Wykład III
ŚRODOWISKOWE CHEMICZNE CZYNNIKI RYZYKA ZDROWOTNEGO
PODZIAŁ CHEMICZNYCH CZYNNIKÓW ŚRODOWISKA:
zanieczyszczenia naturalne - wynik procesów zachodzących samoczynnie w przyrodzie np. pożary lasów, pyły kosmiczne, erupcje wulkanów;
zanieczyszczenia antropogenne - wynik działalności człowieka (przemysłowe, komunalne, rolnicze);
zanieczyszczenia pierwotne - wszystkie zanieczyszczenia naturalne i antropogenne występujące w postaci niezmienionej od momentu uwolnienia ze źródła postaci chemicznej;
zanieczyszczenia wtórne - tworzą się w wyniku przemian zanieczyszczeń pierwotnych pod wpływem temperatury, wilgoci, promieniowania elektromagnetycznego, przemian fotochemicznych i interakcji między sobą;
PODSTAWOWE DEFINICJE
CZYNNIK SZKODLIWY - czynnik natury chemicznej, fizycznej, mikrobiologicznej i społecznej występujący w środowisku i wywierający niekorzystny wpływ na żywe organizmy;
NARAŻENIE - jest to kontakt między człowiekiem a środowiskiem zanieczyszczonym daną substancją o określonym stężeniu przez określony czas. Kontakt ten może odbywać się przez: układ oddechowy, skórę, przewód pokarmowy, czyli tzw. drogi narażenia; miernikiem narażenia są biomarkery;
CAŁKOWITE NARAŻENIE - suma wszystkich narażeń danej osoby na określone zanieczyszczenie niezależnie od środowiska i drogi narażenia;
SKUTKI NARAŻENIA - są to zmiany odwracalne bądź nieodwracalne zmiany patologiczne w tym letalne (ostre lub przewlekłe);
DZIAŁANIE SUBSTANCJI SZKODLIWYCH:
Skutki addytywne - efekt narażenia jest równy sumie efektów działania każdej z tych substancji osobno;
Synergizm - skutek łącznego narażenia na mieszaninę dwóch substancji jest dużo większy niż suma efektów poszczególnych czynników działających osobno (np. azbest i dym tytoniowy);
Antagonizm - efekt narażenia na dwie substancje jest mniejszy od sumy efektów działania każdej z tych substancji osobno;
Monitoring - to obserwacja zmian zachodzących w stanie środowiska lub w stanie zdrowia populacji w oparciu o rutynowo zbierane dane polegające na ich przetwarzaniu w określonych odstępach czasu.
Monitoring środowiskowy dotyczy zmian zachodzących w powietrzu, wodzie, glebie.
Biomonitoring (pośredni monitoring stanu zdrowia człowieka) - jest to wykrywanie obecności określonych substancji chemicznych (metabolitów i czynników patogennych) w próbkach materiału biologicznego pobranego do badań.
Biochemiczne testy ekspozycji lub biochemiczne wskaźniki wchłaniania (BWW) - służą do ilościowej oceny stopnia narażenia lub zatrucia
Warunkiem ich opracowania jest znajomość kinetyki wchłaniania i wydalania trucizny i jej metabolitów oraz znajomość metabolizmu trucizny.
Wśród najczęściej używanych wymienia się testy ekspozycji stosowane do oceny narażenia na: benzen, toluen, ksylen, fenol, nitrobenzen, dwusiarczek węgla, DDT.
TOKSYCZNOŚĆ TWORZYW SZTUCZNYCH
Zastosowanie:
- przemysł lotniczy i samochodowy,
- budownictwo,
- produkcja mebli,
- przemysł elektryczny i elektroniczny,
- produkcja opakowań,
- stomatologia, medycyna i farmacja
Tworzywa sztuczne (tworzywa polimerowe lub polimery) - związki wielocząsteczkowe otrzymywane w wyniku polireakcji (polimeryzacji, polikondensacji lub poliaddycji) ze związków małocząsteczkowych monomerów.
