Вещества и факторы, вызывающие различные группы заболеваний

Вещества, отрицательно действующие на организмы и ведущие к заболеваниям, обычно объединяют в несколько групп. Важней­шие из них:

а) канцерогены – (лат. канцер – рак, генезис – происхождение) вызывают злокачественные новообразования. В настоящее время известно около 500 таких веществ. К наиболее сильным из них от­носятся бензо(а)пирен и другие полициклические ароматические углеводороды, а также ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, радиоактивные изотопы, эпоксидные смолы, нитриты, нитрозамины, асбест и др.;

б) мутагены – (лат. мутацио – изменение, перемена) вызывают изменения числа и структуры хромосом. К ним относятся: рентге­новское облучение, гамма-лучи, нейтроны, бензо(а)пирен, колхицин, некоторые вирусы и др.;

в) тератогены (греч. терас, тератос – чудовище, урод) – ве­щества, вызывающие пороки индивидуального развития, уродства. Тератогеном может быть практически любой фактор, действие которого превышает оптимальный уровень. Часто в качестве тератогенов выступают мутагены, а также такие загрязнители, как пестициды, удобрения, шум и т. п.

Иногда выделяют также эмбриогены (греч. эмбрион – заро­дыш) – вещества, вызывающие нарушения эмбрионального разви­тия. В качестве эмбриогенов часто выступают тератогены, мута­гены и другие вещества (например, алкоголь, наркотики и т. п.).

В результате деятельности человека появились новые, неизвес­тные ранее болезни. Такие болезни можно выделять в отдельную группу техногенных. К ним относятся болезни, вызываемые от­равлением свинцом («сатуризм»), кадмием («ита-ита»), соедине­ниями ртути («минамата»), и другие. Они будут рассмотрены ниже.

Опасные для здоровья органические вещества [3]

Многие органические вещества относятся к токсичным и высоко­устойчивым. Часто они выступают как канцерогены, мутагены, те­ратогены либо усиливают риск возникновения других заболеваний.

Среди органических соединений наиболее опасны галогенированные углеводороды и полициклические ароматические углеводоро­ды (ПАУ).

Галогенированные углеводороды. К этой группе относят­ся органические соединения, в которых один или несколько ато­мов углерода замещены хлором, бромом, йодом или фтором. Наиболее распространены хлорированные углеводороды. Мно­гие из них весьма устойчивы, легко поглощаются организмами и усиленно накапливаются в отдельных органах и тканях. К ним относятся поливинилхлорид, или ПВХ; полихлорированные бифенилы, или ПХБ, ДДТ (пестицид), тетрахлорфенол и тетрахлорэтилен (растворители). В эту же группу входят сильноя­довитые вещества – диоксины. Рассмотрим кратко некоторые из названных углеводородов.

Поливинилхлорид (ПВХ) является вторым по важности синте­тическим полимером после полиэтилена (последний – продукт поли­меризации этилена и практически безвреден для живых организмов).

Поливинилхлорид, как и винилхлорид, из которого он изготовлен путем полимеризации, отличается значительной ядовитостью. Из него изготавливаются трубы, жалюзи, оконные рамы, скатерти, настилы для полов, тара, игрушки и другие материалы. В виде плен­ки поливинилхлорид трудно отличить от полиэтилена.

Большая опасность ПВХ связана с его сжиганием (особенно при пожарах в помещениях). При этом образуются крайне ядовитые диоксины и хлористый водород. Выделяются также тяжелые ме­таллы (прежде всего кадмий), которые использовались в качестве стабилизаторов при производстве ПВХ.

ПВХ и винилхлоридвызывают особую форму рака печени, а так­же винилхлоридную болезнь, проявляющуюся в поражении кожи, костей и конечностей. Следует отметить, что длительное время винилхлорид считали безопасным для здоровья. Его использовали как газ-носитель в аэрозольных баллончиках и даже для наркоза. Только в 70-х годах XX столетия обнаружили его ядовитые свойства.

