1.2. Фактори небезпек системи “людина - навколишнє середовище” - Страница 4
1.2.2.3. Хімічні фактори. Протягом свого життя людина постійно відчуває вплив різноманітних хімічних речовин, які можуть викликати різні види захворювань, розлади здоров’я, а також травми як у момент контакту, так і через певний проміжок часу.
Хімічні фактори небезпек у навколишньому середовищі зумовлені забрудненням атмосфери, води, ґрунту, газовим складом атмосферного повітря, а також споживанням із продуктами харчування і водою небезпечних та шкідливих для організму людини речовин.
Великої шкоди здоров’ю людини завдає забруднення атмосфери. Забруднення атмосфери - це внесення до її складу нових, нехарактерних для неї фізичних, хімічних і біологічних речовин. Забруднення атмосфери поділяється на матеріальне (пил, аерозоль, пари, гази) та енергетичне (теплове, електромагнітне, шумове та вібраційне). Джерела забруднення можуть
бути природні (лісові пожежі, піщані бурі, виверження вулканів тощо) та штучні (антропогенні), створені господарською діяльністю людини. Останні включають шкідливі викиди промислових, енергетичних і транспортних джерел.
Характерними забруднювачами атмосферного повітря є пил, сажа, дим, окиси вуглецю, сірки, азоту, вуглеводні та смолисті речовини, важкі метали та ін. Наприклад, автомобільні відпрацьовані гази містять майже 200 хімічних елементів, най- небезпечнішим з яких є формальдегід.
Однією із найбільших загроз для всього людства вважається виснаження та погіршення якості водних ресурсів. У сучасних умовах інтенсивне використання водних ресурсів призвело до їх значного забруднення. Забруднення вод - це зміна їхніх фізичних, хімічних або біологічних властивостей, які можуть стати причиною шкідливої дії на людину і природу. Забруднення вод поділяють на хімічне, фізичне, біологічне або бактеріальне та теплове.
Хімічне забруднення є найпоширенішим видом забруднення води. Хімічне забруднення відбувається внаслідок надходження у водоймища різних шкідливих домішок неорганічної (метали, кислоти, солі, луги, синтетичні миючі засоби та ін.) та органічної (нафта і нафтопродукти, органічні поверхневі та поверхнево-активні продукти (ПАР) тощо) природи. Більшість із забруднювачів є токсичними для мешканців водоймищ та людини, а саме: сполуки миш’яку, свинцю, ртуті, кадмію, хрому та ін. Згубну дію на стан водоймищ мають органічні речовини, оскільки знижують вміст кисню у воді. Особливо небезпечні у цьому відношенні нафта і нафтопродукти, які утворюють плівку на поверхні води, що перешкоджає газообміну.
Велика небезпека виникає від наявності у воді сполук свинцю. Свинець, змитий з ґрунту дощовою або талою водою, проникає у водоносні шари. Найбільших змін від впливу свинцю та його сполук зазнає нервова та серцево-судинна системи, органи травлення, печінка, нирки, особливо у дітей. Свинець порушує репродуктивну функцію, здатний викликати передчасні пологи у жінок, знижувати вагу дітей при народженні, гальмувати розумовий і фізичний розвиток.
Забруднення ґрунту, яке останніми десятиліттями стає все відчутнішим, становить загрозу як рослинному, так і тваринному світові і, безумовно, людині. Хімічні речовини, які є основними забруднювачами ґрунтів, поділяються на три класи небезпечності:
I - високонебезпечні (миш’як, кадмій, ртуть, свинець, селен, цинк, фтор, бенз(а)пірен);
II - помірнонебезпечні (бор, кобальт, нікель, молібден, мідь, сурма, хром);
III - малонебезпечні (барій, ванадій, вольфрам, марганець, стронцій, ацетофенон).
Хімічні речовини, що знаходяться у ґрунті, надходять в організм людини головним чином через воду, повітря і рослини за біологічним ланцюгом: ґрунт-рослина-тварина-людина.
