Токсичность химических веществ и материалов Модуль 4 Курс

Токсичность химических веществ и материалов Модуль 4 Курс лекций по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» 1

Химически опасные и вредные производственные факторы: • пыль; • токсичные и ядовитые газы; • токсичные и ядовитые жидкости. 2

Химически негативные факторы: vзагазованность рабочей зоны; vзапыленность рабочей зоны; vпопадание ядов на кожные покровы и слизистые оболочки; vпопадание ядов в желудочно-кишечный тракт человека. Токсикология (от греческого toxicon – яд, logos – учение) – наука о потенциальной опасности вредного воздействия веществ на живые организмы и экосистемы. 3

Основные понятия v. Вредное вещество – химический элемент или соединение, вызывающее заболевание организма, является центральным понятием токсикологии. v. Ксенобиотики (от греч. xenos - чужой и bios – жизнь) чужеродные для организмов соединения: • эндогенными (образуются в организме) • экзогенными (образуются вне организма) v. Толерантность – способность организма переносить воздействие определенных количеств веществ без развития токсических эффектов. 4

Рис. 4. 1. Эффекты воздействия веществ на живой объект 5

Виды классификации вредных веществ: ГОСТ 12. 0. 003 -74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» üв зависимости от их практического использования: o промышленные яды o ядохимикаты o лекарственные средства o бытовые химикаты o биологические растительные и животные яды o отравляющие вещества (ОВ) 6 6

Воздействие вредных веществ на организм человека üПо характеру развития отравлений: Острые отравления (синильная кислота, сероуглерод) характеризуются: Øкратковременностью действия; Øпоступлением ВВ в организм человека в относительно больших количествах; Øяркими клиническими проявлениями. Хронические Øдлительность поступления действия; Øмалые (субтоксические дозы). 7 7

Виды классификации вредных веществ: üПо характеру воздействия на организм человека: q. Общетоксическое действие – способность вызывать изменения в ряде органов и систем, приводящие к общему ухудшению состояния организма в целом: • нейротропные яды; • кровяные яды; • печеночные; • почечные яды. 8 8

Виды классификации вредных веществ: üПо характеру воздействия на организм человека: q. Специфическое действие – способность вызывать изменения в какой-либо одной системе или органе: • Раздражающие • Фиброгенные • Прижигающие • Сенсибилизирующие • Канцерогенные • Мутагенные • Влияющие на репродуктивную функцию 9 9

Таблица 4. 1 Токсикологическая классификация вредных веществ ОБЩЕЕ ТОКСИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ТОКСИЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА Нервно – паралитическое действие (бронхоспазм, Фосфорорганические удушье, судороги и параличи) вещества (хлорофос, карбофос, никотин, ОВ) Обще токсическое действие (судороги, кома, отек Синильная кислота и ее мозга, паралич) производные, угарный газ, алкоголь и его суррогаты, ОВ Кожно-резорбтивное действие (местные Дихлорэтан, воспалительные и некротические изменения в гексахлорэтан, уксусная сочетании с общетоксическими резорбтивными эссенция, мышьяк и его явлениями) соединения, ртуть Удушающее действие (токсический отек легких) NОx, ОВ Слезоточивые и раздражающее действия Пары кислот и щелочей, (раздражение наружных слизистых оболочек) хлорпикрин, ОВ Психотическое действие (нарушение психической Наркотики, атропин активности, сознания) 10

Воздействие вредных веществ на организм человека Вредные вещества могут проникать в организм человека через: üдыхательные пути (ингаляционный); üжелудочно-кишечный тракт (пероральный); üнеповрежденные кожные покровы (резорбтивный); üслизистые оболочки глаз. Пути выведения зависят от их физикохимических свойств и превращений в организме. 11 11

Показатели веществ по степени опасности ГОСТ 12. 1. 005 -88 v Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны ПДКр. з. (мг/м 3) - такая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более 40 часов в неделю, в течении всего рабочего стажа не может вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. 12

Показатели веществ по степени опасности ГОСТ 12. 1. 005 -88 v Средняя смертельная концентрация в воздухе ЛК 50 (мг/м 3) - концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух-, четырехчасовом ингаляционном воздействии на мышей или крыс. v Средняя смертельная доза при нанесении на кожу ЛД 50 к (мг/кг - миллиграмм вредного на кг массы животного) - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу. v. 13

