Вплив токсичних забруднювачів повітря на організм людини, визначення величини ризику та скорочення тривалості життя

Основними джерелами забруднення атмосфери є природні, промислові та побутові процеси, їх об'єднують у такі групи:

а) забруднювачі природного походження (мінеральні, рослинні, тваринні, 
мікробіологічні);

б) забруднювачі, які утворюються при згорянні палива для потреб 
промисловості, опалення житлових будинків, при роботі всіх видів 
транспорту;

в) забруднювачі, які утворюються в результаті промислових викидів;

        г)забруднювачі, зумовлені згорянням і переробкою побутових і промислових відходів.

Для кожної речовини, що забруднює атмосферне повітря, установлені два нормативи ГДК: максимально разовий (ГДКм.р ) і середньодобовий (ГДКс.д.).

Існує різна  класифікація шкідливих домішок. По ступеню небезпеки розрізняють чотири класи речовин:

1. надзвичайно небезпечні;
2. небезпечні;
3. помірно небезпечні;
4. відносно нешкідливі.

Якщо речовина має  на навколишнє природне середовище шкідливу дію в менших концентраціях, ніж  на людину, та при нормуванні виходять із порога дії цієї речовини на навколишню природу. Вплив речовин, для яких не встановлені ГДК, оцінюється по орієнтовному безпечному рівню впливу забруднюючої атмосферу речовини. Перелік речовин, зміст яких в атмосферному повітрі нормується, постійно поповнюється.

Хімічні речовини, які  можуть викликати масові ураження населення, при аваріях з викидом (виливом) в повітря, можна розділити на групи:

1) перша група - речовини з переважною дією удушення:

    а) вираженою дією припікання (хлор, трьох хлористий фосфор, оксихлорид фосфору);

     б) слабкою дією припікання (фосген, хлорпікрин, хлорид сірки);

2. друга група - речовини переважно загальної отруйної дії (окисел вуглецю, синильна кислота, динітрофенол, динітроортокрезол, етиленхлоргідрин, етиленфторгідрин);
3. третя група - речовини, які мають дією удушення та загальну отруйну дію:

а) з вираженою дією припікання (акрилонітрил);

    б) з слабкою дією припікання (сірчаний ангідрид, сірководень, окисли азоту);

4. четверта група - нейротропні отрути, речовини, що діють на генерацію, проведення і передачу нервового імпульсу (сірковуглець, фосфорорганічні сполуки);
5. п'ята група - речовини, що мають дію удушення і нейротропну дію (аміак);

6) шоста група - метаболічні отрути (етиленоксид, метил-бромид, 
метилхлорид, діметилсульфат);

7) сьома група - речовини, що порушують обмін речовин (діоксан).

Дуже негативні наслідки виникають із впливом отруйних речовин на живі організми, повітря, ґрунт, воду тощо. Своєю дією ці речовини призводять до критичного стану навколишнього природного середовища (знищення людей, тварин, рослин), впливають на здоров'я та працездатність людей, на їх майбутнє покоління.

Отруйні речовини — хімічні сполуки, здатні уражати  людей і тварин на великих площах, проникати в споруди, заражати місцевість і водойми.

Ступінь ураження отруйними  речовинами залежить від їх токсичності, вибіркової дії, тривалості, а також від їх фізико-хімічних властивостей.

За токсичністю отруйні  речовини можна поділити на:

• нервово-паралітичної дії (наприклад, зарин-СВ, зоман-СД) - виклик бронхоспазмів, задухи, паралічу;
• загальнотоксичної дії (наприклад, синильна кислота, хлорціан) -набрякання, кома, параліч, судома, прискорене серцебиття;
• подразнюючої дії (хлорацетонфенон, адамсит) - подразнення слизових оболонок носа, ротової порожнини;
• шкірнонаривної дії (наприклад, іприти) - місцеві запалення та некротичні зміни у поєднанні із загальнотоксичними резорбтивними явищами.
• задушливі — фосген;
• психохімічні — Бі-Зет;

Слід зазначити, що токсична дія різних речовин є  результатом взаємодії організму, шкідливої речовини і навколишнього  середовища. Ця дія залежить від кількості речовини, їх фізичних властивостей, ступеня токсичності, тривалості надходження, хімізму взаємодії речовини з організмом. Важливе значення мають також стать, вік, індивідуальна чутливість людини, щляхи надходження і виділення шкідливих речовин, їхній розподіл в організмі, метеорологічні умови та інші супутні чинники виробничого і навколишнього середовища.

