Charakterystyka czynników chemicznych: kwasy, zasady i rozpuszczalniki
Wysoki poziom uprzemysłowienia współczesnego świata powoduje, że coraz częściej człowiek jest narażony na kontakt z niebezpiecznymi substancjami i preparatami chemicznymi w środowisku pracy i życia. Są one przyczyną wielu chorób, a przede wszystkim niewydolności układu oddechowego, stanów zapalnych skóry, zaburzeń psychoneurologiczne i chorób nowotworowych.
Badania prowadzone w ramach przeglądu warunków pracy w państwach Unii Europejskiej w latach 2005-2006 przez Europejską Fundację Poprawy Warunków Życia i Pracy wykazały, że 18% pracowników było narażonych na działanie czynników chemicznych lub miało z nimi kontakt, w tym 20,5% poprzez drogi oddechowe. W 2001r. w 15 państwach członkowskich UE zarejestrowano powyżej 26 000 zgonów spowodowanych narażeniem na substancje chemiczne.
Według Europejskiej Agencji Poprawy Warunków Pracy obecnie na świecie produkuje się ok. 16 mln środków chemicznych. W krajach Unii Europejskiej 30 000 substancji chemicznych jest dostępnych na rynku, z czego 10 000 jest produkowanych w ilości powyżej 10 ton na rok.
Istotnym elementem zarządzania bezpiecznym kontaktem z substancjami i preparatami chemicznymi są wartości normatywów higienicznych – podstawowego kryterium oceny narażenia zawodowego. Pierwszy w świecie system ustalenia i weryfikacji normatywów higienicznych został utworzony w 1938r. przez nie rządową korporację zrzeszającą higienistów przemysłowych i specjalistów w dziedzinie bezpieczeństwa i higieny pracy.
Ogólna charakterystyka chemicznych czynników szkodliwych dla zdrowia
Podstawowe definicje
Substancje chemiczne - to pierwiastki chemiczne i ich związki w takim stanie, w jakim występują w przyrodzie lub są uzyskiwane w procesie produkcyjnym, z wszelkimi dodatkami wymaganymi do zachowania ich trwałości oraz wszelkimi zanieczyszczeniami powstałymi w wyniku zastosowanego procesu, wyłączając rozpuszczalniki, które można oddzielić bez wpływu na stabilność i skład substancji .
Preparat – to mieszanina lub roztwór składający się z dwóch lub więcej substancji.
Substancje niebezpieczne i preparaty niebezpieczne – to substancje i preparaty stwarzające zagrożenie dla zdrowia człowieka lub środowiska, zaklasyfikowane co najmniej do jednej z następujących kategorii:
bardzo toksyczne
toksyczne
szkodliwe
żrące
drażniące
uczulające
rakotwórcze
mutagenne
działające szkodliwie na rozrodczość
niebezpieczne dla zdrowia
Drogi wchłaniania substancji chemicznych do organizmu
Substancje chemiczne występują w postaci gazów, par, cieczy lub ciał stałych, warunkach narażenia zawodowego ich wchłanianie zachodzi przede wszystkim przez drogi oddechowe, skórę i z przewodu pokarmowego.
Substancje w postaci par lub gazów tworzą jednorodną mieszaninę z powietrzem. Dwufazowe układy ciało-gaz i ciecz-gaz, rozproszone w powietrzu to aerozole.
Aerozole można podzielić na:
pyły
dymy
mgły
Pyły- to zawiesina ziaren substancji stałych w powietrzu, powstałych przez mechaniczne rozdrobnienie.
Dym- jest zawiesiną cząsteczek stałych powstających w trakcie takich procesów, jak spalanie, prażenie, sublimacja czyli przemiana fazowa bezpośredniego przejścia ze stanu stałego w stan gazowy.
Mgła- to zawiesina kropelek cieczy w powietrzu powstająca na skutek rozpryskiwania cieczy, jak również w procesach kondensacji (tzn. przejście ze stanu gazowego w ciecz czyli skraplanie), lub w ciało stałe czyli resublimacja) , w których powstają dymy np. aerozole mgły olejowej, występujące przy obróbce skrawania, czy mgły rozpuszczalników powstające podczas malowania natryskowego.