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) получают из бифенила путем замещения атомов углерода на атомы хлора. ПХБ имеют хоро­шие изоляционные свойства, поэтому широко применяются в электро­технической промышленности. Только в 60-х годах XX столетия были открыты силь­но выраженные токсические свойства ПХБ и их способность накап­ливаться в различных органах (почках, селезенке, печени) и в мате­ринском молоке. Нередко этот загрязнитель приводит к смертельно­му исходу. Так, в 1968 г. на одной японской фабрике произошла утечка ПХБ. Химикат попал в резервуар с рисовым маслом, а масло в торго­вую сеть и на птицефабрику. Результат – гибель 100 тыс. кур и отрав­ление более 1000 человек. Последнее проявилось в виде тяжелых кож­ных заболеваний, получивших название хлоракне. Эта болезнь сопро­вождается длительными гнойными процессами, поражением печени, почек, поджелудочной железы, нервной системы. Не исключается воз­можность мутагенных процессов, а также изменения кожных пигмен­тов у новорожденных детей (темнокожесть).

Еще более ядовиты, чем ПХБ, полибромированные бифени­лы. Случай отравления этим веществом имел место в 1973 г. в штате Мичиган (США), где оно попало в корм скоту. Массовой гибели скота не наблюдалось, поэтому мясо поступало в торговую сеть. Его употребление в пищу людьми сопровождалось нервными расстройствами. Последние длительно сохранялись, поскольку яд интенсивно аккумулируется в организме.

Печально известный ДДТ (дихлордифенилдихлорэтан) также относится к хлорированным углеводородам. Это вещество синте­зировано в 1874 г. И только в 1939 г. Моллер обнаружил в нем инсектицидные свойства. Было распылено более 15 млн. тонн этого ядохимиката практически во всех регионах земного шара. Даже в Антарктиде обнаружено около 2,5 тыс. тонн этого химиката. Поз­же стало известно, что ДДТ интенсивно накапливается в жировых тканях и материнском молоке. В 70-е годы этот инсектицид был запрещен, но вследствие того, что ДДТ исключительно устойчив (срок распада около 50 лет), он продолжает интенсивно циркулиро­вать в цепях питания.

Диоксины. Вещества этой группы являются продуктом преоб­разования галогенированных углеводородов. Этот сильнейший из известных ядов в последнее время привлекает все большее вни­мание. Диоксин стал наиболее известен после катастрофы в севе­роитальянском городе Сивезо, происшедшей 10 июля 1976 года. В атмосферу было выброшено около 2 кг диоксина. В результате этого 220 человек получили тяжелые отравления, 75 тыс. отравленных животных пришлось убить.

К настоящему времени установлено канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие диоксина. Кроме этого, диоксин серьезно влияет на способность к деторождению. Яд поступает в организм человека разными путями: через кожу, при дыхании, с пищей. Он относится к сверхтоксичным и наиболее опасным органическим веществам. Время его полураспада составляет 10–20 лет (в чело­веческом организме несколько меньше). Диоксин накапливается в основном в жировых тканях и наиболее интенсивно поражает кож­ные покровы, печень, некоторые ткани. Кроме того, он вызывает заболевание типа «хлоракне».

Кроме хлорированных углеводородов, диоксин выделяется при лесных пожарах, особенно на территориях, где применялись хлорсодержащие пестициды, а также при сжигании бытового мусора, включающего синтетические материалы хлоруглеродной природы. Значительное количество диоксина (около 200 кг) поступило в ок­ружающую среду в результате применения американцами во Вьет­наме дефолиантов типа «оранж» (40 млн. л). В результате этого пострадали не только вьетнамцы, но и около 20 тыс. американцев. У многих из них дети рождались с различного вида уродствами. ПДК для диоксина составляет ничтожно малую величину – всего 0,000035 мг/л в водной среде. В связи с этим выявлять диоксины весьма трудно, так как требуются очень точные анализы. В от­дельных районах России диоксины поступают в окружающую сре­ду в недопустимо высоких количествах. Зарегистрированы случаи, когда химические предприятия Уфы за одни сутки сбрасывали в воду около 0,3 кг этого сверхъяда.

