Промислові отрути, загальна характеристика
У народному господарстві країни використовуються різноманітні за будовою та фізико-хімічними властивостями хімічні речовини. Вони відносяться до неорганічних, органічних та елементоорганічних сполук. З неорганічних сполук найбільш поширеними є метали (ртуть, свинець, олово, кадмій, хром, нікель, мідь, цинк, марганець, ванадій, алюміній, берилій та ін.) та їх сполуки, галогени (фтор, хлор, бром, йод), сірка та її сполуки (сірковуглець, сірчистий ангідрид), сполуки азоту (аміак, гідразин, азид натрію, оксиди азоту, азотна кислота та її солі), фосфор та його сполуки, миш'як, вуглець та його сполуки, окис вуглецю, двоокис вуглецю, ціаністий водень, бір та його сполуки (борний ангідрид, хлористий та фтористий бір) та ін.
Органічні сполуки, що мають промислове значення, також дуже різноманітні і відносяться до різних класів та груп речовин. Наиболее часто воздушная среда производственных помещений загрязняется алифатическими и ароматическими углеводородами - метаном, пропаном, этиленом, пропиленом, бензолом, толуолом, ксилолом, стиролом, их галогенопроизводными - четыреххлористым углеродом, хлорбензолом, хлорированными нафталинами и т. д. Спирты и фенолы - метиловый и этиловый спирт, етиленгліколь, хлорфеноли, крезоли, а також прості та складні ефіри, альдегіди та кетони (формальдегід, бензальдегід, диметилсульфат, метилацетат та ін) також широко виробляються та використовуються в народному господарстві. Дуже значна група нітро- та аміносполуків жирного та ароматичного рядів - нітрометан, метиламін, етиламін, діетиламін, нітробензол, нітрохлорбензол, нітротолуоли, нітрофеноли, анілін, хлораніліни та ін. Цим далеко не вичерпується перелік промислових органічних сполук. Дія різних промислових отрут залежитьвід хімічної структури їх молекул, що у свою чергу визначає фізико-хімічні властивості речовин та їхній агрегатний стан.
У виробничих умовах токсичні речовини надходять до організму людини через дихальні шляхи, шкіру, а також через шлунково-кишковий тракт. Шляхи надходження речовин в організм залежать від їхнього агрегатного стану (газоподібні, пароподібні речовини, пилу, тумани, дими, рідини тощо) і від характеру технологічного процесу.
Токсична дія речовин, їх доля в організмі залежать від їх хімічної активності, тому що біологічна дія є результатом хімічної взаємодії між даною речовиною та біологічними субстратами організму, що входять до складу біологічних рідин, клітин та їх мембран, біологічно активних сполук (ферменти, гормони, медіатори. і т.д.). Ця взаємодія, зумовлена насамперед фізико-хімічною активністю токсичної речовини, визначає ступінь затримки речовини в організмі, процеси її біотрансформації, депонування та виведення з організму.
Після надходження газів, пар і аерозолів токсичних речовин у легені вони резорбуються в кров. Ступінь резорбції для різних речовин дуже різна і залежить від їх фізико-хімічних властивостей і насамперед від розчинності в біологічних рідинах та здатності проникати через альвеолярні, судинні та клітинні мембрани. Після резорбції в кров та розподілу по органах отрути зазнають перетворень, або біотрансформації, а також депонування. Майже всі неорганічні отрути, а також багато органічних речовин довго затримуються в організмі, накопичуючись в різних органах в тканинах.
Циркуляція в організмі металів здійснюється шляхом утворення біокомплексів з жирними кислотами таамінокислотами, наприклад з глутамінової, аспарагінової кислотами, цистеїном, метіоніном та ін. Комплекси з амінокислотами утворюють ртуть, свинець, мідь, цинк, кадмій, кобальт, марганець та інші метали. Однак найбільш стійкі комплекси металів з білками, що обумовлює їхню тривалу циркуляцію та депонування в м'яких тканинах і паренхіматозних органах.
Метали накопичуються в основному в тих тканинах, в яких вони містяться як мікроелементи, а також в органах з інтенсивним обміном речовин (печінка, нирки, ендокринні залози). Переважне депонування свинцю, берилію, урану в кістковій тканині пов'язане з їхньою здатністю утворювати стійкі, малорозчинні сполуки з фосфором та відкладенням їх у кістковій тканині у вигляді фосфатів. Ртуть та кадмій накопичуються в паренхіматозних органах (нирки, печінка – аж до цирозу печінки), що обумовлено утворенням стійких комплексів цих металів із білками. Хром, досягаючи клітини, фіксується на клітинних мембранах, причому у значних кількостях накопичується на мембрані еритроцитів. Розподіл в організмі органічних та елементоорганічних сполук пов'язаний з їхньою взаємодією з ліпідними компонентами тканин і насамперед з ліпідними компонентами клітинних мембран, що визначає їх проникнення в клітину та подальшу біотрансформацію.
Перетворення в організмі екзогенних речовин (ксенобіотиків) відбувається в основному шляхом їхнього окислення та відновлення. Внаслідок окислення токсичні властивості ксенобіотиків, як правило, зменшуються. В результаті окислення аліфатичні та ароматичні спирти через стадію альдегідів перетворюються на відповідні кислоти, наприклад метиловий спирт через формальдегід перетворюється на мурашину кислоту, бензиловий альдегід - на бензойну кислоту. Бензолокислюється в організмі до фенолу, толуол – до бензойної кислоти.