Харчові продукти стають отруйними внаслідок накопичення в них токсинів. Токсини в продуктах харчування можуть бути природного й антропогенного походження. Серед продуктів харчування з токсичними речовинами природного походження значну небезпеку складають гриби. Серйозну небезпеку для сучасної людини становлять нітрати й нітрити, які містять продукти харчування. Це результат широкого застосування в сільському господарстві пестицидів, негативні наслідки застосування яких значно перевищують переваги. Згубний уплив пестицидів на здоров’я людини через забруднення води, ґрунту, продуктів харчування виявляється у формі розвитку хронічних захворювань і хронічних отруєнь, злоякісних захворювань, вроджених аномалій, дитячої смертності.
Значний негативний вплив на стан здоров’ я населення України чинить вживання продуктів з харчовими домішками. На консервантах, стабілізаторах, антиокислювачах, барвниках, емульгаторах та інших інгредієнтах базується робота сучасної харчової промисловості. Найбільший вміст харчових домішок у продуктах з тривалим терміном зберігання, до яких, у першу чергу, належать чіпси, кольорові напої, ковбаси, шоколад, бульйони з кубиків і навіть продукти, що входять до складу дитячого харчування (йогурти, цукерки, шоколадні батончики тощо).
Усі харчові домішки, які в тій чи іншій мірі небезпечні для організму, мають індекс Е (від слова “edible” - їстівний). Відповідно до європейської цифрової кодифікації харчові домішки класифікуються у такий спосіб: Е 100 - Е 182 - барвники; Е 200 - Е 299 - консерванти; Е 400 - Е 449 - стабілізатори консистенцій; Е 499 - Е 450 і далі - Е 1000 - емульгатори; Е 500 - Е 599 - регулятори кислотності , розпушувачі; Е 600 - Е 699 - підсилювачі смаку і аромату; Е 700 - Е 800 - запасні індекси; Е 900 - Е 999 - речовини для глазурування, поліпшувачі хліба. Слід зазначити, що багато харчових добавок, включених у цей список, мають комплексні технологічні функції, які виявляються залежно від особливостей харчової системи.
Лікарі вважають, що регулярне вживання продуктів харчування, у складі яких є будь-які речовини з індексом Е, що здатні накопичуватися в організмі, може спричинити виникнення цілої низки захворювань. Серед них можна виділити алергію, астму, порушення в роботі органів травлення, захворювання печінки, руйнування капілярів. Встановлено, якщо кожного дня з’ їдати на обід бульйон із кубика, це врешті-решт призведе до висипання на шкірі або гастриту, а років через 20-30 - до онкологічного захворювання. Особливо небезпечні харчові домішки для дітей і вагітних жінок.
Згубно діє на людський організм пластиковий посуд. Найбільш небезпечним є посуд з полістиролу (має маркування “PS”). При використанні такого посуду з гарячою стравою людина отримує і серйозну дозу токсинів. Особливо небезпека при використанні пластикових стаканів для спиртних напоїв, які перетворюють напій у хімічний розчин, шкідливий для організму. Повторне використання пластикового посуду (в тому числі і пластикових пляшок) насичує організм сполуками кадмію, свинцю та формальдегіду.
Повітря в приземних шарах атмосфери містить азот (78,08%), кисень (20,95%), аргон (0,93%), інші гази (вуглекислий газ, неон, метан, радон 0,04%). Особливе значення для життєдіяльності людини та інших живих організмів має кисень і вуглекислий газ.
Кисень споживається в процесах дихання, окислювання й горіння. У стані спокою людина робить 16 - 20 подихів за одну
хвилину, споживаючи протягом однієї години близько 25 літрів кисню. Зменшення вмісту кисню до 19% майже не впливає на працездатність (індиферентна зона), зниження з 19% до 17% - призводить до посилення дихання (зона компенсації), зниження гостроти зору, порушення координації рухів, а при подальшому зниженні - втрачається функція самоконтролю (як при алкогольному сп’ янінні), виникає слабкість, запаморочення, психічні порушення та втрата свідомості.
