Промишлени отрови, обща характеристика
В народното стопанство на страната се използват различни по структура и физикохимични свойства химични вещества. Те принадлежат към неорганични, органични и елементоорганични съединения. От неорганичните съединения най-често срещаните са метали (живак, олово, калай, кадмий, хром, никел, мед, цинк, манган, ванадий, алуминий, берилий и др.) и техните съединения, халогени (флуор, хлор, бром, йод), сяра и нейните съединения (въглероден дисулфид, серен диоксид), азотни съединения (амоняк, хидразин, натриев азид, азотни оксиди, азотна киселина и нейните соли), фосфор и неговите съединения, арсен, въглерод и неговите съединения, въглероден оксид, въглероден диоксид, циановодород, бор и неговите съединения (борен анхидрид, борен хлорид и флуорид) и др.
Органичните съединения с индустриално значение също са много разнообразни и принадлежат към различни класове и групи вещества. Най-често въздушната среда на производствените помещения е замърсена с алифатни и ароматни въглеводороди - метан, пропан, етилен, пропилен, бензен, толуен, ксилен, стирен, техните халогенни производни - тетрахлорметан, хлоробензен, хлорирани нафталини и др. Алкохоли и феноли - метилов и етилов алкохол, етиленгликол, хлор. хеноли, крезоли, както и етери и естери, алдехиди и кетони (формалдехид, бензалдехид, диметилсулфат, метилацетат и др.) също се произвеждат и използват широко в националната икономика. Много значителна група нитро- и аминосъединения от мастни и ароматни серии - нитрометан, метиламин, етиламин, диетиламин, нитробензен, нитрохлоробензен, нитротолуени, нитрофеноли, анилин, хлоранилини и др. Това далеч не изчерпва списъка на индустриалните органични съединения. Действието на различните промишлени отрови зависивърху химическата структура на техните молекули, което от своя страна определя физикохимичните свойства на веществата и тяхното агрегатно състояние.
При производствени условия токсичните вещества влизат в човешкото тяло през дихателните пътища, кожата, а също и през стомашно-чревния тракт. Пътищата на навлизане на веществата в организма зависят от тяхното агрегатно състояние (газообразни, парообразни вещества, прах, мъгла, дим, течности и др.) и от характера на технологичния процес.
Токсичният ефект на веществата, тяхната съдба в организма зависи от тяхната химическа активност, тъй като биологичният ефект е резултат от химическо взаимодействие между дадено вещество и биологичните субстрати на тялото, които са част от състава на биологични течности, клетки и техните мембрани, биологично активни съединения (ензими, хормони, медиатори и др.). Това взаимодействие, главно поради физикохимичната активност на токсичното вещество, определя степента на задържане на веществото в тялото, процесите на неговата биотрансформация, отлагане и екскреция от тялото.
След като газовете, парите и аерозолите на токсичните вещества навлязат в белите дробове, те се резорбират в кръвта. Степента на резорбция на различните вещества е много различна и зависи от техните физикохимични свойства и преди всичко от разтворимостта в биологични течности и способността им да проникват през алвеоларните, съдовите и клетъчните мембрани. След резорбция в кръвта и разпространение в органите, отровите претърпяват трансформации, или биотрансформация, както и отлагане. Почти всички неорганични отрови, както и много органични вещества, се задържат в тялото за дълго време, натрупвайки се в различни органи и тъкани.
Циркулацията в тялото на металите се осъществява чрез образуване на биокомплекси с мастни киселини иаминокиселини, например с глутаминова, аспарагинова киселина, цистеин, метионин и др. Комплекси с аминокиселини образуват живак, олово, мед, цинк, кадмий, кобалт, манган и други метали. Най-стабилни обаче са металните комплекси с протеините, което обуславя тяхната дълготрайна циркулация и отлагане в меките тъкани и паренхимните органи.
Металите се натрупват главно в същите тъкани, в които се съдържат като микроелементи, както и в органи с интензивен метаболизъм (черен дроб, бъбреци, жлези с вътрешна секреция). Преобладаващото отлагане на олово, берилий и уран в костната тъкан се свързва с тяхната способност да образуват стабилни, слабо разтворими съединения с фосфора и да ги отлагат в костната тъкан под формата на фосфати. Живакът и кадмият се натрупват в паренхимните органи (бъбреци, черен дроб - до чернодробна цироза), което се дължи на образуването на стабилни комплекси на тези метали с протеини. Хромът, достигайки клетката, се фиксира върху клетъчните мембрани и се натрупва в значителни количества върху мембраната на еритроцитите. Разпределението на органичните и елементоорганичните съединения в организма е свързано с тяхното взаимодействие с липидните компоненти на тъканите и преди всичко с липидните компоненти на клетъчните мембрани, което определя тяхното проникване в клетката и по-нататъшна биотрансформация.
Трансформацията на екзогенни вещества (ксенобиотици) в тялото се извършва главно по пътя на тяхното окисление и редукция. В резултат на окисляването токсичните свойства на ксенобиотиците като правило намаляват. В резултат на окисление алифатните и ароматните алкохоли се превръщат в съответните киселини чрез алдехидния етап, например метиловият алкохол се превръща в мравчена киселина чрез формалдехид, а бензил алдехидът се превръща в бензоена киселина. Бензолокислява се в тялото до фенол, толуен - до бензоена киселина.