За вибірковою дією отруйні  речовини можна поділити на:

а) серцеві - кардіотоксична дія: ліки, рослинні отрути, солі барію, калію, кобальту, кадмію;

б) нервові - порушення функцій нервової системи (чадний газ, аміак, вуглеводні, фосфорорганічні сполуки, алкогольні вироби, наркотичні засоби, снотворні ліки та ін.);

в) печінкові - хлоровані вуглеводні, альдегіди, феноли, фосфор, селен та ін.;

г) ниркові - сполуки важких металів, етиленгліколі, щавлева кислота та інші;

д) кров'яні - похідні аніліну, анілін, нітрити;

е) легеневі - оксиди азоту, озон, фосген.

За тривалістю дії  отруйні речовини можна поділити на три групи:

а) летальні, що призводять або можуть призвести до смерті (у 5 % випадків): термін дії до 10 діб;

б) тимчасові, що призводять до нудоти, блювоти, набрякання легенів, болі у грудях: термін дії від 2 до 5 діб;

в) короткочасові - тривалістю декілька годин. Призводять до подразнення у носі, ротовій порожнині, головного болю, задухи, загальної слабості, зниження температури [2,4].

 

 

1.4 Двооксид азоту та наслідки його утворення

 

Одними із шкідливих  речовин, що попадають в атмосферу  при горінні палив, є оксиди азоту. Їхнє утворення йде 3-ма шляхами:

• утворення паливних оксидів азоту. Повне перетворення азоту палива в оксиди спостерігається при N₂ не менш 0,1%. При збільшенні вмісту азоту в паливі кількість його оксидів у газах, що відходять, не міняється, а збільшується вміст піридинів, хінолінів, смолистих речовин, NН₃, значна частина азоту переходить у нітриди і N₂. Час утворення паливних оксидів азоту – 10^–2 – 10^–3 с;
• утворення швидких оксидів азоту. Ці оксиди виявляються при часі горіння 10^-4с. Запропоновано механізм їхнього утворення за участю радикалів, що утворяться при горінні, і азоту повітря;
• зі збільшенням температури горіння збільшується частка термічних оксидів азоту, реакція йде по ланцюговому механізму.

У реакції беруть участь тільки кисень і азот атмосферного повітря.

Енергія активації цих реакцій велика, тому швидкість утворення термічних оксидів азоту дуже сильно залежить від температури.

При температурі горіння  до 1000˚С кількість сполук азоту у  викиді визначається кількістю паливних оксидів азоту, яких дуже мало. В  діапазоні 1200 - 1500°С присутні усі види оксидів азоту, а при температурі вище за 1500°С різко зростає частка термічних оксидів азоту:

С(NОх), мг/м3	0,00127	0,38	2,54	4700	31700
Температура, OC	20	300	500	1500	2200

 

Таким чином, оксиди азоту  утворюються по трьох механізмах:

- паливному, залежному  від вмісту азоту в паливі  і від надлишку повітря;

- швидкому, діючому на початку  зони горіння, у результаті  взаємодії радикалів палива з  азотом повітря. Вихід NO слабко  залежить від температури, а  сильно - від структури молекул палива;

- термічному, у результаті термічної  дисоціації молекул кисню й  азоту повітря і подальшому  окислюванні азоту киснем. Вихід  NO значно залежить від температури  [8].

Слід зазначити, що  оксиди азоту, як і сірчистий ангідрид, є кислотними газами та сприяють утворенню кислотних опадів. Обидва гази є причиною утворення різних видів смогів. Так, оксиди азоту , озон, вуглеводні – ключові речовини фотохімічного смогу(лос-анджелеського типу), що виникає за умов  температурної інверсії під дією ультрафіолетового сонячного випромінювання при температурі повітря 25-35ºС, низькій вологості та швидкості вітру до 2 м/с. Сірчистий ангідрид сприяє утворенню смогу лондонського (вологого) типу. Під дією сонячних променів сірчистий ангідрид переходить в ЅО₃, що розчинюється у водяній парі атмосфери, утворюючи сірчану кислоту. Цей тип смогу також виникає при температурній інверсії в умовах високого тиску, при антициклонах, вологості повітря ≥80%, температурі від -3 до +5ºС. Утворення смогів шкідливе для здоров'я населення, викликають ураження дихальних шляхів, отруєння, а іноді приводять до летального наслідку [9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Визначення розміру ризику скорочення тривалості

життя

 

 

Реальні життєві  ситуації нерідко не дозволяють ретельно керуватися гранично - допустимими концентраціями (ГДК) шкідливих речовин у повітрі, особливо якщо мова йде про час, який проводять за межами трудового процесу (за цими межами людина проводить велику частину свою життя).