Polimeryzacja przebiegająca z udziałem dwóch lub więcej rodzajów monomerów nazywa się kopolimeryzacją (np. utworzenie kopolimerów styrenu i butadienu).
Wspólną cechą tworzyw polimerowych jest to, że przynajmniej jednorazowo dają się doprowadzić do stanu plastycznego, co umożliwia nadanie im odpowiedniego kształtu ( potoczne określenie „masy plastyczne" lub „plastyki„).
Zalety tworzyw sztucznych:
łatwość formowania,
mały ciężar właściwy,
odporność na korozję,
słabe przewodnictwo ciepła i elektryczne,
mała reaktywność chemiczna
walory estetyczne.
Wady:
niezbyt wysoka odporność mechaniczna i termiczna
podatność na rozkład pod wpływem światła i powietrza.
Kryteria klasyfikacji polimerów:
zachowanie się podczas ogrzewania:
polimery termoplastyczne - po ostudzeniu twardnieją w sposób nieodwracalny i stają się nietopliwe, np. żywice fenolowo-formaldehydowe i mocznikowo-formaldehydowe
polimery termoutwardzalne - można je wielokrotnie doprowadzić do stanu plastycznego, np. polietylen, polistyren.
mechanizm reakcji otrzymywania: polimery addycyjne, kondensacyjne, modyfikowane chemicznie,
właściwości użytkowe i zastosowanie: tworzywa konstrukcyjne, adhezyjne, włóknotwórcze,
wartość modułu sprężystości: plastomery i elastomery.
Tzw. środki pomocnicze stosowane do produkcji tworzyw sztucznych (oprócz monomerów):
środki stosowane w przetwórstwie polimerów - środki
smarne, katalizatory, stabilizatory i antyoksydanty
środki funkcjonalne pomocne w użytkowaniu gotowych wyrobów - przeciwutleniacze (antyoksydanty), stabilizatory świetlne, dezaktywatory metali, opóźniacze palenia (antypireny), barwniki, plastyfikatory, napełniacze i wzmacniacze.
Najważniejsze czynniki wpływające na potencjalną szkodliwość tworzyw sztucznych:
charakter chemiczny makrocząsteczek wchodzących w skład tworzywa,
zjawisko degradacji tworzyw prowadzące do uwalniania substancji szkodliwych,
obecność środków pomocniczych dodawanych w celu polepszenia właściwości materiału.
Rozkład termiczny tworzyw sztucznych w aspekcie toksykologicznym:
Podczas pirolizy (rozkładu cząsteczek pod wpływem wysokiej temperatury) i spalania tworzyw sztucznych powstają lotne substancje, często o silnych właściwościach toksykodynamicznych
Produkty rozkładu tworzyw sztucznych mogą być niebezpieczne dla życia osób przebywających w pobliżu miejsca pożaru
Podczas termicznego rozkładu powstają:
Przy ograniczonym dostępie tlenu powstają duże ilości bardzo toksycznego tlenku węgla
Przy nieograniczonym dostępie tlenu głównym produktem spalania jest ditlenek węgla (mniej szkodliwy, ale pobudza ośrodek oddechowy zwiększając inhalację składników powstających podczas spalania)
Przy rozkładzie politetrafluoroetylenu (PTFE), w zależności od temperatury, tworzą się różne substancje - najsilniejsze działanie toksyczne wykazują: fluorowodór, fluorek karbonylu (COF2) oraz perfluoroizobutylen (PFIB).
przy rozkładzie PTFE w temp. 350-450°C - powstają toksyczne dymy, wywołujące u ludzi objawy zatrucia zbliżone do tzw. gorączki odlewników (dreszcze, gorączka, ucisk w klatce piersiowej, ból głowy, kaszel, złe samopoczucie, osłabienie kończyn dolnych).
Objawy te zazwyczaj ustępują całkowicie w ciągu 18-48 h.
Przy obróbce termicznej niektórych wyrobów z tworzyw sztucznych (folia z polichlorku winylu, pianka poliuretanowa) występują u niektórych pracowników objawy, prawdopodobnie o podłożu alergicznym, zbliżone do dychawicy oskrzelowej.
