Министерство  образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

«СИБИРСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ  ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ» (ГОУ ВПО «СГГА»)

Кафедра Безопасности  жизнедеятельности 
 

Реферат 
 

Тема 

Токсичность вредных веществ, яды, токсикометрия, биологическое действие промышленных ядов 
 
 

Выполнили __________ О.В. Пашке        Проверила_________О.П.Ляпина.

                                                  Решетов 
 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск 2008

     Содержание

     Введение

     Бурное  развитие химической промышленности сопровождается широким использованием использованием химических соединений в различных  сферах жизнедеятельности человека. В настоящее время синтезированы миллионы химических веществ смесей, из которых 60 тыс. находят свое практическое применение. Ежегодно разрабатывается от 50 до 1000 новых химических веществ с широкой перспективой использования. В связи с этим возникает определенный риск для здоровья людей.

     Изучение  потенциальной опасности вредного воздействия химических веществ  на живые организмы является предметом  химико-биологической науки -  токсикологии. Токсикология изучает механизмы  токсического действия химических веществ, диагностику, профилактику и лечение отравлений. Вредное вещество, т.е. химический элемент или соединение, вызывающее заболевание организма, является центральным понятием токсикологии. Область токсикологии, изучающее действие на человека вредных веществ, встречающихся в производственных условиях, называется промышленной токсикологией. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Общие сведения о токсичности  веществ

1.1. Определение, понятия,  цели и задачи  токсикологии

     Токсикология  – область знаний, изучающая законы взаимодействия живого организма и яда. Токсичность вещества тем больше, чем меньше ее количество (доза) вызывает расстройства жизнедеятельности организма.

     Вещество, вызывающее отравление или смерть при  попадании в организм в малом  количестве называется ядом. В роли последнего может оказаться практически любое химическое соединение, попавшее в организм в количестве, способном вызвать нарушения жизненно важных функций и создать опасность для жизни.

     Предполагая это уникально свойство химических веществ, знаменитый врач средневековья Парацельс считал, что «… все есть яд и ничто не лишено ядовитости. Яд от лекарства отличается дозой». многие химические вещества, принятые внутрь в оптимальной дозе, приводят в восстановлению нарушенных какой-либо болезнью функций организма и тем самым проявляют лечебные свойства. Другие вещества являются составной частью живого организма (белки, жиры и т.д.), поэтому для проявления их токсических свойств нужны особые условия. Чаще токсическое влияние оказывают чуждые живому организму вещества, которые получили название ксенобиотики. Таким образом, одно и то же химическое вещество может быть ядом, лекарственным необходимым для жизни средством в зависимости от ряда условий, при которых оно встречается и взаимодействует с организмом (рис. 1.1)

     Токсикология в современном понимании – это наука о вредном воздействии на человека, животных и растительных химических соединений, поступающих из окружающей среды – среды обитания (производственной, коммунальной, бытовой, природной и пр.)

     Вредное взаимодействие химических соединений проявляется в виде заболевания или нарушения состояния здоровья, обнаруживаемых современными методами как в процессе контакта с веществами, так и в отдельные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

     Рис. 1.1. Зависимость биологического ответа организма от концентрации полезного (1) и токсического (2) вещества. (Взаимное расположение двух кривых относительно шкалы концентраций условно) 

     Патологическое  состояние, развивающее вследствие взаимодействия вредного химического  вещества с организмом, называется интоксикацией, или отравлением. в соответствии с принятой терминологией отравлением обычно называют только те интоксикации, которые вызваны «экзогенными» ядами, поступившими в организм извне. В результате воздействий вредных веществ на организм могут возникнуть острые и хронические отравления.

     Основная  цель токсикологии состоит в предупреждении, распознании и лечении больных  с заболеваниями химической этиологии, предупреждении и устранении отдельных  последствий вредного воздействия  химических веществ у индивидуумов и потомства.

     В связи с этим выделяют следующие  направления токсикологии:

     экспериментально-теоритическое  – изучение основных закономерностей  взаимодействия вредного вещества с  биологическими объектами;

     профилактическое (гигиеническое) – предупреждение потенциальной опасности вредного воздействия веществ на человека. Сюда входят коммунальная (атмосферная, водная, почвенная), пищевая, промышленная, бытовая, косметическая;

     клиническое – исследование отравлений, возникающих  вследствие влияния на человека химических веществ окружающей среды, и их лечение;

     экологическое – изучение действия веществ на экосистемы, биоценозы.

