда отек наблюдается сразу после воздействия ядовитые вещества, а иногда только после латентного периода. Астмоподобный синдром. Например, изоцианаты вызывают сенсибилизацию респираторного тракта – после повторного действия низких концентраций возникают астматические симптомы. Второй механизм действия изоцианатов связан с изменением под их влиянием биологического ответа на стимуляцию b–рецепторов (или выделение гистамина и бронхоконстрикция). Эффекты от действия изоцианатов по второму пути проявляются после латентного периода через несколько часов. Системные поражения.
Аналогично рассмотренным выше поражениям респираторного тракта симптомы могут быть немедленными или отсроченными. Немедленные симптомы связаны с действием ядовитого вещества на центральную нервную и сердечно–сосудистую системы. Особое место занимают системные ядовитые вещества эндогенного происхождения, которые при авариях поступают извне, например, синильная кислота и ее соли.
Цианокобаламин (витамин В12) является фактором роста и необходим для нормального кроветворения, функционирования нервной системы, печени и других органов. Этот витамин синтезируют микроорганизмы, обитающие в желудочно–кишечном тракте человека. Поэтому некоторые количества цианидов, образующихся при распаде витамина организм инактивирует. Если концентрация синильной кислоты в воздухе не превышает 0, 01–0, 02 мг/л, то она оказывается практически безопасной к течение нескольких часов. Увеличение концентрации яда до 0, 08–0, 1 мг/л уже опасно для жизни из–за истощения защитных механизмов. Цианиды блокируют усвоение клетками кислорода и вызывает тканевую гипоксию – кислород в тканях есть, а усвоить его они не могут. При попадании в организм несмертельных доз быстро развиваются головная боль, одышка, рвота, покраснение кожи. В тяжелых случаях нарушается работа сердца, наблюдаются судороги и паралич. Биохимический механизм токсического действия цианидов заключается в присоединении к трехвалентному железу каталитического центра дыхательного фермента цитохромоксидазы. В митохондриях клеток блокируется перенос электрона, осуществляемый благодаря способности железа обратимо изменять степень окисления. В результате блокируются основные процессы дыхания и синтеза АТФ.
Оксид углерода применяется в химической промышленности при получении метилового спирта и ацетона. Проникая в легкие, оксид углерода быстро преодолевает мембрану, растворяется в плазме крови, диффундирует в эритроциты и вступает в обратимое химическое взаимодействие с гемоглобином (Hb) по схеме: HbO2 +CO « HbCO +O2 или Hb+CO « HbCO Образующийся патологический комплекс – карбоксигемоглобин – не способен присоединять к себе кислород. При этом в молекуле гемоглобина СО соединяется с атомами железа, вытесняя кислород. Понятно, что одна молекула гемоглобина (точнее 2 её гема) может присоединять до 2 молекул СО. В организме постоянно присутствует некоторое количество оксида углерода. Подобно цианидам она образуется в процессах метаболизма. Когда эритроциты крови стареют и распадаются, в кровь выделяется гемоглобин. Его превращение в билирубин сопровождается образованием 1 моля оксида углерода на моль гемоглобина. Это небольшое количество оказывается заметным при длительной работе в герметичных помещениях – на подводных лодках или кабинах космических кораблей. При содержании СО во вдыхаемом воздухе равном 0, 07% количество образующегося в крови HbCO становится равным количеству HbO2. Из системных ядовитых веществ, поступающих в организм ингаляционным путем, отметим летучие фосфорорганические соединения и углеводороды. Их токсическое действие связано нарушением проводимости нервных импульсов. Причем действие первых проявляется быстро в форме судорог и паралича, а действие вторых – депрессивное и наркотическое. Вдыхание окислов азота, нитритов и нитробензола вызывает накопление в эритроцитах окисленной формы гемоглобина, называемой метгемоглобин MtHb, которая не способна переносить кислород. Такой же эффект вызывают следующие группы веществ: – анилин, гидроксиламин, фенилгидразин, аминофенолы и их производные; – органические и неорганические окислители – хиноны, нафталин, хлораты и перманганаты; – окислительно–восстановительные красители: метиленовый синий, крезиловый голубой; – лекарственные препараты (нитроглицерин, амилнитрил, новокаин, сульфаниламиды, аспирин, барбитураты и др.). Следует выделить еще один класс летучих ядовитых веществ – галогенпроизводные углеводородов. Они повышают чувствительность миокарда к эндогенным и экзогенным катехоламинам – адреналину и норадреналину. Легкие отравления сопровождаются аритмией, а в тяжелых случаях может наступить смерть. Комбинированные поражения Вещества, обладающие и системным поражающим действием, и местным (раздражающим) действием, как правило, представляют меньшую опасность ввиду своевременных субъективных реакций, уменьшающих дозу поступающего в организм вещества. При этом следует принимать во внимание возможность привыкания к раздражающему действию. Биологически инертные газы О токсическом действии таких газов как азот, водород, метан и сжиженный газ (этан–бутан) можно говорить условно в связи с возникновением аварийных ситуаций. Они замещают кислород в легких и вызывают гипоксию. Поражения глаз Массовые поражения глаз во время производственных аварий и аварий на транспорте возникают чаще всего при действии газов, паров или аэрозолей, хотя не исключено попадание в глаза и жидкостей. Как правило, поражения глаз сопровождаются поражениями кожи, дыхательных путей или общетоксическим действием на организм. Отравления глаз – обычно результат слезоточивого действия и повреждения эпителия роговой оболочки глаза. Эффекты могут быть немедленные или отсроченные. Некоторые вещества причиняют серьезные и глубокие повреждения почти немедленно, в то время как другие причиняют только поверхностные обратимые повреждения.
Принципы обработки
Общие сведения Обработка пострадавших при остром отравлении основана на четырех главных принципах, которые могут использоваться в зависимости от тяжести поражения и характеристик ядовитого агента. Эти принципы: – удаление ядовитого вещества, чтобы предотвратить далее местное действие или всасывание в организм; – симптоматическая и поддерживающая терапия; – применение антидотов; – повышение активности систем выведение яда.
Однако, никогда нельзя заменять поддержку жизненных функций деконтаминацией (поверхностное удаление ядовитых веществ). Деконтаминацию предпочтительно проводить перед транспортировкой в больницы или иные лечебные учреждения. Симптоматическая и поддерживающая терапия всегда применятся при обработке пострадавших. В большинстве случаев, существует единственный тип обработки, необходимой для полного восстановление от отравления. Классификация отравлений по серьезности поражения с целью стандартизировать в определенной степени необходимые методы обработки, представлена далее в подпункте «Повторное заражение и деконтаминация».
Имеются случаи, когда на результат отравления могут существенно повлиять помимо первой помощи специальные меры, называемые терапией антидотами. Однако терапия антидотами действенна в части уменьшения последствий (и смертности) при отравлении только некоторыми ядами, к которым разработаны антидоты. Универсальный антидот не существует.
В определенных случаях применение антидота может быть осуществляться вспомогательным персоналом, не имеющим медицинского образования. Например, если все пострадавшие показывают характерные признаки и симптомы, то вспомогательному персоналу могут быть даны определенные инструкции по применению антидотов. В частности, при отравлении оксидом углерода антидотом может считаться как кислород, так и чистый воздух. Усиленная вентиляция легких на свежем воздухе кислорода – это метод оказания первой помощи, реализующий принципы антидототерапии и повышения активности систем выведения яда.
Общие сведения |
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 525; Нарушение авторского права страницы