Полициклические ароматические уыеводороды (ПАУ). Это вторая группа широко представленных органических веществ. Соединения этой группы образуются в основном при неполном сго­рании органического материала. Наиболее широко представленны­ми веществами данной группы является бензол (С₆Н₆) и бензо(а)-пирен, являющиеся сильными канцерогенами.

Бензол служит основой структуры всех ПАУ. Используется как важный продукт химической промышленности, растворитель, а также в качестве топливных добавок. Обладает высокой токсичностью. В организм поступает в основном при дыхании. Кроме канцерогенного действия, вызывает отравления, вплоть до смертельных случаев.

Бензо(а)пирен образуется в основном при перегонке угля, не­фти, горючих сланцев, нагревании органических материалов в ус­ловиях недостаточной обеспеченности кислородом. В больших ко­личествах выделяется дизельными двигателями, особенно при пло­хой их отладке. Содержится в продуктах сжигания бытового мусо­ра, в отработанном моторном масле, в табачном дыме, а также в продуктах копчения мяса. Значительное количество его образует­ся в тех случаях, если копчение осуществляется в присутствии дыма как продукта неполного сгорания.

Из 148 городов СССР, обследованных в 1990 году, в 117 концен­трация бензо(а)пирена была выше ПДК. До 10–15 ПДК бензо(а)-пирена регистрировалось в Братске, Новокузнецке, Красноярске, 6–10 ПДК данного ксенобиотика содержал воздух Магнитогорска, Челябинска и других городов.

Фенол и его производные. Эти вещества также входят в груп­пу широко распространенных сильноядовитых. Фенол является про­стейшим ароматическим спиртом (C₆H₅OH). Он хорошо раство­рим в воде и отличается высокой устойчивостью, является одним из наиболее сильных ядов для водоемов. Малые количества фено­ла приводят к изменению вкуса рыб и других обитателей водной среды; повышенное содержание – к их гибели. Смертельной одно­разовой дозой для человека является 10–15 г фенола.

Фенол производится промышленностью в больших количествах как исходный продукт для получения многих химикатов, особенно синтетических смол. Используется также как дизенфицирующее средство в медицине.

Вдыхание паров фенола обычно ведет к раздражению слизис­тых оболочек, контакт с кожей вызывает ожоги. Отравление фено­лом нередко заканчивается поражением печени, почек, изменени­ем крови. Оказывает отрицательное действие на наследственность. Есть сведения о его канцерогенных и тератогенных свойствах.

Еще более токсичны производные фенола – хлорфенолы. В этом отношении широко известен пентахлорфенол (ПХФ), широко при­меняемый для консервации древесины (уничтожения грибков) и как инсектицид. Может попадать в организм с пищей, через кожу и через дыхательные пути. Признаками острого отравления являет­ся тошнота, головная боль, потеря сил, судороги. Поражает печень и почки. Широко распространены отравления в бытовых условиях. В ФРГ среди бытовых ядов его ставят на первое место. Здесь он запрещен для обработки древесины и использования в бытовых помещениях.

Большую опасность для здоровья населения представляет ме­тиловый спирт, или метанол. По цвету и запаху он трудно отли­чим от этанола. При попадании в организм метанол действует как сильный яд (нередки случаи употребления, принимая за этанол). При распаде метанола образуется муравьиная кислота, которая яв­ляется основным ядовитым продуктом. Этанол же в организме раз­лагается преимущественно до углекислоты и воды. Смертельная доза для человека – 30–100 мл. Небольшие одноразовые дозы мо­гут приводить к полной слепоте. Постоянное вдыхание паров ве­дет к отравлению, что сопровождается головными болями, судо­рогами, нарушением деятельности органов выделения и пищеваре­ния. Метанол все шире начинает использоваться в качестве топли­ва для двигателей внутреннего сгорания, но основное его примене­ние связано с получением химических продуктов и прежде всего формальдегида.