Продуктите на окисление на някои органични вещества могат да бъдат по-токсични от оригиналните вещества. По този начин много органофосфорни инсектициди се подлагат на окисление в тялото с образуването на по-активни метаболити: октаметил се превръща в по-токсичен фосфоамиден оксид, тиофос в по-токсичен параоксон. Намаляването на активността, т.е. истинската детоксикация на отровите в тялото, се постига в резултат на синтетични реакции чрез конюгиране на първични продукти на биотрансформация с ендогенни съединения - глюкуронова, сярна, оцетна и аминокиселини. Всички тези процеси на биотрансформация на ксенобиотиците се катализират от съответните ензимни системи. В допълнение към микрозомалните ензими, превръщането на ксенобиотиците се катализира от други ензими, съдържащи се в кръвната плазма, цитозола, митохондриите на чернодробните клетки, бъбреците и други органи.
Изследванията на процесите на циркулация, трансформация и отделяне на токсични вещества поставят задачата да обобщят целия набор от явления, които се случват с отровата в тялото, за което се използва математическият апарат за описание на процесите, т.е., с други думи, се изучава токсикокинетиката на процеса. Терминът "токсикокинетика" се отнася до изучаването на кинетиката (динамиката) на преминаването на токсични вещества през тялото, включително процесите на тяхното приемане, разпределение, метаболизъм и екскреция, разглеждани във времето. Токсикокинетиката обикновено се основава на експериментални данни за съдържанието на вещества или техните метаболити в различни биологични среди на различни интервали от време.
На базата на експерименталния материал, следвайки биологичната логика на процеса, се извеждат уравнения, които формализират биологичния процес с определени допускания и ограничения. Данни затоксикокинетика на индустриални отрови, получена главно при експерименти с животни. Междувременно е известно, че интензивността на метаболитните процеси в тялото на животните и хората се различава значително, така че количествените характеристики на метаболизма на отровите при хората могат да бъдат различни.
В професионалната патология подобни изследвания са малко. Най-голям интерес представляват данните за токсикокинетиката в човешкия организъм на широко разпространените отрови - органични разтворители и олово. Въпросът за токсикокинетиката на оловото в човешкия организъм е един от най-сложните поради разнообразието от процеси на взаимодействие между оловото и различни биологични компоненти, които определят неговата токсикокинетика. При изследване на метаболизма на оловото в човешкото тяло са получени данни, показващи доста значителни индивидуални различия в способността на човешкото тяло да извежда оловото от тялото и да го отлага в тялото.
Структурата на токсичните вещества, техните физични и химични свойства, които определят поведението на отровите в организма, тяхната циркулация и екскреция, също определят основните прояви на тяхното въздействие върху тялото. В допълнение към молекулярната структура и физикохимичните свойства на отровата, които определят естеството на нейния токсичен ефект, концентрацията на токсичното вещество във въздуха на работните помещения и времето на действие на отровата, които определят нейната доза, абсорбирана от тялото, са важни за проявата на токсични свойства.
В съответствие с класификацията на токсичност и опасност според степента на въздействие върху тялото, вредните вещества се разделят на четири класа. В този случай токсичността на дадено вещество се определя като реципрочна стойност на средната летална концентрация или доза.
Токсичните вещества, в зависимост от техните свойства и условия на действие (концентрация, време), могатпричиняват остро и хронично отравяне. Остро отравяне може да възникне при аварии, с груби нарушения на технологията на процеса. В зависимост от свойствата на токсичното вещество, остро отравяне може да настъпи веднага след експозиция, например чрез вдишване на големи концентрации на сероводород, въглероден оксид.
Остро отравяне след излагане на метилбромид, азотни оксиди се развива след латентен период от 6-8 часа до няколко дни.
Широките хигиенни мерки в различни индустрии, намаляването на концентрацията на токсични вещества във въздуха на работните помещения доведоха до елиминиране на възможността за развитие на остро отравяне. Въпреки това, за редица вещества е възможно развитието на хронична интоксикация.
Проявите на действието на токсични вещества върху човешкото тяло могат да бъдат много разнообразни, тъй като патологичните процеси, които възникват при излагане на отрова, се определят не само от свойствата на активните вещества, но и от реакцията на човешкото тяло към този ефект. Промишлените отрови, имащи многостранен и комплексен ефект върху тялото, могат да причинят всеки от известните патологични процеси: възпаление, дистрофия, алергични състояния, фиброзни промени в органите, увреждане на наследствения апарат на клетката, нарушаване на ембриогенезата, развитие на туморен процес и др. Въпреки разнообразието и сложността на процесите, причинени от различни отрови, всяко токсично вещество има способността да предизвиква комбинация от характерни ефекти на дадена отрова.
Като обща превантивна мярка за предотвратяване на развитието на хронична интоксикация за химикали, използвани в промишлеността, се установяват максимално допустими концентрации. Те се одобряват от главния държавен санитарен лекар.
ПДК на вредни вещества във въздуха на работната зона - концентрации, които при ежедневна (с изключение на почивните дни) работа в продължение на 8 часа или за друга продължителност, но не повече от 41 часа седмично, през цялото работно време, не могат да причинят заболявания или отклонения в здравословното състояние, открити чрез съвременни методи на изследване в хода на трудовата дейност или в дългосрочния живот на това и следващите поколения.
Научната обосновка и стриктното спазване на хигиенните стандарти, въвеждането в производството на по-модерни от хигиенна гледна точка технологични процеси и оборудване допринесоха за подобряване на труда и значително намаляване на професионалните заболявания. По този начин в много химически производства, поради прилагането на хигиенни и технологични препоръки, осигуряване на непрекъснатост на процесите и херметичност на оборудването, дистанционно управление и други мерки, концентрацията на вредни вещества във въздуха на работната зона е намалена до максимално допустимото ниво, случаите на остри отравяния и тежки форми на хронична интоксикация с много токсични вещества са почти изчезнали.