Показатели веществ по степени опасности ГОСТ 12. 1. 005 -88 v Средняя смертельная доза ДЛ 50 ж (мг/кг) - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок. v Коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО) - отношение максимально достигаемой концентрации вредного вещества в воздухе при 200 С к средней смертельной концентрации вещества для мышей. . 14

Показатели веществ по степени опасности ГОСТ 12. 1. 005 -88 v ПДК с. с. — это средне суточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населённых мест в мг/м 3. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределённо долгого круглосуточного вдыхания. Значения ПДК с. с. веществ в атмосферном воздухе санитарнокурортной зоны принимается численно на 25 % меньше, чем для обычных населённых мест. . 15

Показатели веществ по степени опасности ГОСТ 12. 1. 005 -88 v ПДКм. р. — предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населённых мест, мг/м 3. Эта концентрация при вдыхании в течение 20– 30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека. v Порог хронического действия Limcr v Порог острого действия Limас v Зона острого действия Zас v Зона хронического действия Zcr 16

Табл. 4. 2. Классификация веществ по степени воздействия на организм Класс опасности Вещества опасные ПДК, мг/м³ Средняя смертельная концентрация в воздухе, г/м³ Среднесмертельная доза при введении в желудок, мг/кг КВИО I чрезвычайно <0, 1 II высоко III умеренно IV мало 0, 1÷ 1, 0 1, 1÷ 10 >10 <0, 5÷ 5, 0÷ 50 >50 < 15 15 ÷ 150 151 ÷ 5000 > 300 ÷ 30 29 ÷ 3 <3 17 17

Расчетные методы определения временных допустимых концентраций q. Формулы для расчета ВДКр. з летучих органических соединений: lg ВДКр. з = 0, 91 lg ЛK 50 -2, 7+lg М (4. 1) lg ВДКр. з = 1, 53 lg ЛД 50 -5, 7+lg М (4. 2) q. Расчетные формулы ВДК газов и паров органических соединений: ВДКр. з = 0, 5 ЛК 100 (4. 3) ВДКр. з =1, 3 ЛК 50 (4. 4) ВДКр. з = 66 Limас (4. 5) 18

Расчетные методы определения временных допустимых концентраций q. Расчетные формулы ВДК газов и паров органических соединений: lg ВДКр. з (мг/м 3) = lg ЛК + 1, 7 + lg М (4. 6) lg ВДКр. з (мг/м 3) = 0, 91 lg. ЛК 50 + 0, 1 + lg М (4. 7) В формулах летальные концентрации или дозы выражены в миллиграмм-молекулах на литр (м. М/л) или в мг-молекулах на килограмм (м. М/кг). 19

Таблица 4. 3. Основные типы расчета для различных классов соединений Класс соединений Кетоны, непредельные алифатические Амины, предельные углеводороды Ацетаты и акрилаты, органические кислоты и их альдегиды, хлорбензол Кетоны предельные алифатические, альдегиды Спирты предельные алифатические Уравнение ВДКр. з = 0, 015 ЛК 50 ВДКр. з = 2, 5 ЛК 50 ВДКр. з = 8, 0 ЛК 50 lg ВДКр. з = 0, 53 ЛК 50 – 0, 91 + lg М lg ВДКр. з = 0, 286 ЛК 50 – 0, 75 + lg М 20

Правила, связывающие токсические и физико-химические свойства веществ v. Правило Ричардсона – в гомологическом ряду наркотическое действие возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Уксусная кислота CH 3 COOH Пропионовая кислота CH 3 CH 2 COOH Масляная кислота С 3 Н 7 СООН 21

Правила, связывающие токсические и физико-химические свойства веществ v. Правило разветвленных цепей – наркотическое действие ослабляется с разветвлением цепей углеродных атомов октан гептан Изооктан 22

Правила, связывающие токсические и физико-химические свойства веществ v. Правило кратных связей – с увеличением кратности связи возрастает биологическая активность и наркотическое действие. СН 3 -СН 3 СН 2=СН 2 СН≡СН этан этилен ацетилен 23