Układ oddechowy człowieka to jednostka anatomiczno-czynnościowa służąca do wymiany gazowej, czyli dostarczania do organizmu tlenu i wydalania zbędnych produktów przemiany materii, np.dwutlenku węgla.
W jego skład wchodzą drogi oddechowe i płuca. Niewielki udział w wymianie gazowej ma również skóra.
W skład dróg oddechowych wchodzi:
jama nosowa
gardło
krtań
Do dolnych dróg oddechowych zalicza się:
tchawicę
oskrzela – prawe i lewe, które dzielą się na oskrzela płatowe, segmentalne i o mniejszej średnicy
Wchłanianie substancji
Człowiek dorosły w stanie spoczynku wdycha ok. 5 litrów powietrza na minutę, a człowiek, który pracuje ok. 20 litrów lub więcej.
Gazy i pary są wchłaniane do organizmu bezpośrednio z dróg oddechowych, przy czym na wydajność wchłaniania istotny wpływ wywiera obciążenie wysiłkiem fizycznym.
Mgły w stanie ciekłym mogą być wchłaniane bezpośrednio, przez nabłonek oddechowy. Wchłanianie aerozoli (płynów, dymów) nie jest całkowite. Część pyłów zostaje wydalona w śluzie, wykrztuszona lub połknięta.
Udział poszczególnych odcinków dróg oddechowych
Jama nosowo-gardłowa, tchawica, oskrzela, pęcherzyki płucne w procesie wchłaniania aerozoli zależy od wymiaru ziaren. Cząstki o wymiarach mniejszych niż 7 μ (mikrometr - siedmiu tysięczna mikrometra) uważa się za najbardziej niebezpieczne, gdyż są zatrzymywane w płucach w największej ilości i najłatwiej ulegają rozpuszczeniu.
Skóra – stanowi najważniejszą barierę oddzielającą organizm ludzki od środowiska zewnętrznego. Niektóre substancje chemiczne niszczą tkanki skóry, a inne wchłaniają się przez skórę.
Wyróżnia się dwa zasadnicze mechanizmy wchłaniania substancji przez skórę:
dyfuzję przez kolejne warstwy naskórka (transport trans - epiderma lny tj. wchłanianie przez skórę różnych substancji)
dyfuzję przez przydatki skóry-mieszek włosa, przewód i gruczoł łojowy, gruczoły potowe (transport trans-folikularny)
Wchłanianie przez skórę substancji znajdujących się w powietrzu środowiska pracy w postaci par lub gazów nie ma istotnego znaczenia. Tą drogą może się wchłaniać ok. 1% ilości wchłanianej w drogach oddechowych. Wyjątkami są fenol ,nitrobenzen i anilina. Wydajność wchłaniania tych substancji przez skórę w postaci par może wynosić ok.30% ilości zawartej w środowisku pracy.
Różne czynniki mogą zwiększyć wydajność wchłaniania przez skórę. Do najważniejszych należą:
stan skóry
różnice anatomiczne
wiek
temperatura
wilgotność
Wchłanianie substancji chemicznych w przewodzie pokarmowym
Wchłanianie substancji chemicznych w przewodzie pokarmowym może odbywać się w różnych jego odcinkach tj. począwszy od jamy ustnej i przełyku poprzez żołądek do jelit.
Substancje chemiczne ulegają wchłanianiu w tej części przewodu pokarmowego ,w której występują w formie niezjonizowanej.
Słabe kwasy są wchłaniane głównie w żołądku, podczas gdy słabe zasady w jelitach. Błona śluzowa jelit jest fizjologicznie przystosowana do wchłaniania, toteż resorpcja (wchłanianie, pochłanianie) szkodliwych substancji chemicznych zachodzi tu stosunkowo szybko.
W przewodzie pokarmowym mogą się również wchłaniać metale występujące w środowisku pracy. Istotne znaczenie ma forma chemiczna, w jakiej występuje metal np. metylortęć ulega wchłanianiu z przewodu pokarmowego z wydajnością 90-100%,podczas gdy rtęć w postaci związków nieorganicznych wchłania się z wydajnością ok.10%,a rtęć metaliczna praktycznie się nie wchłania tą drogą.