Продукти окислення деяких органічних речовин можуть бути токсичнішими, ніж вихідні речовини. Так, багато фосфорорганічних інсектицидів піддаються в організмі окисленню з утворенням більш активних метаболітів: октаметил перетворюється на більш токсичний фосфоамідоксид, тіофос - на більш токсичний параоксон. Зменшення активності, тобто справжня детоксикація отрут в організмі, досягається в результаті синтетичних реакцій шляхом кон'югації первинних продуктів біотрансформації з ендогенними сполуками - глюкуроновою, сірчаною, оцтовою та амінокислотами. Всі ці процеси біотрансформації ксенобіотиків каталізуються відповідними ферментними системами. Крім мікросомальних ферментів, перетворення ксенобіотиків каталізують та інші ферменти, що містяться в плазмі крові, цитозолі, мітохондріях клітин печінки, нирок та інших органів.
Дослідження процесів циркуляції, перетворення та виведення токсичних речовин ставлять завданням узагальнення всієї сукупності явищ, що відбуваються з отрутою в організмі, для чого використовується математичний апарат опису процесів, тобто досліджується токсикокінетика процесу. Під терміном «токсикокінетика» розуміється вивчення кінетики (динаміки) проходження токсичних речовин через організм, включаючи процеси їх надходження, розподілу, метаболізму і виділення, що розглядаються в часі. В основі токсикокінетики лежать зазвичай експериментальні дані про вміст речовин або їх метаболітів у різних біосередовищах у різні інтервали часу.
На основі експериментального матеріалу, слідуючи біологічній логіці процесу, виводять рівняння, що формалізують біологічний процес з певними припущеннями та обмеженнями. Дані протоксикокінетиці промислових отрут отримані в основному в експериментах на тваринах. Тим часом відомо, що інтенсивність обмінних процесів в організмі тварин і людини суттєво різниться, тому кількісні характеристики метаболізму отрут для людини можуть бути іншими.
У професійній патології такі дослідження нечисленні. Найбільший інтерес представляють дані про токсикокінетику в організмі людини широко поширених отрут - органічних розчинників та свинцю. Питання про токсикокінетику свинцю в організмі людини є одним із найбільш складних у зв'язку з різноманіттям процесів взаємодії свинцю з різними біологічними компонентами, що зумовлюють його токсикокінетику. При дослідженні метаболізму свинцю в організмі людини отримано дані, що вказують на досить значні індивідуальні відмінності організму людини у здатності виводити свинець із організму та депонувати його в організмі.
Будова токсичних речовин, їх фізико-хімічні властивості, що зумовлюють поведінку отрут в організмі, їх циркуляцію та виведення визначають і основні прояви їх дії на організм. Крім будови молекул і фізико-хімічних властивостей отрути, що визначають характер її токсичної дії, у прояві токсичних властивостей мають значення концентрація токсичної речовини в повітрі робочих приміщень та час дії отрути, що визначають її дозу, поглинуту організмом.
Відповідно до класифікації токсичності та небезпеки за ступенем впливу на організм шкідливі речовини поділяються на чотири класи. При цьому токсичність речовини визначається як величина, обернена до середньої смертельної концентрації або дози.
Токсичні речовини в залежності від їх властивостей та умов дії (концентрація, час) можутьвикликати гострі та хронічні отруєння. Гострі отруєння можуть виникнути при аваріях, грубих порушеннях технології процесу. Залежно від властивостей токсичної речовини гостре отруєння може настати відразу ж після впливу, наприклад, при вдиханні великих концентрацій сірководню, окису вуглецю.
Гостре отруєння після дії бромистого метилу, оксидів азоту розвивається після прихованого періоду від 6-8 годин до кількох діб.
Широкі гігієнічні заходи у різних галузях промисловості, зниження концентрації токсичних речовин у повітрі робочих приміщень призвели до ліквідації можливості розвитку гострих отруєнь. Однак для ряду речовин можливий розвиток хронічних інтоксикацій.
Прояви дії токсичних речовин на організм людини можуть бути дуже різноманітні, так як патологічні процеси, що виникають при впливі отрути, обумовлені не тільки властивостями діючих речовин, але і реакцією у відповідь організму людини на цей вплив. Промислові отрути, надаючи різнобічний і складний вплив на організм, можуть викликати будь-який з відомих патологічних процесів: запалення, дистрофію, алергічні стани, фіброзні зміни органів, пошкодження спадкового апарату клітини, порушення ембріогенезу, розвиток пухлинного процесу тощо. Незважаючи на різноманітність і складність викликаних різними отрутами процесів» кожна токсична речовина має здатність викликати сукупність ефектів, характерних для даної отрути.
Як загальний профілактичний захід з метою попередження розвитку хронічних інтоксикацій для хімічних речовин, що використовуються в промисловості, встановлюються гранично допустимі концентрації. Вони затверджуються головним державним санітарним лікарем.
ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони - концентрації, які при щоденній (крім вихідних днів) роботі протягом 8 годин або при іншій тривалості, але не більше 41 години на тиждень, протягом усього робочого часу не можуть викликати захворювань або відхилень у стані здоров'я , що виявляються сучасними методами досліджень у процесі трудової діяльності або у віддалені терміни життя сьогодення та наступних поколінь.
Наукове обґрунтування та суворе дотримання гігієнічних нормативів, впровадження у виробництво більш досконалих з гігієнічної точки зору технологічних процесів та обладнання сприяли оздоровленню праці та значному зниженню професійних захворювань. Так, у багатьох хімічних виробництвах завдяки виконанню гігієнічних і технологічних рекомендацій, забезпеченню безперервності процесів і герметичності обладнання, дистанційному управлінню та проведенню інших заходів знижено до гранично допустимого рівня концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони, майже зникли випадки гострих отруєнь і виражених форм хронічних токсичними речовинами.