Правила, связывающие токсические и физико-химические свойства веществ v. Введение атомов галогенов, а также различных групп, приводит к росту токсичности веществ. Группы атомов, усиливающие токсичность химических веществ: -OH, -С=С-, -С 6 Н 5, -СН 2, -NH 2 , =С=О, S= , =С=С, -N=C, -NO 2, - F, -Cl, -As, -Hg 24

Правила, связывающие токсические и физико-химические свойства веществ v. Изомерия (цис-изомерия более токсична, чем транс-) Рис. 4. 2. Цис-транс-изомерия бутен-2 25

Факторы, определяющие токсичность веществ • Агрегатное состояние ичноть Токс Паро- и жидкости газообразные вещества Твердые вещества 26

Факторы, определяющие токсичность веществ • Физико-химические свойства (летучесть, растворимость, плотность и т. д. ) • Концентрация • Продолжительность воздействия • Пол, возраст, индивидуальные особенности организма • Метеорологические условия • Условия окружающей среды • Биоритм 27

Факторы, определяющие токсичность веществ • Тип комбинированного действия: o Синергизм – одно вещество усиливает действие другого. o Антагонизм – одно вещество ослабляет действие другого. o Суммация (аддитивность) – вещества, обладающие идентичным действием на организм. Соотношение Аверьянова: (4. 8) 28

Оценка условий труда по классу вредности • Отнесение условий труда к тому или иному классу вредности и опасности по уровню химического фактора проводится путем сравнения максимальной и среднесменной концентрации с соответствующей ПДКр. з. 29

Оценка условий труда по классу вредности • Инвентаризация рабочих мест позволяет определить, какие вещества могут попасть в воздух рабочей зоны. • Аспирационный отбор загрязненного воздуха определенного объема с выделением загрязняющих веществ (на фильтре, твердом или жидком сорбенте). Отбор загрязненного воздуха проводится на уровне дыхания работающих, не менее 3 -х раз за смену. 30

Оценка условий труда по классу вредности • Выделение твердого ЗВ с поглотителя или десорбция из раствора и определение максимальной и среднесменной концентрации по специальным аттестованным методикам, как правило, физикохимическими методами анализа (калориметрия, спектрофотометрия, хромотография, атомно-адсорбционная спектрометрия и т. д. ). 31

Оценка условий труда по классу вредности • Сравнение максимальной (для веществ остронаправленного действия, особо токсичных и дурнопахнущих) или среднесменной концентрации (для остальных веществ) с ПДКр. з. и определение кратности (К) превышения их над ПДКр. з. . • Для веществ, опасных для развития острого отравления, и аллергенов определяющим является сравнение фактических концентраций с ПДКм. р. , а канцерогенов – с ПДКсс. 32

Оценка условий труда по классу вредности При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны двух и более вредных веществ разнонаправленного действия класс условий труда для химического фактора устанавливают следующим образом: • по веществу, концентрация которого соответствует наиболее высокому классу и степени вредности; • присутствие любого количества веществ, уровни которых соответствуют классу 3. 1, не увеличивает степень вредности условий труда; 33

Оценка условий труда по классу вредности • три или более веществ с уровнями класса 3. 2 переводят условия труда в следующую степень вредности – 3. 3; • два и более вредных веществ с уровнями класса 3. 3 переводят условия труда в класс 3. 4. Аналогичным образом осуществляется перевод из класса 3. 4 в 4 класс – опасные условия труда. • если одно вещество имеет несколько специфических эффектов (канцероген, аллерген и др. ), оценка условий труда проводится по более высокой степени вредности. 34

Запыленность 35

Запыленность Производственные пыли – это тонкодисперсные частицы, образующиеся в ряде следующих процессов: • при механическом измельчении твердых тел (при дроблении, просеивании, сушке, шлифовании и т. п. ); • при транспортировке и упаковке; • при горении топлива и в ряде химических процессов. 36

Загрязнение воздуха в металлургических цехах и их характеристика Аэрогель – осевшая пыль. Аэрозоль – твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Виды: пыль – аэрозоль дезинтеграции с твердой фазой - образуется при дроблении, размоле, перегрузках материалов, смешении и транспортировке (цемент, кирпич, шамот); дым – аэрозоль конденсации с твердой фазой – образуется при возгонке, обжиге, выпуске металла; туман – аэрозоль конденсации с жидкой фазой – образуются при нагревании малолетучих жидкостей. 37 37