     Основоположниками отечественной промышленной токсикологии как науки являются известные  ученые Н.В. Лазарев и Н.С. Правдин. Ими впервые были сформулированы задачи токсикологии:

     1) гигиеническая экспертиза токсических  веществ; 2) гигиеническое нормирование  содержание вредных веществ в  объектах среды обитания; 3) гигиеническая  стандартизация сырья и продуктов  производства.

     Если  первое направление предполагает установление гигиенических нормативов химических веществ по сокращенной схеме  с последующим расчетом ориентировочных  временных нормативов, то второе направление  охватывает полный комплекс токсикологических  исследований и разработку на этой основе фундаментальных гигиенических нормативов – ПДК. Третья задача направлена на ограничение в сырье, промежуточных и готовых продуктах токсических примесей до уровней, не оказывающих неблагоприятного воздействия на организм. Эти исследования в настоящее время стали обязательными, поскольку любая производимая продукция должна иметь гигиенический сертификат качества. Ответственность за осуществление возлагается на предприятие-производитель.

     Взаимодействие  яда с организмом изучается в  двух аспектах: как влияет вещество на организм (токсикодинамика) и что происходит с веществом в организме (токсикокинетика). Токсикокинетика изучает закономерности процессов поступления, распределения, метоболизма и выделения путем определения концентраций самих веществ или их метаболитов в биологических средах организма (крови, плазме, моче, выдыхаемом воздух, тканях) в различные периоды интоксикации. Токсикодинамика изучает характер действия веществ на организм, вызываемый ими эффект. 

     1.2. Классификация вредных химических веществ

     Количество  химических соединений, используемых в настоящее время велико, а  характер биологического действия настолько  разнообразен, что применяю несколько  видов классификаций. В основу существующих классификаций вредных химических веществ положены различные принципы, учитывающие агрегатное состояние веществ, характер воздействия на организм, степень токсичности, опасности и другие признаки.

     По  агрегатному состоянию в воздушной  среде вредные вещества могут  быть классифицированы на газы, пары и аэрозоли (жидкие или твердые).

     По  химическому строению вредные  химические вещества делят на органические, неорганические и элементоорганические. Исходя из принятой химической номенклатуры, определяют класс и этих веществ.

     По  пути проникновения в организм выделяют вещества, действующие через дыхательные пути, пищеварительную систему и кожу.

     По  цели применения различают следующие  вещества.

     Ксенобиотики  пищи, к ним относятся неалиментарные (не имеющие пищевой ценности) компоненты пищи и антиалементарные вещества, включающие, в частности, различные эссенции (сложные эфиры), нитраты и нитриты, кофеин, алкоголи, дубильные вещества (танниды), катехины ряд других веществ.

     Промышленные  вещества – наиболее разнообразная  группа. Среди выбросов в атмосферу, почву, воду имеется группа неорганических веществ, содержащих практически все элементы периодической системы, а также все классы органических соединений, начиная с простейших алифатических углеводородов и кончая синтетическими высокомолекулярными соединениями, а также веществами, сравнимыми по степени токсичности с боевыми отравляющими веществами.

     Агрохимикаты (пестициды и химические средства защиты растений), которые включают в себя гербициды, инсектицидов, фунгициды, репелленты, протравители семян. Без  использования этих веществ сегодня представляется немыслимым получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

     Лекарственные средства, имеющие свою фармакологическую  классификацию.

     Косметические средства, которые также включают некоторые биологические соединения, чужеродные для организма и способные в определенных концентрациях вызвать токсический эффект, например аллергические реакции.

     Отравляющие вещества (ОВ), которые применяются  в качестве токсического оружия для  массового уничтожения людей.

     По  виду токсического действия химические вещества разделяются по характеру их токсического действия на организм (табл.1.1). Однака эта классификация имеет общий характер и обычно детализируется использованием дополнительной информации об «избирательной токсичности» веществ (табл.1.2.).