Na wydajność wchłaniania może mieć wpływ dieta. Mała wartość wapnia, żelaza oraz białek w spożywanych pokarmach powoduje zwiększenie wydajności wchłaniania takich metali toksycznych, jak ołów i kadm.
Oddziaływanie szkodliwych czynników chemicznych na organizm człowieka w środowisku pracy
Rodzaje zatruć
Zatrucie następuje wtedy, gdy narażenie na substancje lub preparaty chemiczne przewyższa określone granice wydolności organizmu ludzkiego, tzn. organizm nie potrafi tych substancji usunąć (przez strawienie bądź wydalenie).
Ze względu na wielkość i czas narażenia zatrucia można podzielić:
ostre – szkodliwe efekty wywołane przez substancję wchłoniętą do organizmu w dużej dawce jednorazowej lub w dużym stężeniu pojawiają się w stosunkowo krótkim czasie (w ciągu 24h),
przewlekłe – szkodliwe efekty powstają po długotrwałym narażeniu na małe dawki lub stężenia substancji występujących w środowisku przemysłowym lub miejscu bytowania (zanieczyszczenie powietrza, wody lub pożywienia).
Przebieg zatruć zawodowych ma przeważnie charakter przewlekły. Reakcja organizmu na wnikanie substancji chemicznych zależy od ich właściwości fizykochemicznych, drogi wchłaniania, dawki, ogólnego stanu zdrowia i odżywiania, płci, wieku osoby narażonej oraz stanu układu endokrynologicznego, a także od czynników zewnętrznych : temperatury, okresu narażenia, wilgotności powietrza itp.
Skutki działania szkodliwych czynników chemicznych na organizm człowieka
Skutki działania substancji chemicznych na organizm dzieli się na:
miejscowe (żrące, drażniące)
układowe i odległe (działanie: genotoksyczne, rakotwórcze, embriotoksyczne, fetotoksyczne , teratogenne tj. toksyczne działanie na zarodek lub płód śmierć zarodka, zaburzenia czynnościowe, opóźnienie rozwoju, przedwczesne urodzenie).
Działanie żrące/drażniące
Miejscowe skutki działania substancji chemicznych powstają w miejscu kontaktu substancji z organizmem:
na skórze
w drogach oddechowych
I Grupa - działanie żrące – drażniące
Miejscowe skutki działania substancji chemicznych powstają w miejscu kontaktu substancji z organizmem, np. na skórze czy w drogach oddechowych.
W środowisku zawodowym zatrucia ostre są często uznawane za wypadki przy pracy. Substancje lub preparaty o działaniu żrącym mogą wywołać oparzenia skóry i błon śluzowych.
W następstwie bezpośredniej styczności substancji chemicznych o działaniu drażniącym z oczami mogą wystąpić skutki zdrowotne o zróżnicowanym nasileniu, od przejściowego szczypania i łzawienia do trwałego uszkodzenia rogówki.
Wielkość i nasilenie uszkodzenia zależy od ilości substancji, na którą zostały narażone oczy, oraz od czasu, jaki upływa do chwili udzielenia pierwszej pomocy.
Substancje drażniące oczy
Do grup substancji , które działają drażniąco oczy zaliczamy:
kwasy
zasady
rozpuszczalniki
Podczas bezpośredniego kontaktu substancji chemicznych ze skórą może dojść do zniszczenia warstwy ochronnej , a w konsekwencji do wysuszenia , chropowatości i owrzodzenia . Stan taki określa się jako wyprysk z podrażnienia lub wyprysk toksyczny.
Substancje , które powodują tę postać zmian chorobowych na skórze , na ogół nazywa się substancjami pierwotnie drażniącymi.
Najważniejsze substancje pierwotnie drażniące to:
zasady
kwasy
rozpuszczalniki organiczne
mydła i środki piorące
Następstwem drażniącego działania substancji chemicznych na drogi oddechowe mogą być zmiany zapalne obejmujące różne ich odcinki.
Gazy i pary takich substancji , jak chlorowodór , amoniak , kwas octowy wywołują przede wszystkim zmiany w nosie , w jamie nosowo-gardzielowej i krtani.
Substancje takie jak chlor, ditlenek siarki , trichlorek arsenu, trichlorek fosforu wywołują zmiany w górnych drogach oddechowych i oskrzelowych.