Inne związki powstające przy spalaniu polimerów:
nasycone i nienasycone węglowodory alifatyczne,
alkohole,
ketony,
aldehydy,
kwasy
Niektóre z tych substancji (akroleina, aldehyd mrówkowy, aldehyd octowy, kwas mrówkowy, kwas octowy) silnie drażnią błonę śluzową dróg oddechowych i spojówki.
Spalanie tworzyw zawierających azot (np. poliuretany) - powstają tlenki azotu i cyjanowodór
Przy rozkładzie polichlorku winylu tworzy się chlorowodór - pod wpływem wilgoci przekształca się w żrący kwas solny
w wysokiej temperaturze z PCW tworzą się niezwykle toksyczne związki: polichlorodibenzodioksyny oraz polichlorodibenzofurany
z tworzyw bogatych w siarkę (gumy syntetyczne i naturalne) powstaje ditlenek siarki
w wyniku rozkładu polistyrenu uwalnia się styren
podczas pirolizy i spalania różnych substancji naturalnych i syntetycznych - powstają aerozole o wymiarach cząstek 0,1-0,5 ၭm, które tworzą wolne rodniki o dużej aktywności biologicznej.
W wyniku rozkładu termicznego politetrafluoroetylenu (PTFE), w zależności od temperatury, tworzą się różne substancje - najsilniejsze działanie toksyczne wykazują: fluorowodór, fluorek karbonylu (COF2) oraz perfluoroizobutylen (PFIB).
termiczny rozkład PTFE w temp. 350-450°C - powstają toksyczne dymy, wywołujące u ludzi objawy zatrucia zbliżone do tzw. gorączki odlewników (dreszcze, gorączka, ucisk w klatce piersiowej, ból głowy, kaszel, złe samopoczucie, osłabienie kończyn dolnych).
Objawy te zazwyczaj ustępują całkowicie w ciągu 18-48 h.
Przy obróbce termicznej niektórych wyrobów z tworzyw sztucznych (folia z polichlorku winylu, pianka poliuretanowa) występują u niektórych pracowników objawy, prawdopodobnie o podłożu alergicznym, zbliżone do dychawicy oskrzelowej.
Problemy toksykologiczne związane z produkcją tworzyw sztucznych:
występowania nowotworów u pracowników zatrudnionych przy produkcji polichlorku winylu - czynnik rakotwórczy Ⴎ chlorek winylu (działanie rakotwórcze stwierdzono po 25-letnim stosowaniu)
rakotwórcze działanie akrylonitrylu - monomer stosowany do produkcji poliakrylonitrylu
rakotwórcze działanie fosforanu tris-(2,3-dibromopropylu) - zmniejsza palność tworzyw sztucznych.
Właściwości uczulające wykazują:
bardzo silne - związki aminowe, zwłaszcza dietylenotriamina i trietylenotetramina, stosowane do utwardzania żywic epoksydowych
w przemyśle gumowym:
- przyspieszacze wulkanizacji - siarczek tetrametylotiuramu
- przeciwutleniacze - eter monobenzylowy hydrochinonu i fenyleno-β-naftyloamina
Silne działanie drażniące na skórę, błony śluzowe i oczy wykazują:
trietylek glinu stosowany jako katalizator produkcji polietylenu,
epichlorohydryna,
monomery chlorowcowinylowe,
alkilo(arylo)chlorosilany,
formaldehyd wydzielający się przy utwardzaniu żywic aminowo-formaldehydowych,
tlenek etylenu powodujący oparzenia skóry w obecności wilgoci
aromatyczne izocyjaniany (np. diizocyjanian toluenu) — inicjatory polimeryzacji poliuretanów:
- silne działanie drażniące na skórę, błony śluzowe i oczy,
- niewielka toksyczność ostra i podostrą,
- nawet w małym stężeniu mogą wywołać silną reakcję alergiczną włącznie z napadami astmy oskrzelowej.