Формальдегид является одним из важнейших продуктов хими­ческого производства и прежде всего для получения различного рода вяжущих материалов (смол). Известна способность формаль­дегида вызывать аллергические реакции. Высказываются мнения о его канцерогенности.

Человек и другие организмы постоянно контактируют с формальдегидом как в результате его длительного использования (около 100 лет), так и вследствие широкой представленности в различных материалах (пластики, древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, консерванты, выхлопные газы автомобилей, табачный дым). В мире его производится десятки миллионов тонн (только в ФРГ около 0,5 млн. тонн). Принимаются меры для ограничения ис­пользования в бытовых целях. ПДК формальдегида для бытовых целей равен 0,10–0,12 мг/м³ воздуха.

Опасные для здоровья неорганические вещества [3]

Тяжелые металлы. К тяжелым относят металлы с удельным весом выше железа – от 4,5 г/см³. Многие тяжелые металлы необ­ходимы для жизнедеятельности организмов и относятся к группе микроэлементов. В их числе цинк, медь, марганец, железо и др. Вместе с тем многие тяжелые металлы токсичны для организма. Специфика их действия заключается в том, что они способны к биоаккумуляции вследствие медленной биодеградации, легкого по­глощения и медленного выведения из организма. На высших зве­ньях цепей питания концентрация тяжелых металлов может увели­чиваться в сотни и тысячи раз (например, в теле птиц, питающихся рыбой) по сравнению с их содержанием в среде. Тяжелые метал­лы легко связываются с белками в отличие от галогенированных углеводородов, которые легко растворяются в жирах, в них же и концентрируются.

Наиболее представленными в различных элементах среды яв­ляются свинец, кадмий, ртуть и другие. Основные источники на­копления тяжелых металлов в среде и организмах – сжигание топ­лива, пестициды, некоторые органические соединения, промышлен­ные отходы и т. п.

Имеются данные (Вронский, 1996), что за счет антропогенных источников в среду поступает 94–97 % свинца, 84–89 % кадмия, – 56–87 % меди, 66–75 % никеля и до 60% ртути.

Свинец. Основной поставщик – автомобильное горючее, куда он добавляется в виде тетраэтилсвинца Рb(О₂Н₅)₄ для повышения октанового числа. Подсчитано, что в США от автомобильного транспорта в окружающую среду поступает до 98 % свинца. В настоящее время разработана присадка к бензину на марганцевой основе, которая должна заменить присадку из тетраэтилсвинца. Значительное количество свинца поставляют также металлурги­ческие предприятия и сельское хозяйство, использующее мышья­ковистый свинец в виде пестицидов.

Количество свинца в окружающей среде особенно заметно ста­ло увеличиваться с начала промышленной революции. По ледни­кам Гренландии было установлено, что это произошло начиная с середины XVIII столетия. Особенно стало возрастать накопление свинца в среде с сороковых годов XX века. Отмечается, что к 1965 году концентрация этого металла в среде превысила его значения в доиндустриальный период в 400 раз. В скелете человека городов XX века свинца содержится в 700–1200 раз больше, чем в костях людей, живших 1600 лет назад.

Свинецотносится к яду, отравление которым имело место уже в древнем мире. Это было связано с широко известным использова­нием свинцовых водопроводных труб, а также свинцовых чанов, в которых варили виноградный сок для вина. Для приготовления вин­ного спирта использовались свинцовые чаны вплоть до средневе­ковья (например, в Германии). Результатом свинцовых отравлений явилось принятие закона, угрожавшего казнью тому, кто будет под­слащать вино «свинцовым сиропом». Следует отметить, что исто­рия с подслащением вина повторилась в 80-х годах нашего столе­тия. Только в этом случае в качестве добавок использовался диэтиленгликоль (компонент антифризов). Им подслащались австрий­ские, немецкие и итальянские вина. Это закончилось так называе­мым «винным скандалом» в 1965 году.

