Характеристика и показатели опасности вредных веществ

В соответствии с СТБ 17.08.02-01-2009 загрязняющие вещества в зависимости от химического состава делятся на 28 групп. Например, металлы и их соединения, углеводороды предельные, углеводороды непредельные, простые эфиры, органические кислоты, альдегиды, кетоны, пыль и др. Каждому загрязняющему веществу присвоен код, состоящий из четырех цифр: первые две ци­фры обозначают номер группы, к которой относится данное вещество, следующие две цифры показывают порядковый номер веще­ства в данной группе. Например, углеводороды включают четыре группы загрязняющих веществ: предельные, непредельные, ароматические и ароматические полициклические углеводороды, которые имеют соответствующие коды: 0401–0499, 0501–0599, 0601–0699, 0701–0799.

В этом же стандарте приведены перечни летучих органических соединений, групп суммации, стойких органических загрязнителей, парниковых газов, озоноразрушающих, а также озонобезопасных веществ и их смесей.

Л ету­чие органические соединения (ЛОС) способны вступать в фотохимические реакции в атмосфере с образованием озона и других окислителей. В группу ЛОС входят многие органические соединения – предельные, непредельные, ароматические и полициклические, галогенпроизводные углеводороды, спирты и фенолы, простые и сложные эфиры, альдегиды, кетоны, органические кислоты, окиси и перекиси, амины, нитросоединения и другие вещества, например, бутан, метан, этан, пропан, стирол, толуол, гексан, пентан, циклогексан, бензол, дихлорэтан, четыреххлористый углерод, спирты, фенолы, эфиры и др.

В настоящее время выделяют группу стойких органических загрязнителей (СОЗ), представляющих собой химические соединения различной природы и обладающих следующими свойствами:

- стойкость в окружающей среде;

- устойчивость к деградации;

- острая и хроническая токсичность;

- биоаккумуляция;

- трансграничный перенос на большие расстояния по воздуху, воде либо с мигрирующими видами.

В первоначальный перечень из 12 химических веществ, предусмотренный Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях, принятой в г. Стокгольме 22.05.2001 г. вошли восемь хлорсодержащих пестицидов – альдрин, эндрин, дильдрин, хлордан, ДДТ, токсафен, мирекс, гептахлор. Остальные – гексахлорбензол (ГХБ), полихлорированные бифенилы (ПХБ) и полихлорированные диоксины (ПХДД) и фураны (ПХДФ) относятся к веществам, длительное время применяемым в качестве диэлектрических или охлаждающих жидкостей в электрооборудовании, пластификаторов и других добавок при производстве лаков, красок, смазочных масел, гидравлических жидкостей.

Этот список СОЗ является окончательно незакрытым и конвенцией предусмотрена возможность внесения в эти группы новых веществ по мере накопления необходимой информации. В настоящее время в перечень СОЗ внесены еще более двух десятков соединений (хлордекон, линдан, гексабромдифенил и др.).

Одним из опасных загрязняющих веществ, вызывающим онкологические заболевания, относится всем известный бензопирен. Он образуется при сгорании любого топлива и для него установлено значение ПДК равное 1х10 ^-6 мг/м³ воздуха.

В настоящее время существенно возросла опасность общепланетарного отравления среды обитания человека диоксинами и родственными им соединениями. Название «диоксины» часто используется для семейства структурно и химически связанных полихлорированных дибензопарадиоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ). Химическое название самого диоксина – 2,3,7,8-тетрахлородибензопарадиоксин (ТХДД). Некоторые диоксиноподобные полихлорированные бифенилы (ПХБ) с похожими токсическими свойствами также входят в понятие «диоксины». Выявлено 419 типов относящихся к диоксинам соединений, но лишь 30 из них имеют значительную токсичность, а самым токсичным является ТХДД.

Токсикологические характеристики диоксинов и подобных им соединений зависят от положения атомов хлора в молекуле. Особенно токсичны вещества, содержащие галогены в тех же местах, что и в молекуле 2,3,7,8-ТХДД. Он более ядовит, чем известные кураре, стрихнин, и является самым смертельным ядом из всех известных человечеству. Но диоксинов по химическому составу много, токсичность у них различная и человечество, сталкиваясь с ними, подвергается воздействию их смесей. Токсичность смесей оценивается по особым системам, где каждому соединению присваивается коэффициент токсичности относительно 2,3,7,8-ТХДД, общая токсичность смеси выражается в эквивалентном количестве этого соединения (т.н. «диоксиновый эквивалент» – ДЭ).