Dla procesów technologicznych, w których stosuje się izocyjaniany, zaleca się rygorystyczne przestrzeganie przepisów higieny pracy oraz ograniczenie kontaktu pracowników z tymi związkami
Niektóre gotowe tworzywa w stanie sproszkowanym wykazują działanie drażniące
ROZPUSZCZALNIKI ORGANICZNE
Substancje o niskim ciężarze molekularnym:
na ogół lipofilne i lotne, o punkcie wrzenia 0-250°C
także hydrofilne, np. metan
bardziej stabilne, np. krezol
Zastosowanie:
produkcja farb i lakierów,
przemysł gumowy,
przemysł tworzyw sztucznych,
przemysł drzewny i meblowy,
poligrafia,
pralnie,
odtłuszczanie różnych metalowych powierzchni.
Najczęściej wykorzystywane:
toluen,
ksylen,
etylobenzen,
ketony,
octan etylu,
alkohole,
n-heksan.
W oczyszczaniu tłustych powierzchni (pralnie i przemysł maszynowego) najczęściej używane są:
trichloroetylen (TRI),
tetrachloroetylen (PER),
metylochloroform.
Toksyczność rozpuszczalników organicznych dotyczy:
faza ostra - głównie funkcji OUN.
- zaburzenia nerwowe, psychiczne i behawioralne,
- objawy ze strony płuc - podrażnienie i stany
zapalne z obrzękiem płuc włącznie
faza przewlekła - zależny od chemicznej struktury rozpuszczalnika:
- zaburzenia krążenia,
- zaburzenia układu krwiotwórczego,
- uszkodzenia wątroby i nerek,
- efekty mutagenne,
- efekty kancerogenne i teratogenne,
- zaburzenia psychonerwowe i endokrynne,
- zaburzenia odpornościowe.
Ważniejsze grupy chemiczne rozpuszczalników organicznych
Grupa |
Objawy zatrucia |
Biomonitoring |
Węglowodory alifatyczne (np. n-heksan) |
Podrażnienie górnych dróg oddechowych, hamowanie funkcji OUN, obwodowa neuropatia |
W moczu obecność metabolitów (np. 2,3-heksadionu) |
Węglowodory aromatyczne (np. benzen, toluen, ksylen) |
Białaczka, zwłaszcza typ ostry mieloblastyczny, hamowanie czynności OUN, uszkodzenie szpiku kostnego i anemia aplastyczna |
Obecność fenoli w moczu; w przypadku węglowodorów policyklicznych w moczu obecność adduktów benzo(a)piren-albumin i 1-hydroksypirenu |
Węglowodory cykliczne (np. cykloheksan) |
Podrażnienie skóry, błon śluzowych, hamowanie funkcji OUN, możliwość uszkodzenia wątroby i nerek oraz funkcji szpiku kostnego (trombocytopenia) |
Obecność metabolitów w moczu (np. cykloheksanolu) |
Alkohole (np. metanol, etanol) |
Podrażnienie (wszystkie alkohole) lub uszkodzenie (metanol) narządu wzroku, kwasica metaboliczna, hamowanie funkcji OUN, uszkodzenie wątroby i nerek (wyższe alkohole) |
Pomiar w moczu metabolitów (np. kwas mrówkowy w przypadku metanolu) |
Nitrowęglowodory (np. nitrometan, nitroetan) |
Podrażnienie błony śluzowej i nieżyt górnych dróg oddechowych, możliwe hamowanie czynności OUN, w dużych stężeniach uszkodzenie wątroby |
Biomonitoring jest możliwy tylko z zastosowaniem specjalnych testów |
Glikole (np. glikol etylenowy, propylenowy) |
Hamowanie czynności OUN, uszkodzenie czynności nerek (nefropatia) z powodu odkładania się szczawianów |
We krwi stężenie glikolu |
Estry (np. octan etylu, amylu) |
Podrażnienie błon śluzowych, skóry (egzema), możliwe hamowanie funkcji OUN, niedokrwistość, w dużych stężeniach stany nieżytowe dróg oddechowych |
Biomonitoring jest możliwy tylko z zastosowaniem specjalnych testów |