     Таблица 1.1.

     Токсикологическая классификация ядов

     Таблица 1.2.

     Классификация вредных веществ по «избыточной токсичности»

     По  степени токсичности – гигиеническая  классификация, в основу которой  положена количественная оценка токсической  опасности химических веществ, согласно экспериментальным данным по определению  их ПДК, параметров токсичности (табл.1.3.).

     По  специфике биологического последствия отравления организма выделяют следующие группы веществ; 
 

     Таблица 1.3.

     Параметры токсикометрии

     раздражающего действия, которые обладают указанным воздействием, попадая на покровы, слизистые оболочки и прежде всего на орган зрения, верхние дыхательные пути;

     сенсибилизирующего (аллергического) действия, которые вызывают возникновение заболеваний – бронхиальной астмы, астматических бронхита, конъюнктивита, дерматита;

     мутагенного действия, которые повреждают генетическую наследственную функцию организма;

     тератогенного действия, которые приводят к отключениям в развитии эмбриона, находящего  в чреве матери;

     канцерогенного  действия, которые приводят в конечном счете к возникновению раковых заболеваний;

     репродуктивного действия, которые снижают детородную функцию у мужчин и женщин. 

     1.3. Пути поступления  вредных химических  веществ в организм  человека

      Токсические вещества поступают в организм человека через дыхательные пути (ингаляционное проникновение), желудочно-кишечный тракт и кожу. Степень отравления зависит от их агрегатного состояния (газообразные и парообразные вещества, жидкие и твердые аэрозоли) и от характера технологического процесса (нагрев вещества, измельчение и др.).

      Преобладающее большинство профессиональных отравлений связано с ингаляционным проникновением в организм вредных веществ, являющимся наиболее опасным, так как большая всасывающая поверхность легочных альвеол, усиленно омываемых кровью, обусловливает очень быстрое и почти беспрепятственное проникновение ядов к важнейшим жизненным центрам.

      Поступление токсических веществ через желудочно-кишечный тракт в производственных условиях наблюдается довольно редко. Это  бывает из-за нарушения правил личной гигиены, частичного заглатывания паров и пыли, проникающих через дыхательные пути, и несоблюдения правил техники безопасности при работе в химических лабораториях. Следует отметить, что в этом случае яд попадает через систему воротной вены в печень, где превращается в менее токсические соединения.

      Вещества, хорошо растворимые в жирах и  липоидах, могут проникать в кровь  через неповрежденную кожу. Сильное  отравление вызывают вещества, обладающие повышенной токсичностью, малой летучестью, быстрой растворимостью в крови. К таким веществам можно отнести, например, нитро- и аминопродукты ароматических углеводородов, тетраэтилсвинец, метиловый спирт и др.

      Токсические вещества в организме распределяются неодинаково, причем некоторые из них способны к накоплению в определенных тканях. Здесь особо можно выделить электролиты, многие из которых весьма быстро исчезают из крови и сосредоточиваются в отдельных органах. Свинец накапливается в основном в костях, марганец — в печени, ртуть — в почках и толстой кишке. Естественно, что особенность распределения ядов может в какой-то мере отражаться и на их дальнейшей судьбе в организме.

      Вступая в круг сложных и многообразных  жизненных процессов, токсические  вещества подвергаются разнообразным превращениям в ходе реакций окисления, восстановления и гидролитического расщепления. Общая направленность этих превращений характеризуется наиболее часто образованием менее ядовитых соединений, хотя в отдельных случаях могут получаться и более токсические продукты (например, формальдегид при окислении метилового спирта).

      Выделение токсических веществ из организма  нередко происходит тем же путем, что и поступление. Нереагирующие  пары и газы частично или полностью удаляются через легкие. Значительное количество ядов и продукты их превращения выделяются через почки. Определенную роль для выделения ядов из организма играют кожные покровы, причем этот процесс в основном совершают сальные и потовые железы.

      Необходимо  иметь в виду, что выделение  некоторых токсических веществ возможно в составе женского молока (свинец, ртуть, алкоголь). Это создает опасность отравления грудных детей. Поэтому беременных женщин и кормящих матерей следует временно отстранять от производственных операций, выделяющих токсические вещества.