Признаками поражения диоксинами являются снижение веса, потеря аппетита, появление угреобразной сыпи на лице и шее, не поддающейся лечению. Развивается поражение век. Наступают крайняя депрессия и сонливость. В дальнейшем поражение диоксином приводит к нарушениям функций иммунной, нервной систем, обмена веществ, изменению состава крови. При воздействии более высоких концентраций, диоксины могут вызывать мутагенный, тератогенный и эмбриотоксический эффект, приводить к онкозаболеваниям и пр. В Беларуси для диоксинов установлена ПДК _сс в атмосферном воздухе (в пересчете на 2,3,7,8-ТХДД) равная 0,5х10 ^-9 мг/м³, а для воды – 2х10 ^-8 мг/дм³.

К озоноразрушающим веществам (ОРВ) относятся пентафторхлорэтан (ХФУ-115), трифторбромметан (галон-1301), дифторхлорбромметан (галон-1211), трифторхлорметан (ХФУ-13), тетрахлорметан, фторхлорметан (ГХФУ-31), фтордибромметан (ГБФУ-21В2) и др.

Вредные вещества в зависимости от их свойств и условий их воздействия на человека (концентрация/доза/время) могут вызывать острые и хронические отравления (интоксикации). Важнейшей характеристикой вредного воздействия химического вещества является степень его вредности (токсичность).

Токсичность является мерой несовместимости вещества с жизнью. Например, это может быть средняя смертельная доза или концентрация химического вещества. Однако в реальных условиях вероятность развития интоксикации обусловлена не только токсичностью, но и общим количеством поступившего в организм вредного вещества (дозой), опасным для жизни. Поэтому для классификации химических веществ введено и такое понятие, как «опасность».

Опасность – вероятность возникновения вредных для здоровья последствий, являющихся результатом контакта человека с химическими веществами. Опасность характеризуется показателями, которые разделены на две группы.

К первой группе относятся показатели потенциальной опасности, определяющие возможность попадания в организм вредного вещества:

- средняя смертельная доза при введении в желудок – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок (ДЛ _50ж, мг/кг);

- средняя смертельная доза при нанесении на кожу – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу (ДЛ _50жк, мг/кг);

- средняя смертельная концентрация в воздухе – концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при 2-4-часовом ингаляционном воздействии (СЛ ₅₀, мг/м³);

- коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) – отношение максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20°С к средней смертельной концентрации вещества для мышей при двухчасовом воздействии.

Ко второй группе относятся показатели реальной опасности:

- зона острого действия – отношение смертельной концентрации вредного вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящее за пределы приспособительных физиологических реакций;

- зона хронического действия – отношение минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных реакций, к минимальной концентрации, вызывающей вредное действие на организм в хроническом эксперименте – по 4 ч пять раз в неделю на протяжении не менее 4 месяцев.

Считают, что вещество тем опаснее, чем меньше зона острого действия. Такое вещество опасно с точки зрения развития тяжелых (смертельных) форм отравлений. Зона хронического действия характеризует хроническое отравление. Проявления хронического отравления развиваются скрытно по мере постепенного накопления вредного вещества и увеличения его токсического действия. Например, при длительном воздействии свинца, ртути или кадмия развиваются хронические интоксикации. Эти вещества обладают способностью накапливаться и медленно выводятся из организма. Свинец откладывается в костях, ртуть и кадмий – в почках, марганец — в печени.

По степени воздействия на организм человека все химические вещества подразделяют на четыре класса опасности:

1-й – чрезвычайно опасные;

2-й – высокоопасные;

3-й – умеренно опасные;

4-й – малоопасные.

Класс опасности веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Показатели токсичности вредных веществ

Показатель	Норма для классов опасности
Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3	Менее 0,1	0,1-1,0	1,1-10,0	Более 10,0
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг	Менее 15	15-150	151-5000	Более 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг	Менее 100	100-500	501-2500	Более 2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3	Менее 500	500-5000	5001-50000	Более 50000
Коэффициент возможного ингаляционного отравления	Более 300	300-30	29-3	Менее 3
Зона острого действия	Менее 6,0	6,0-18,0	18,1-54,0	Более 54,0
Зона хронического действия	Более 10,0	10,0-5,0	4,9-2,5	Менее 2,5

Отнесение вещества к классу опасности проводят по показателю, значение которого является максимальным.

Вредные химические вещества могут поступать в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожный покров и слизистые оболочки. Независимо от пути проникновения, в организме вредные вещества подвергаются физико-химическим превращениям, биологическая направленность которых состоит в обезвреживании вредных веществ и выведении их из организма.