Etery (np. eter etylowy) |
Podrażnienie błon śluzowych, hamowanie czynności OUN, możliwe uszkodzenie funkcji szpiku kostnego (niedokrwistość), w dużych stężeniach uszkodzenie nerek i miąższu płuc |
Biomonitoring jest możliwy tylko z zastosowaniem specjalnych testów |
Ketony (np. metyloety-loketon, aceton) |
Podrażnienie błon śluzowych dróg oddechowych i spojówek oczu, w dużych stężeniach hamowanie OUN, anemia |
Pomiar stężenia ketonów we krwi i w moczu |
Aldehydy (np. formaldehyd) |
Silne podrażnienie i stan zapalny błon śluzowych, zapalenie płuc, nieżyt oskrzeli, podrażnienie skóry i uczulenie, możliwa astma oskrzelowa; są środkami kancerogennymi i mutagennymi |
Biomonitoring możliwy tylko z zastosowaniem specjalnych testów |
Halogenowęglowodory (np. tetrachlorek węgla, chloroform, trichloro-etylen) |
Hamowanie funkcji OUN, ciężkie uszkodzenie wątroby i nerek (martwica), marskość wątroby z żółtaczką, podrażnienie dróg oddechowych, zapalenie płuc, możliwe nowotwory wątroby i przewodu pokarmowego; w przypadku TRI podrażnienie nerwu trójdzielnego |
Biomonitoring możliwy tylko z zastosowaniem specjalnych testów |
Przy krótkotrwałym, ostrym narażeniu na rozpuszczalniki powstaje chwilowe uszkodzenie funkcji OUN, które w przypadku wielokrotnych powtórzeń może przerodzić się w przewlekłą encefalopatię typu toksycznego.
W obrazie zatrucia występuje:
depresja, poprzedzona czasem euforią,
zmienność afektywna,
obniżenie zdolności zapamiętywania i gotowości pamięci.
Wiele rozpuszczalników organicznych wywołuje po kilkakrotnej ekspozycji:
uszkodzenie nerwów obwodowych,
polineuropatię,
zaburzenia rzekomonerwicowe.
Uszkodzenia organiczne mózgu mogą się przejawiać jako demencja lub psychoza afektywna. Do objawów neuropsychicznych dołączają się uszkodzenia innych narządów, zależnie od struktury chemicznej rozpuszczalnika.
Zapobiegania intoksykacjom rozpuszczalnikami organicznymi jest trudna ze względu na:
lotność tych substancji,
łatwość penetracji przez płuco i skórę,
możliwość nagromadzenia się w tkaninie ubioru.
PROFILAKTYKA:
Prewencja techniczna
ograniczenie parowania rozpuszczalników,
zmiana procesu technologicznego,
zastosowanie katalizatorów ułatwiających przekształcenie rozpuszczalników w mało- lub nietoksyczne związki,
izolacja procesu technologicznego,
stosowanie wymuszonej wentylacji miejsca pracy (wyciągi),
stosowanie ubiorów i osłon głowy z niezależnym zasilaniem przestrzeni podmaskowej powietrzem,
ochrona zwykle odsłoniętych części skóry.
Prewencja medyczna
unikać dopuszczania do pracy osób z istniejącymi już zaburzeniami neuropsychicznymi lub ze skłonnością do wystąpienia tego rodzaju zaburzeń,
przeciwwskazaniem u kobiet jest ciąża i okres karmienia niemowląt,
wykluczać osoby z uszkodzoną funkcją wątroby i chorobami dróg oddechowych oraz z czynnymi schorzeniami alergicznymi,
w badaniach kontrolnych wszelkie podejrzenia o wystąpienie specyficznego dla danego rozpuszczalnika uszkodzenia wymaga stałego lub okresowego przerwania z nim kontaktu.
W analizie biomonitoringowej bierze się pod uwagę obecność rozpuszczalników lub ich metabolitów w moczu i we krwi