Зменшення вмісту кисню ще до 15% і нижче (зона кисневого голоду) не може забезпечити життя навіть при максимальній діяльності системи дихання.
Вуглекислий газ і водяний пар видихаються людиною в навколишнє середовище. Збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі до 1-2% має невеликий вплив на самопочуття. Збільшення до 5% призводить до різкого погіршення самопочуття, при цьому дихання стає важким та частим, різко знижується працездатність, можлива втрата свідомості, існує загроза життю. Збільшення до 10% зумовлює розвиток важкого отруєння і навіть короткочасне дихання повітрям з таким складом дуже небезпечне для життя.
У природних умовах газовий склад атмосферного повітря та інші показники атмосфери відновлюються і підтримуються завдяки рослинності й світовому океану, а в житлових об’єктах - через провітрювання, вентилювання й використання різних засобів і способів регенерації повітря.
Тривалість безпечного перебування людей, які знаходяться в ізольованому приміщенні визначається:
де То2 - тривалість безпечного перебування в ізольованому приміщенні за умов обмеженого вмісту кисню, год;
W - об’ єм приміщення, м3;
Со2 - гранично допустима концентрація кисню, %;
a - кількість кисню, яка споживається людиною за 1 годину, л/год;
N - кількість людей, що знаходяться в ізольованому приміщенні, осіб.
де Тсо2 - тривалість безпечного перебування в ізольованому приміщенні за умов перевищення концентрації вуглекислого газу, год;
Ссо2 - гранично допустима концентрація вуглекислого
газу, %;
m - кількість вуглекислого газу, що виділяється людиною за 1 годину, л/год.
Так, при внутрішньому об’ ємі населеного ізольованого об’єкта W = 10 м3, N = 5 осіб тривалість їх безпечного перебування (у стані спокою) складає не більше 2-х годин.
Серед великого розмаїття хімічних речовин, які тим чи іншим способом потрапляють в організм людини, особливу небезпеку складають отруйні речовини.
Під терміном “отруйні речовини” прийнято розуміти будь-яку речовину небіологічного (біологічного) походження, здатну при потраплянні в живий організм порушувати рівновагу між індивідуумом і навколишнім середовищем, викликаючи при цьому різні за формою і ступенем тяжкості синдроми (больові, судомні тощо). Вивчення механізмів і наслідків упливу отруйних речовин на організм людини є найважливішим завданням токсикології - науки, що розвивається високими темпами.
Хімічні речовини залежно від їх практичного використання можна поділити на:
- промислові отрути, які використовуються у виробництві (лаки, фарби, кислоти, луги, розчинники, барвники), є джерелом виникнення гострих і хронічних інтоксикацій при порушенні правил техніки безпеки (наприклад, ртуть, свинець, ароматичні сполуки тощо);
- отрутохімікати, що використовуються у сільському господарстві для боротьби з бур’янами та гризунами (наприклад, унаслідок використання гербіцидів забруднюються продукти харчування хлор-, фосфор-, ртутьорганічними сполуками, бромідами, що є серйозною загрозою виникнення ракових захворювань і мутацій );
- лікарські препарати (особлива небезпека при потраплянні до рук дітей, часто використовуються для суїцидів);
- хімічні речовини побуту, які використовуються як харчові добавки, пральні порошки та засоби санітарії, особистої гігієни, косметичні засоби (наприклад, фосфатні складові миючих засобів, накопичуючись в організмі, призводять до незво- ротних змін фізико-хімічних властивостей крові, руйнування імунітету та пошкодження шкіри);
- отрути рослин і тварин;
- отрути, які входять до складу хімічної зброї.