Признаки отравления свинцом («свинцовая болезнь»),или са­турнизм, довольно типичны. Они выражаются в повышенной утом­ляемости, ухудшении сумеречного зрения, малокровии, нервных па­раличах, поражениях почек, кишечных коликах, болях в сердце, преждевременных родах, выкидышах. Внешне свинцовая болезнь проявляется в бледности кожи, а при сильном отравлении – темной «свинцовой каймой» по краям десен.

Особенно чувствительны к отравлению свинцом дети. Если из организма взрослых выводится до 90 % свинца, то у детей – не более 60 %. Кроме того, у взрослых свинец откладывается в основном в костях, у детей же до 30–40 % его концентрируется во внутренних органах и в мозговой ткани. Именно поэтому дети, имеющие свинцовое отравление, зачастую страдают ослаблением памяти, понижен­ной способностью к концентрации внимания (для них характерна сверх активность), отставанием в умственном развитии.

Ученые США пришли к выводу, что степень интеллекта детей находится в обратно пропорциональной зависимости от количества свинца, содержащегося в зубах (молочных). При повышенном со­держании свинца дети хуже выполняют различные психологические тесты. Имеются высказывания, что современная агрессивность и преступность в какой-то мере связаны со свинцовым отравлением.

Свинец интенсивно накапливается в почвах. Однако доля почвен­ного свинца в загрязнении растений не превышает нескольких про­центов. При этом из кислых почв поглощение свинца и других тя­желых металлов происходит несколько интенсивнее, чем из почв с нейтральной или щелочной реакцией. Следовательно, подкисление почв кислыми осадками интенсифицирует отрицательное действие свинца. В кислых почвах подвижность свинца значительнее, поэто­му больше попадает его в грунтовые воды. Наиболее значитель­ное количество свинца накапливается на листьях и других органах растений, которые способны аккумулировать пыль (шершавые, по­крытые волосками, клейкие и т. п.).

В некоторых районах Англии запрещено использование свинцо­вых грузил и свинцовой дроби: они загрязняют воду и, кроме того, склевываются птицами, что угрожает их жизни. В организм чело­века свинец поступает через органы дыхания и с пищей, в основ­ном растительной. Повышенная концентрация свинца регистриру­ется в печени травоядных животных. Наиболее опасно вдыхание свинца, например, с продуктами выхлопных газов автомобилей. Этот свинец быстро накапливается в организме и поступает в кровь. Свинец, попадающий в пищеварительный тракт, обычно (на 90–95 %) выводится из организма.

Много свинца скапливается вдоль дорог. Но, к счастью, вслед­ствие большого удельного веса он распространяется на небольшие расстояния (20–30 метров).

Известны случаи гибели телят (США), которых поили молоком коров, потреблявших траву, скошенную на обочинах автострад. Ги­бель скота имела место в Германии около предприятия, допустив­шего аварийный выброс свинца. В Швейцарии получены данные, что у людей, живущих вдоль шоссе с интенсивным движением (5000–6000 автомашин в день), заболевание раком отмечалось значительно чаще (в 9 раз), чем у тех, кто жил на расстоянии 400-500 м от шоссе. Однако трудно сказать, что явилось основной причи­ной данного явления – выбросы свинца или другие вещества, на­пример бензо(а)пирен.

Кадмий. Наиболее токсичный среди тяжелых металлов эле­мент. К счастью, он содержится в среде в небольшом количе­стве. Основные источники поступления кадмия в среду – сжига­ние каменного угля (в каждой тонне содержится до 2 г), химичес­кие удобрения, особенно фосфорные, отходы и продукты сжига­ния пластмасс. Он содержится также в табачном дыму (у ку­рильщиков в организме его примерно в 2 раза больше, чем у неку­рящих). В отличие от свинца кадмий более легко поступает из почвы в растения (до 70 %) и, кроме того, очень слабо выводится из организма. Он поражает почки (здесь же в основном и накап­ливается), нервную систему, нарушает функции половых органов, отрицательно действует на органы дыхания. Можно предположить и канцерогенное действие кадмия. Интенсивное накопление кад­мия регистрируется в грибах.