      Токсическое действие отдельных вредных веществ может проявляться в виде вторичных поражений, например, колиты при мышьяковых и ртутных отравлениях, стоматиты при отравлениях свинцом и ртутью и т. д.

      Опасность вредных веществ для человека во многом определяется их химической структурой и физико-химическими свойствами. Немаловажное значение в отношении токсического воздействия имеет дисперсность проникающего в организм химического вещества, причем, чем выше дисперсность, тем токсичнее вещество.

      Условия среды могут либо усиливать, либо ослаблять его действие. Так, при высокой температуре воздуха опасность отравления повышается; отравления амидо- и нитросоединением бензола, например, летом бывают чаще, чем зимой. Высокая температура влияет и на летучесть газа, скорость испарения и т. д. Установлено, что влажность воздуха усиливает токсичность некоторых ядов (соляная кислота, фтористый водород).

      1.4. Биологическое действие  химических веществ

      Биологическое действие химических веществ на организм человека изменяет его гемостаз (относительное постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма), т.е. способность организма к авторегуляции при изменении окружающей среды. Авторегуляцию биологической системы следует рассматривать как регуляцию динамического состояния открытой системы, подтвержденной биологическому ритму. При этом включает в себя не только динамическое постоянство биологического объекта, но и устойчивость его основных биологических функций. А воздействие вредного вещества может вызвать не только изменение определенных параметров биологического объект, но и повреждение систем регулирования гомеостаза, т.е. нарушение последнего. Для сохранения гомеостаза в условиях разнообразных химических воздействий в процессе эволюции выработалась специальная система биохимической детоксикации. При относительно малых воздействиях вредных веществ нарушение гомеостаза не происходит (рис.1.2). 

      Рис.1.2. Схема гомеостаза:

Y – какое-либо свойство биологического объекта; Х – концентрация или доза вредного вещества, характеризующаяся его воздействием на биологический объект; Х_Б – безопасный уровень воздействия вещества 

      Область Х₁ – Х₂ – это область гомеостаза. Часть этой области с относительно постоянной функцией называется гомеостатическим плато. Оно, как правило, более выпукло у биологических объектов низшего иерархического уровня. Кроме того, это плато в действительности представляет собой несколько «размытую» область, так как оптимальные параметры биологического объекта (Y) не строго постоянны во времени, а колеблются в определенных пределах. Вне области Х₁ – Х₂ происходит нарушение гомеостаза, т.е. резкое изменение значения Y. Находящиеся в нутрии области Х₁ – Х₂ значение Х₀ – это значение Х, характерное для нормального функционирования объекта. Значение Х₁ – Х₂ называются критическими (пороговыми) значениями Х. Область гомеостаза – это область отрицательной обратной связи, так как организм работает в сторону возвращения системы в исходное (стационарное) состояние. При сильных нарушениях гомеостаза объект может перейти в область положительной обратной связи, когда изменения, вызванные изменениями вредных веществ, могут стать необратимыми, и объект все дальше и дальше будет отклоняться от стационарного состояния.

      Изучение  биологического действия химических веществ на человека показывает, что вредное их воздействие всегда начинается с определенной пороговой концентрации. 

     2. Токсикометрия

     2.1. Определение, понятия токсикометрии

     Количественной  оценкой токсичности и опасности  ядов занимается раздел токсикологии, именуемой токсикометрией (в дословном переводе с греческого – измерение токсичности). Используя определенные кчественные и количественные критерии, токсикометрия позволяет осуществлять целенаправленный отбор менее токсических и опасных веществ на стадии синтеза новых соединений и композиции для последующего внедрения их в сфере производства и быта.

     Токсикометрия химических соединений включает большой  диапазон исследований и оценок, обязательными  среди которых является установление смертельных и пороговых доз в остром опыте, выявление и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожно-раздражающего, кожно-резорбтивного, сенсибилизирующего действия, хронического воздействия на организм для установления пороговых концентраций. Особое значение приобретают исследование отдельных эффектов онкогенного, мутагенного и нейротоксического воздействия на репродуктивную функцию и сердечно-сосудистую систему, а также критерии оценки токсикокинетических и метаболических эффектов.