Залежно від характеру дії на організм людини хімічні речовини поділяються на: токсичні, подразнюючі, мутагенні, канцерогенні, наркотичні, задушливі, ті, що впливають на репродуктивну функцію, сенсибілізатори.
Токсичні речовини - це речовини, які викликають отруєння усього організму людини або впливають на окремі системи людського організму (наприклад, на кровотворення, центральну нервову систему). Ці речовини можуть викликати патологічні зміни певних органів (нирок, печінки). До таких речовин належать такі сполуки, як чадний газ, селітра, концентровані розчини кислот чи лугів тощо.
Подразнюючі речовини викликають подразнення слизових оболонок, дихальних шляхів, очей, легень, шкіри (пари кислот, лугів, аміак).
Мутагенні речовини призводять до порушення генетичного коду, зміни спадкової інформації (свинець, радіоактивні речовини тощо).
Канцерогенні речовини викликають, як правило, злоякісні новоутворення - пухлини (ароматичні вуглеводні, циклічні аміни, азбест, нікель, хром тощо).
Наркотичні речовини впливають на центральну нервову систему (спирти, ароматичні вуглеводи).
Задушливі речовини викликають токсичний набряк легень (оксид вуглецю, оксиди азоту).
Прикладом речовин, що впливають на репродуктивну (народжувальну) функцію, можуть бути радіоактивні ізотопи, ртуть, свинець тощо.
Сенсибілізатори - це речовини, що діють як алергени. Їх існує дуже багато: рослинні, тваринні, харчові, хімічні, медикаментозні, побутові та ін.
За ступенем токсичності отруйні речовини поділяються на 5 груп:
- надзвичайно токсичні;
- високотоксичні (сполуки миш’яку, ртуті, кадмію, свинцю та ін.);
- значнотоксичні (кислоти, луги, аміак, натрій тощо);
- помірнотоксичні;
- малотоксичні.
Надзвичайно токсичні, високотоксичні і сильнотоксичні хімічні сполуки (речовини) належать до групи небезпечних хімічних речовин (НХР). Найбільш розповсюдженими НХР є: хлор, аміак, ціаністий водень (синильна кислота), фосген, окис вуглецю, етилен, сірковуглець, сірчаний цинк, окисли азоту і багато інших хімічних сполук не біологічного походження.
За вибірковістю дії отруйні речовини поділяються на:
- серцеві - кардіотоксичної дії: ліки, рослинні отрути, солі барію, калію, кобальту тощо;
- нервові - викликають порушення фізичної активності (чадний газ, фосфорорганічні сполуки, алкогольні вироби, наркотичні речовини, снотворні ліки тощо);
- печінкові - хлоровані вуглеводні, альдегіди, феноли, отруйні гриби;
- ниркові - сполуки важких металів, етиленгліколі, щавлева кислота;
- кров’яні - похідні аніліну, анілін, нітрити;
- легеневі - оксиди азоту, окис вуглецю, фосген тощо.
Токсичність ОР зумовлена взаємодією організму токсичної речовини і навколишнього середовища. Токсичність ОР залежить від:
- дози або концентрації ОР;
- фізичних і хімічних властивостей ОР;
- шляхів і швидкості проникнення ОР в організм тощо.
Доза буває токсичною або смертельною. Токсична доза (токсодоза) спричиняє патологічні зміни в організмі, але не призводить до смерті. Смертельна доза спричиняє загибель організму.
Для порівняльної оцінки токсичності отрут користуються величиною летальної дози (ЛД), яка при потраплянні в організми протягом 3-х діб викликає загибель 50% отруєних. ЛД виражають в мг/кг.
Важливим параметром токсичності газоподібних ОР є гранично допустима концентрація (ГДК). ГДК - це найменша концентрація хімічної сполуки, яка при щоденному впливі на організм протягом тривалого часу не викликає патологічних змін або захворювань. ГДК у повітрі вимірюється у мг/м3, у воді - мг/л.
Загальні механізми токсичних дій отрути на організм прийнято ділити на структурно-фукціональні, біохімічні.