Как правило, люди подвергаются одновременному или совместному (комбинированному) воздействию сразу нескольких вредных веществ. Разделяют несколько видов комбинированного действия вредных веществ.

Однонаправленное действие возникает, когда компоненты смеси действуют на одни и те же системы в организме. В этом случае суммарный эффект воздействия смеси равен сумме эффектов отдельных компонентов и должен отвечать соотношению

где С – концентрации компонентов смеси; ПДК – предельно допустимые концентрации компонентов.

Таким образом, сумма отношений концентраций каждого из компонентов не должна превышать единицы. Эффектом суммации, например, обладают группы аммиак, сероводород и формальдегид; озон, диоксид азота и формальдегид; диоксид азота и диоксид серы; диоксид азота, оксид углерода, фенол и диоксид серы; сероводород и формальдегид; диоксид серы и фенол; диоксид серы и фтористые газообразные соединения; оксид углерода и пыль цементного производства и др.

Положительный синергизм (потенцирование) имеет место, когда одно вредное вещество усиливает токсическое действие другого. Это происходит вследствие подавления одним из вредных веществ деятельности систем организма, ответственных за обезвреживание другого вещества. Положительный синергизм отмечается, например, при совместном воздействии хлорофоса и винилфосфата, четыреххлористого углерода и этилендихлорида или оксида углерода и бензола. Никель усиливает свою токсичность в присутствии медьсодержащих соединений в 10 раз. Алкоголь повышает опасность отравления анилином и ртутью.

Атмосферный воздух всегда загрязнен несколькими веществами, которые обладают эффектами суммации или потенционирования.

Отрицательный синергизм (антагонизм) проявляется в том, что одно химическое вещество ослабляет действие другого. Такое явление наблюдается, например, в отношении сернистого ангидрида и хлора, диоксида серы и аммиака, аммиака и диоксида углерода. Это происходит вследствие химического взаимодействия указанных веществ с образованием малотоксичных соединений.

Независимое действие вредных веществ проявляется при одновременном содержании в воздухе нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием. В этом случае их токсические индивидуальные эффекты не зависят один от другого. Например, пары бензола и раздражающие газы (оксиды азота, серы, хлор и др.) действуют на разные органы и системы, и значения их ПДК остаются такими же, как при изолированном действии каждого компонента.

Обобщенная характеристика воздействия вредных веществ на организм человека представлена в табл.5.2.

Таблица 5.2. Воздействие основных загрязнителей на организм человека

Загрязнители	Основные виды воздействия на человека
Асбест	Канцерогенное (рак легких)
Диоксид серы	Заболевания дыхательных путей, конъюнктивит, головные боли
Диоксид азота	Заболевания органов дыхания, раздражение слизистых оболочек, головные боли, бессоница
Диоксины	Острые и хронические отравления, мутагенный и тератогенный эффект, канцерогенное действие, иммунодефицит
Угарный газ	Кровяной яд, головные боли, тошнота, смерть от удушья
Винилхлорид	Канцерогенное действие
Формальдегид	Заболевания органов дыхания, аллергенное и канцерогенное действие
Фреоны	Канцерогенная опасность вследствие разрушения озонового слоя
Нитраты, нитриты, продукты метаболизма азотных удобрений	Острые отравления, нарушение обмена веществ, аллергенное и канцерогенное действие, нервные расстройства
Бензопирен	Канцерогенное, мутагенное, тератогенное действие
Хлорорганические пестициды	Поражение печени, ЦНС, канцерогенное действие
Бериллий	Дерматиты, язвы, воспаления слизистых оболочек
Ванадий	Раздражение дыхательных путей, астма, нервные расстройства, изменение формулы крови
Кадмий	Респираторные заболевания, почечная дисфункция, канцерогенное воздействие
Мышьяк	Рак легких, кожные болезни, заболевания крови (включая малокровие)
Никель	Респираторные заболевания, астма, нарушение дыхательной защитной системы, рак носа и легких, врожденные пороки
Ртуть	Поражение ЦНС, включая временную потерю памяти, нарушение координации, почечная недостаточность
Свинец	Нарушение процессов кровообразования, повреждения печени и почек, неврологические заболевания
Хром	Рак легких, желудочно-кишечного тракта, дерматиты
Таллий	Нарушение обмена веществ, гипотензия и брадикардия, воспале-ние глазных нервов и поражение глазных мышц, выпадение волос

В республике проводятся работы по снижению поступления СОЗ в окружающую среду в соответствии с Национальным планом выполнения обязательств, принятых Республикой Беларусь по Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях на 2007-2010 годы и на период до 2028 года, утвержденным Указом Президента Республики Беларусь от 12.06. 2007 г. №271.