Запыленность Пыли По происхождению Органические Неорганические По способу образования Дезинтеграции Конденсации 38

Воздействие пыли на организм человека Факторы, от которых зависит поражающее действие пыли: 1. Размер частиц (дисперсность); 2. Форма и удельная поверхность частиц; 3. Твердость частиц; 4. Растворимость; 5. Электро заряженность частиц; 6. Адсорбционные свойства; 7. Химический состав. 39 39

Аэрозоли преимущественно фиброгенного действия (АПФД) • Пылевая нагрузка на органы дыхания работника – это реальная или прогностическая величина суммарной экспозиционной дозы пыли, которую работник вдыхает за весь период фактического (или предполагаемого) профессионального контакта с пылью. • Значения фактической ПН сравнивают с величиной контрольной пылевой нагрузки (КПН) 40

Аэрозоли преимущественно фиброгенного действия (АПФД) ПН = Ссс Nф Тф Vф, (3. 11) где: Ссс – фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м 3; Nф – число рабочих смен, отработанных в календарном году в условиях воздействия АПФД; Тф – количество лет контакта с АПФД; Vф – объем легочной вентиляции за смену, м 3. 41

Рекомендуемые объемы легочной вентиляции • Для работ категории тяжести Iа-Iб объем легочной вентиляции за смену 4 м 3 • Для работ категории тяжести IIа-IIб объем легочной вентиляции за смену 7 м 3 • Для работ категории тяжести III объем легочной вентиляции за смену 10 м 3 42

Контрольная пылевая нагрузка Под КПН понимают пылевую нагрузку, сформировавшуюся при условии соблюдения среднесменной ПДКр. з. пыли в течение всего периода профессионального контакта с пылью ПН = ПДКрз Nн Тн Vн, (3. 12) ПН > КПН 43

где: Т 1 – допустимый стаж работы в данных условиях; КПН 25 – контрольная пылевая нагрузка за 25 лет работы в условиях соблюдения ПДК; N – количество смен в календарном году; Q – объем легочной вентиляции за смену. Таблица 4. 3. Классы условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоны АПФД Аэрозоли Класс условий труда Допусти мый 2 Высоко- и умереннофиброгенные АПФД; пыли, содержащие природные –(асбесты, цеолиты) и искусственные (стеклянные, керамические, углеродные и др. ) минеральные волокна Слабофиброгенные АПФД Вредный 3. 1 ПДК 1, 1 КПН 2, 0 3. 2 3. 3 Опас ный 3. 4 4 2, 1 - 4, 1 -10 >10 4, 0 - ПДК 1, 1 - 3, 1 - 6, 1 -10 >10 КПН 3, 0 6, 0 Высоко- и умеренно фиброгенные пыли - ПДК 2 мг/м 3 Слабофиброгенные пыли – ПДК > 2 мг/м 3 44

Принцип «защиты временем» Т 1 = КПН 25 / Ссс N Q , (3. 12) где: Т 1 – допустимый стаж работы в данных условиях; КПН 25 – контрольная пылевая нагрузка за 25 лет работы в условиях соблюдения ПДК; N – количество смен в календарном году; Q – объем легочной вентиляции за смену. 45

Принцип «защиты временем» Ссс = (Ссс1 t 1 + Ссс2 t 2 +…+ Сссn tn ) / t, (3. 13) где: Ссс1 - Сссn – фактические среднесменные концентрации за отдельные периоды работы; t 1 - tn – периоды работы, за время которых фактические концентрации пыли были постоянны. 46

Мониторинг загрязнения воздуха рабочей зоны токсичными веществами и аэрозолями Сбор информации: • об используемых в технологическом процессе веществах (агрегатное состояние, летучесть и т. д. ), соответствие нормативно-технической документации (сертификаты, ТУ, ГОСТ и др. ); • о химических реакциях на всех этапах технологического процесса, возможности образования промежуточных и побочных продуктов; • возможности сорбции химических веществ на частичках пыли, строительных конструкциях, оборудовании и последующей десорбции. 47

• • • Мониторинг загрязнения воздуха рабочей зоны токсичными веществами и аэрозолями особенности технологического процесса, температурный режим, количество выделяющихся вредных веществ и др. ; физико-химические свойства контролируемых веществ и возможности превращения последних; класс опасности и особенности действия веществ на организм; планировку помещения; количество и вид рабочих мест; фактическое время пребывания работника на рабочем месте в течение смены. 48