Структурно-функціональні механізми впливу зводяться до порушення нормальної діяльності організму внаслідок зміни складу, структури і функціональних властивостей органів і систем людини. Наприклад, коли бджола ужалить людину, набряк тих чи інших органів внаслідок дії отрути призводить до зміни їх функціональних властивостей.
Біохімічні механізми є сукупністю двох взаємозв’язаних і взаємозумовлених процесів. З одного боку, це механізми взаємодії отрути з ферментними системами організму, які призводять до зміни його біохімічних властивостей на молекулярному і клітинному рівнях. З іншого - це процеси, пов’язані з утворенням метаболітів[1], які перешкоджають нормальній роботі органів і систем організму, а в деяких випадках здійснюють значно більший токсичний вплив, ніж отруйна речовина, що потрапила в організм людини. Наприклад, ураження органів кровотворення бензолом зумовлене дією фенолу, який є продуктом перетворення бензолу.
Прояви отруєнь можуть бути неспецифічними і специфічними. Спектр неспецифічних проявів отруєння досить широкий і різноманітний і може виявлятися функціональними порушеннями печінки, нирок, шлунково-кишкової та імунної систем тощо, а також ушкодженням інших органів і систем організму (легень, серцево-судинної, центральної нервової та ін.).
Серед специфічних проявів отруєнь найбільш розповсюджені такі, як порушення свідомості (спирти, опіати, хлоровані вуглеводні), дихання (снотворні, фосфорорганічні сполуки), кровообігу (адренергійні, гіпотензійні та ін.), судоми (ціанід, оксид вуглецю, етиленгліколь та ін.), ураження печінки та нирок (дихлоретан, оцтова кислота, гідразін тощо).
Токсичні речовини, які надходять в організм, виявляють певну дію, а потім виводяться з організму в незмінному вигляді або у вигляді метаболітів. Основними шляхами виведення ОР із організму є нирки, печінка, кишки, легені.
Через нирки виділяється з організму багато токсичних речовин та продуктів метаболізму, які являють собою легкорозчинні сполуки, органічні отрути, електроліти, деякі метали.
Печінка відіграє важливу роль у виведенні багатьох токсичних речовин з організму.
Легені є головним органом виведення з організму легких рідин і газоподібних речовин.
Деякі лікарські та отруйні речовини виводяться з організму через шкіру, переважно через потові залози (сполуки арсену, броміди, йодиди, етиловий спирт, ацетон, фенол та інші).
Найбільш серйозні наслідки токсичного впливу настають при порушеннях систем забезпечення організму киснем, що призводить до гіпоксії життєво важливих органів. Механізми токсичних порушень системи забезпечення організму людини киснем можуть бути класифіковані наступним чином:
- гіпоксія, зумовлена порушенням акту вдиху через пригнічуючу дію отруйних речовин на дихальний центр, порушення вентиляції;
- гіпоксія, викликана порушенням транспортування кисню кров’ю, що може бути зумовлено зниженням кисневої ємності крові (зниження активності гемоглобіну) чи зменшенням постачання крові до тканин;
- циркулярна гіпоксія (порушення кровообігу внаслідок порушення діяльності серця, тонусів судин тощо);
- тканинна гіпоксія (порушення здатності організму використовувати кисень у процесах біологічного окислювання; виникають при потраплянні в організм ціанідів, сірководню, солей важких металів тощо).
Таким чином, найважливішою особливістю токсичного впливу більшості отруйних речовин є здатність до безпосереднього порушення механізмів регулювання гомеостазу - від нижчих рівнів патологічних змін (молекулярних і клітинних) до дезорганізації на рівні організму.
Різноманітність біохімічних процесів, що лежать в основі механізмів упливу отруйних речовин на організм людини, значною мірою ускладнює вживання цілеспрямованих заходів з їх припинення чи зниження.