Внаслідок цього  виникає ризик скорочення тривалості життя за рахунок захворювань, оскільки фактичне забруднення атмосферного повітря у визначені періоди часу перевищує ГДКс.с (середньодобова). Зрозуміло, що ступінь ризику буде визначатися акумулятивністю, концентрацією, токсичними показниками, конкретним набором шкідливих речовин - забруднювачів; при цьому визначення рівня ризику є важливим при аналізі небезпеки захворювання, яке скорочує тривалість життя.

Така задача для випадку впливів на організм .людини іонізуючих випромінювань і вібрацій вже вирішена. Для них визначені розміри ризиків скорочення тривалості житія і виникнення вібраційної хвороби. Це зроблено, зокрема, завдяки використанню основних принципів дозиметрії.

Застосування  дози як кількісної характеристики зробило  можливим створення єдиних критеріїв безпеки стосовно до умов іонізуючого або вібраційного впливу на основі використання концентрації прийнятного індивідуального ризику, кількісною мірою якого є імовірність захворювання людини за одиницю часу

Принципи дозиметрії можуть бути застосовані і для аналогічних кількісних оцінок впливу речовин, які забруднюють повітря і шкідливо впливають на організм людини. Важливою підставою для здійснення таких оцінок є переважна кумулятивність їхньої дії, що характерно для іонізуючих випромінювань. Тут слід зазначити, що існують й інші виробничі сфери, де кумулятивність шкідливих речовин достатньо поширена (металургія, металообробка і т.п.).

Прийнято  також вважати, що радіоактивні речовини, впливаючи на організм, викликають поразки, що характеризуються як гострі, підгострі і хронічні, тобто укладаються в рамки загальної токсикологічної класифікації. При цьому спостерігається подібна картина біологічної дії шкідливих речовин і іонізуючих випромінювань, які розвиваються на трьох рівнях: фізико-хімічному, клітинному й органічному (або системному).

Таким чином, можна застосувати  методики по визначенню розміру ризику скорочення тривалості життя від впливу радіоактивного забруднення місцевості також і для випадку забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами [6].

 

2.1 Порядок  розрахунку ризику скорочення  життя під впливом забруднювальних  речовин атмосферного повітря

 

 У випадку забруднення атмосферного повітря першим кроком до визначення розміру концентрації, яка перевищує гранично припустимий рівень, яким є ГДКс.с. кожної речовини забруднювача, спроможної призвести до скорочення тривалості життя на визначений період часу.

Приступаючи до розгляду ризику скорочення тривалості житія, доцільно застосовувати два поняття: узвичаєна умовно-розрахункова тривалість життя , яка дорівнює 100 рокам, а також середня тривалість життя у сформованих природних умовах, обумовлена для населення країн і регіонів шляхом зіставлення статистичних розподілів виживання до визначеною віку. Середня тривалість життя коливається, і в даний час складає 0,6-0,8 від умовно розрахункової. Зазначені обставини роблять доцільним при визначенні розміру ризику скорочення тривалості життя в умовах підвищеного забруднення повітря враховувати імовірність смерті і виживання на визначеному році життя (тобто їхні статистичні розподіли)[7].

При оцінці впливу забруднюючих повітря шкідливих речовин враховуються функціональні і патоморфологічні зміни в організмі людини, а також урахування адитивності їхньої дії.

Для цього визначають так звані діючі концентрації (ефективні, токсичні), а  також граничні концентрації. Перші викликають ознаки інтоксикації організму, при других - прояви дії шкідливих речовин знаходяться на грані фізіологічних змін і патологічних явиш. У другому випадку для визначення скорочення тривалості життя використовусгься ГДКс.с.