Drażniące substancje chemiczne powodują kaszel i kichanie . Jeżeli substancje te występują w dużych stężeniach może dojść do odruchowego skurczu nagłośni i oskrzeli.
Fosgen czy tlenki azotu wywołują zmiany bezpośrednio w tkance płucnej, mogąc być przyczyną obrzęku płuc i pojawienia się wysięku (płynne składniki osocza) w pęcherzykach płucnych . Taki wysięk może się pojawić bezpośrednio po narażeniu lub po upływie kilku godzin , tj. po okresie utajenia.
Objawy kliniczne zatrucia w tym wypadku to : kaszel , sinica (objaw niedotlenienia) oraz odkrztuszanie dużych ilości śluzu.
Substancje działające drażniąco na układ oddechowy uszkadzają również jego mechanizmy obronne, co prowadzi do obniżenia odporności na infekcje i zwiększa podatność na astmę i rozedmę płuc.
Skutki działania substancji drażniących na układ oddechowy zależy również od takich czynników jak:
stężenie substancji
czas trwania ekspozycji
wrażliwość osobnicza
Ważnym czynnikiem jest również sposób oddychania : przez usta, lub nos. Osoby narażone przez dłuższy czas na substancje drażniące często mają upośledzony zmysł węchu i nie są w stanie stwierdzić obecności tych substancji na stanowisku pracy.
II Grupa - działanie uczulające
Wyprysk kontaktowy uczuleniowy (alergiczny) występuje u pracowników mających kontakt z substancjami chemicznymi o właściwościach uczulających.
Zmiany uczuleniowe na skórze przypominają często objawy zapalenia:
pieczenie skóry,
pojawienie się plam rumieniowych,
grudek,
pęcherzyków,
łuszczenie naskórka-najczęściej rąk, przedramion, twarzy
Schorzenie to w ostatnich latach dominuje wśród chorób zawodowych skóry. W skazuje się, że ponad 70% rozpoznawanych stanów zapalnych skóry było wynikiem uczulenia na substancje chemiczne.
Uczulenie będące konsekwencją stałego i długotrwałego kontaktu jest oporne na leczenie. Jedynie całkowite odsunięcie od pracy z substancjami chemicznymi o właściwościach alergennych daje na ogół możliwości skutecznego wyleczenia.
Najczęściej alergiczny wyprysk kontaktowy powodują aminy aromatyczne, wyroby gumowe, nikiel, formalina, olejki eteryczne itd.
Zmiany uczuleniowe w obrębie układu oddechowego, powstałe w trakcie narażenia zawodowego na substancje uczulające, powodują astmę.
Charakterystyka astmy
Charakterystyczny dla astmy jest kaszel , szczególnie w nocy , oraz trudności w oddychaniu objawiające się sapaniem i skróconym oddechem.
Astma zawodowa w klasycznej postaci jest wywołana przez czynniki wielko- i małocząsteczkowe występujące w środowisku pracy w stężeniach często nieprzekraczających wartości normatywów higienicznych.
Rozpoznanie astmy zawodowej wymaga wykonania specjalistycznych badań przez lekarza alergologa, obejmujących m. in. skórne testy alergologiczne i stwierdzenie obecności swoistych przeciwciał w surowicy . Aby uniknąć alergii, należy wystrzegać się jakiegokolwiek kontaktu z alergenem(czynnikiem uczulającym).
Czynniki wielkocząsteczkowe o działaniu uczulającym
Do czynników wielkocząsteczkowych o działaniu uczulającym należą:
mąka i jej zanieczyszczenia
alergeny zwierzęce
żywice (zwłaszcza kalafonia)
antybiotyki
lateks
ziarna roślin oleistych
detergenty
Czynniki małocząsteczkowe o działaniu uczulającym
Do czynników małocząsteczkowym o działaniu uczulającym należą:
sole platyny
sole niklu
glin
barwniki
środki dezynfekujące
III Grupa - działanie układowe
Działanie układowe jest to takie działanie gdzie substancje chemiczne mogą wywierać działanie układowe, prowadzące do zmian morfologicznych i czynnościowych w określonych narządach lub grupach narządów.
Narażenie na substancje o działaniu neurotoksycznym może upośledzać procesy wewnętrznego hamowania lub stymulacji przewodzenia bodźców w ośrodkowym lub obwodowym układzie nerwowym.