С кадмием связано заболевание, которое получило у японцев название «ита-ита» (буквально «ой-ой»). Эта болезнь описана в 1955 году после отравления людей рисом, который поливался сточ­ными водами, содержащими кадмий. Наблюдались случай отрав­ления со смертельным исходом.

Ртуть. Широко распространена в окружающей среде. Мировое производство ртути превышает 10 тыс. т/год. Она используется в основном в электротехнике, медицинской и химической промыш­ленности, в частности, как катализатор при производстве поливинилхлорида.

Металлическая (элементарная) ртуть практически не опасна для организма. Существенно опаснее вдыхание паров ртути. Они мо­гут привести к отравлению, сопровождающемуся тошнотой, рво­той, кровавыми поносами, почернением и крошением зубов. По­этому пролитую ртуть необходимо тщательно собрать. Для этого используют обычно порошок возогннаной серы («серный цвет»).

Значительную опасность представляют соли ртути, но только в том случае, если они попадают в организм с пищей или через кожу. Через органы дыхания они не проникают, так как практически не летучи. Симптомы отравления солями примерно такие же, как и при вдыхании паров ртути.

Наиболее ядовиты и опасны для организма ртутьорганические соединения (особенно метилртуть). Отравление ими специфично – оно становится очевидным лишь спустя несколько недель. С ртутьорганическими соединениями связываются массовые отравле­ния людей, в частности, в Ираке и Японии.

В 1971/72 гг. в Ираке было использовано в пищу семенное зерно, протравленное ртутьсодержащими фунгицидами. Результатом этого явилось 459 смертельных случаев и более 6500 заболеваний.

В 1953–1962 гг. были зарегистрированы тяжелые отравления ртутью населения на берегах бухты Минамата в Японии. По месту отравления было названо и заболевание – «болезнь Ми­намата». Минамата в переводе означает «морской сад», что подчеркивает богатство бухты разнообразными морскими орга­низмами. В этой бухте заболевали преимущественно бедные люди, питавшиеся в основном рыбой. К 1972 году было зарегис­трировано 292 случая заболеваний, из них 62 со смертельным исходом. Интересна история установления причины заболева­ния. Первый больной был зарегистрирован в 1954 г. Он был ра­бочим азотного завода и страстным рыболовом. Врач так опи­сывает состояние больного: руки почти парализованы, губы бес­чувственны, ноги заплетаются, поле зрения сужено. Попытки лечения заболевания как нервного оказались безуспешными, и через два месяца больной умер. В последующем умерло еще несколько человек. Часто больных старались скрывать, так как считали, что это психическое заболевание. Были также попыт­ки связать заболевание с антисанитарией, поскольку болели очень бедные люди. Только в 1969 году, после смерти 60 чело­век, была установлена причина заболевания. Помогли в этом... кошки. Врач, постоянно посещавший больных, обратил внима­ние на то, что из рыбацких селений исчезли кошки. Жители ска­зали, что кошки погибали от бешенства или уходили из селений. Это натолкнуло врача на мысль, что причиной заболевания яв­ляется рыба, которой в основном питались кошки. Исследова­ния показали, что причина заболевания кошек и людей одна и та же – метилртуть, которая образуется из металлической ртути, поступающей со стоками в бухту с азотного завода. Далее ме­тилртуть включалась в цепь питания: мелкие морские организ­мы – рыба – пища человека или кошек. Естественно, что на ко­нечных звеньях цепей питания она накапливалась в больших ко­личествах.

Значительные усилия и длительное время потребовались, чтобы фирма, сбрасывавшая в бухту стоки со ртутью, признала свою вину.

Асбест. Это вещество в последнее время привлекает внимание медиков. С ним связывается специфическое заболевание, вызыва­емое тонкой асбестовой пылью – осбестоз: поражения легочных тканей – от мелкоочаговых («узелки») до особой формы рака.