Основні методи терапії отруєнь викладені у спеціальній літературі й широко використовуються на практиці токсикологами. В інтересах своєчасного (долікарського) застосування заходів, які допоможуть уникнути важких наслідків отруєння, деякі аспекти терапії отруєнь мають бути відомі кожному.
До найбільш радикальних способів терапії більшості отруєнь прийнято відносити комплекс медичних заходів, спрямованих на припинення або послаблення токсичної дії отруйних речовин на організм людини. Такими заходами є методи посилення природної детоксикації (промивання шлунку, очищення кишечнику тощо) і штучної детоксикації (заміщення крові, гемосорбція та ін.).
Загальна стратегія терапії отруєнь побудована на чотирьох основних принципах:
- прискоренні виведення отруйних речовин з організму;
- антидотній терапії;
- усуненні патогенічних порушень у функціонуванні важливих систем організму (патогенічна терапія);
- усуненні або послабленні окремих симптомів отруєння (симптоматична терапія) і попередженні ускладнень.
Принцип прискореного виведення отруйних речовин з організму оснований на методах природної і штучної детоксикації, які є доступними для людини в умовах її повсякденної життєдіяльності й застосовуються в разі потрапляння отруйних речовин в організм через шлунково-кишковий тракт.
Антидотна терапія основана на використанні специфічних протиотрут (антидотів), здатних взаємодіяти з отруйною речовиною (чи її метаболітами) й утворювати малотоксичні чи нетоксичні продукти. Ці речовини здавна привертали увагу, особливо фармакологів, і широко використовувалися для надання допомоги при отруєннях.
Важливими властивостями антидотів є сувора вибірковість і ліміт часу ефективної дії (антидоти найбільш діючі на початкових фазах отруєння).
За хіміко-біологічними властивостями антидоти поділяються на кілька груп:
- антидоти, що викликають детоксикацію отруйних речовин (перетворюють отруйні речовини в нетоксичні продукти, наприклад, лужні й хлормісткі речовини, розчин марганцевокислого калію тощо);
- антидоти, що сприяють виведенню отруйних речовин з організму (як правило, солі, що містять атоми калію, які легко заміщуються іонами інших металів і утворюють комплексні сполуки, які легко розчиняються та швидко виводяться з організму);
- антидоти фізіологічної дії, що викликають ефект, протилежний дії отрути. Наприклад, бронхоспазм, викликаний мускарином, може бути ослаблений адреналіном чи атропіном, які самі не реагують з отрутою, проте усувають симптоми отруєння шляхом непрямої протидії через різні рецептори (клітинні елементи). Цей напрямок антидотної терапії знайшов найбільш широке пратичне застосування в сучасній фармакології, що має у своєму розпорядженні практично необмежені можливості в підборі ефективних функціональних антагоністів токсичних речовин.
Важливим досягненням у створенні антидотів такого типу було відкриття антагоніста ацетилхоліну, що бере участь у процесах передачі нервового імпульсу. Основою цих антидотів є атропін і рецептури атропіноподібної дії.
Принципи патогенічної і симптоматичної терапії реалізуються на різних етапах фармакологічного впливу і можуть бути спрямовані на усунення й ослаблення тих чи інших порушень.
Засобами патогенічної і симптоматичної терапії є речовини, які відновлюють захисні функції організму в умовах їх перенапруги від стресу.
Триметин, тиопентал натрію, серцеві та інші препарати, в тому числі й атропін, використовуються як симптоматичні засоби терапії.
Найважливішим способом лікування отруєнь прийнято вважати каузальну (причинно-наслідкову) терапію, основану на встановленні причин захворювання й усуненні загрозливих життю проявів.
Поряд з розглянутими принципами і способами терапії отруєнь важливими заходами першої допомоги і взаємодопомоги є:
- усунення потрапляння отруйних речовин в організм;
- запобігання переохолодженню постраждалого;
- створення спокою;
- доставка в найближчу медичну установу;
- інші доступні, відповідно до ситуації, заходи.