Prowadzi to do zaburzeń w ośrodkowym układzie nerwowym i obwodowym układzie nerwowym. Możliwe jest też występowanie faz depresji lub pobudzenia układu nerwowego.
Stopień ciężkości tych zmian i czas potrzebny do ich wywołania zależy od stężenia lub dawki substancji neurotoksycznej.
Podział związków działających na układ nerwowy
związek działający na ośrodkowy układ nerwowy należą m.in. disiarczek węgla, pary rtęci i ołów,
związek działający na obwód układu nerwowego (silnie działają alkany, ketony i disiarczek węgla.
Oprócz powyższych związków działających na układ nerwowy wyróżnia się grupę związków uszkadzających wątrobę m.in. nitrozwiązki, chloroalkeny i chlorobenzenu.
Objawy uszkodzenia wątroby wywołane przez te substancje (żółte zabarwienie skóry i oczu) mogą być błędnie rozpoznawane jako zapalenie wątroby.
Grupa związków uszkadzające czynności nerek
Do powyższej grupy zalicza się substancje takie jak:
glikol etylenowy,
disiarczek węgla (uszkadzają zdolność nerek do wydalania toksycznych produktów),
ołów,
metanol,
terpentyna
W ostatnich latach szczególną uwagę poświęcono szkodliwemu działaniu substancji chemicznych na funkcje rozrodcze kobiet i mężczyzn. Przedmiotem zainteresowania toksykologii rozrodu są mechanizmy toksycznego działania substancji na cały cykl rozrodczy, obejmujący wytwarzanie komórek rozrodczych przez przedstawicieli obu płci , akt zapłodnienia komórki jajowej, jej implementację, embrio .
IV Grupa - działanie rakotwórcze
Narażenie na niektóre substancje chemiczne może spowodować niekontrolowany wzrost komórek prowadzący do zmian nowotworowych .Większość substancji rakotwórczych to substancje o działaniu bezprogowym , czyli nie można dla nich ustalić bezpiecznych poziomów ekspozycji.
Zmiany nowotworowe mogą ujawniać się po upływie wielu lat od chwili pierwszego narażenia na substancje chemiczne.
Okres ten nazywany jest okresem latencji (faza ukryta, utajona) i może wynosić od 4 do 40 lat.
Nowotwory powstałe w następstwie narażenia zawodowego mogą być zlokalizowane w różnych miejscach organizmu, niekoniecznie w miejscach bezpośredniej styczności z substancją chemiczną.
Grupa substancji powodująca nowotwory płuc
Substancje takie jak arsen, azbest,c hrom, nikiel mogą powodować nowotwory płuc.
Nowotwory jamy nosowej i zatok nosowych mogą być następstwem narażenia na chrom,nikiel,pył drzewny i pył wyprawionych skór.Z narażeniem na benzydynę lub na pył z wyprawionych skór wiąże się występowanie nowotworów pęcherza moczowego.
Przypadki nowotworów skóry przypisuje się narażeniu na arsen,smołę węglową i produkty ropopochodne zwierające wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.
chlorek winylu może powodować zmiany nowotworowe w wątrobie,
benzen powoduje zmiany nowotworowe w szpiku kostnym.
W wielu państwach dla substancji rakotwórczych nie ustala się wartości normatywów higienicznych, gdyż nie ma możliwości ustalenia bezpiecznych poziomów ekspozycji.
Zamiast propozycji normatywu higienicznego określa się wielkość ryzyka zawodowego przez określony poziom ekspozycji.
Różne rządowe lub międzynarodowe organizacje zajmujące się ustalaniem bądź proponowaniem dopuszczalnych poziomów ekspozycji dla substancji rakotwórczych, stosują pojęcie tzw. ryzyka akceptowanego.
Poziom ryzyka akceptowanego zależy od ogólnie akceptowanych kryteriów społecznych i ekonomicznych.
W krajach rozwiniętych decydują o nim trzy grupy osób zainteresowanych to:
przedstawiciele pracobiorców,
przedstawiciele pracodawców,
przedstawiciele administracji państwa (których zadaniem jest nadzór nad przestrzeganiem istniejących przepisów).