Мониторинг загрязнения воздуха рабочей зоны токсичными веществами и аэрозолями Отбор проб воздуха проводят в зоне дыхания работника (на высоте 1, 5 м от пола/рабочей площадки при работе стоя и 1 м – при работе сидя). Если рабочее место не постоянное, отбор проб проводят в точках рабочей зоны, и в которых работник находится в течение смены. Устройства для отбора проб могут размещаться в фиксированных точках рабочей зоны (стационарный метод) либо закрепляться непосредственно на одежде работника (персональный мониторинг). 49

Методы определения концентраций вредных веществ Вредные газы и пары Аэрозоли Экспрессметоды Гравиметрические Лабораторные методы Счетные Обеспечение определения концентрации вещества на уровне 0, 5 ПДКр. з. 50

Периодичность контроля содержания веществ • 1 класса опасности – не реже 1 раза в 10 дней • 2 класса опасности – 1 раз в месяц • 3 класса опасности – 1 раз в 3 месяца • 4 класса опасности – 1 раз в 6 месяцев • Вещества с остронаправленным механизмом действия - непрерывный контроль 51

Меры защиты воздушной среды помещений от вредных веществ Технические меры защиты üсовершенствование технологических процессов с целью уменьшения выделения вредных веществ; üавтоматизация, механизация и дистанционное управление; üгерметизация оборудования; üизоляция, укрытие оборудования; üместные вытяжные устройства; üпокрытия; üпневмо- и гидротранспорт – для транспортировки сыпучих материалов. 52 52

Меры защиты воздушной среды помещений от вредных веществ Медико-санитарные защиты üАнализ причин производственных отравлений. üРегулярные медицинские осмотры. üКонтроль за состоянием воздушной среды. üСпециальное питание. üПрименение средств индивидуальной защиты и спецодежы. 53 53

Меры защиты воздушной среды помещений от вредных веществ Организационные меры защиты üинструктаж; üпроведение предварительных и периодических медосмотров; üконтроль за содержанием ВВ в воздухе рабочей зоны; üорганизация работ с использованием токсичных веществ; üпроведение плановых ремонтов; üрежим труда и отдыха, компенсирующий вредное воздействие; üв цехах с большими выделениями пыли производят регулярную уборку; üпомещения для обеспыливания одежды в цехах. 54 54

Меры защиты воздушной среды помещений от вредных веществ Принципы устройства вентиляционных систем для удаления вредных веществ: üвоздух вентиляции должен быть чистым с концентрацией веществ не более 0, 3 ПДК; üв помещениях с вредными (и взрывоопасными) газами применяются только местные вытяжные устройства; üобщеобменная вентиляция применяется лишь в дополнение к местным отсосам; üдолжны быть предусмотрены средства очистки отходящего воздуха. 55 55

Меры защиты воздушной среды помещений от вредных веществ Средства индивидуальной защиты для защиты тела – спецодежда: комбинезоны, халаты, сапоги, рукавицы; глаза – очки с герметичной оправой; голова – каска, шлем; для защиты кожи лица, шеи, рук – антитоксичные, масло- и водостойкие защитные пасты и мази; для защиты дыхания – марлевые повязки, респираторы, фильтрующие и изолирующие противогазы, шлемы, скафандры; личная гигиена. 56 56

Меры защиты воздушной среды помещений от вредных веществ Средства индивидуальной защиты для защиты тела – спецодежда: комбинезоны, халаты, сапоги, рукавицы; глаза – очки с герметичной оправой; голова – каска, шлем; для защиты кожи лица, шеи, рук – антитоксичные, масло- и водостойкие защитные пасты и мази; для защиты дыхания – марлевые повязки, респираторы, фильтрующие и изолирующие противогазы, шлемы, скафандры; личная гигиена. 57 57

Меры защиты воздушной среды помещений от вредных веществ Нормирование ГОСТ 12. 1. 005 -88 ССБТ. Санитарногигиенические требования к воздуху рабочей зоны ГОСТ 12. 1. 007 -76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. ГН 2. 2. 5. 686 -98 ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны 58 58

Спасибо за внимание! 59