Действие комплекса вредных факторов окружающей среды

В среду, окружающую человека, ежегодно поступают все новые и новые химические агенты. Это приводит к беспрерывному изменению химического состава среды проживания человека. Кроме того, на человека воздействуют и другие вредные факторы окружающей среды: физической (шум, вибрация, ионизирующее из­ лучение, неблагоприятный микроклимат и др.), биологической (препараты биотехнологии, микробиологических процессов) и психофизиологической природы. Гигиенические и медико-биологические исследования, проведенные в разных отраслях промышленности (горнодобывающей, металлургической, машиностроительной, химической) и сельском хозяйстве, свидетельствуют о возможном действии комплекса вредных факторов производственной среды на организм работников. Так, проведение взрывных работ сопровождается выделением в воздух оксидов углерода и азота, воздействием неблагоприятного микроклимата, интенсивного шума и вибрации; в доменных, мартеновских, кузнечно-прессовых и термических цехах рабочие подвергаются вредному воздействию неблагоприятного микроклимата, пыли, оксида углерода, сернистого газа; получение искусственных кож на основе поливинилхлорида сопровождается выделением в воздух паров хлорвинила, дибутилфталата, хлораводорода и пьши силиката свинца.

В некоторых случаях влияние комплекса химических факторов производственной среды обусловлено многокомпонентным составом применяемых в производстве или получаемых продуктов (каменноугольные смолы и лаки, комбинированные пестициды), технологических выбросов (сварочные аэрозоли). Современные аналогические процессы характеризуются одновременным лением в воздух рабочей зоны производственных помещений одиночных, а, как правило, нескольких или многих вредных химических веществ.

В связи с этим различают комбинированное, комплексное сочетанное действие вредных факторов. Под комбинированным действием подразумевают совместное действие двух или нескольких факторов одной природы (например, комбинаций ядов; шума и вибрации; вибрации и охлаждающего микроклимата). Сочетанное действие означает совместное· влияние факторов различной природы (например, физических и химических: шума или вибрации и токсических веществ). О комплексном воздействии говорят в тех случаях, когда производственные яды воздействуют на организм в результате поступления разными путями (например, пары бензола могут поступать в организм через органы дыхания и всасываться через кожу, пестициды попадают в организм человека с пищевыми продуктами, питьевой водой и атмосферным воздухом).

Комбинированное действие. Биологический эффект от комбинированного действия нескольких факторов одного происхождения · может равняться сумме эффектов, которые наблюдаются при раз­ дельном влиянии каждого из них, быть большим или меньшим этой суммы. Выделяют три вида комбинированного действия:

• 1) аддитивное (суммирование) — совместный эффект равняется сумме эффектов каждого из химических веществ при изолированном воздействии на организм;
• 2) более чем аддитивное (синергизм, или потенцирование) — совместный эффект превышает сумму эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм;
• 3) менее чем аддитивное (антагонизм) — совместный эффект меньше суммы эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм. Данная классификации дает возможность осуществлять не только качественную, но и количественную оценку комбинированного эффекта вредных факторов.

Показателем типа и степени выраженности комбинированного действия в данном случае служит соотношение наблюдаемого эффекта и эффекта, который теоретически ожидается в случае аддитивного типа комбинированного действия. Обнаружение эффекта комбинированного действия, для которого это соотношение > 1, свидетельствует о потенцировании, при соотношении < 1 речь идет об антагонизме.

Установлено, что в большинстве случаев производственные токсические вещества (яды) при совместном влиянии действуют по типу суммирования. Это относится, в первую очередь, к смесям углеводородов, которым свойственно наркотическое действие, а также раздражающих веществ и гемолитических ядов, т. е. соединений, которые имеют общие точки приложения и однотипный характер действия.

Аддитивный эффект зарегистрирован при действии бензола и изопропилбензола, пропилена, этилена и бутилена, стирола и никеля, ацетона и фенола, циклагексана и бензола, фенола и ацетофенола.

Нередко при одновременном воздействии высоких концентраций таких производственных ядов, как оксид углерода (П) и тетраэтилсвинец, оксид углерода (П) и адреналин, оксид углерода (П) и цианиды, оксид углерода (П) и этанол, наблюдается сверхаддитивный эффект (потенцирование). Эффект, превышающий суммирование, зарегистрирован при комбинированном действии озона с аэрозолем серной кислоты и оксидами азота.

Наиболее вероятной причиной потенцирующего эффекта является блокирование или угнетение одним веществом процессов биотрансформации другого вещества, например фермента, осуществляющего его детоксикацию. Примерам такого взаимодействия могут служить такие сочетания веществ как хлорофоса и карбофоса, хлорофоса и метафоса, карбофоса и тиофоса.

Антагонистический эффект зарегистрирован при совместном воздействии большого количества промышленных ядов: оксидов азота и серного ангидрида; диметиламида и муравьиной кислоты, метана и оксида углерода (П), стирола и формальдегида, оксида углерода (П) и толуола. Механизм этого эффекта может быть обусловлен либо взаимодействием компонентов газовой смеси с образованием менее токсических соединений (серный ангидрид и хлор, аммиак и углекислый газ, аммиак и сернистый ангидрид), либо противоположно направленным действием на одни и те же физиологические системы.

Исследование механизмов, которые лежат в основе антагонистического эффекта, имеет большое значение для разработки средств антидотной терапии при интоксикациях химическими вещества­ ми. Так, знание механизмов конкурентных отношений в организме метанола и этанола позволило использовать этанол для лечения отравлений метанолом. При отравлении этиленгликолем также лечат при помощи этанола. Особую актуальность в современных условиях приобретает проблема комбинированного действия экзогенных химических веществ и алкоголя или курения, а также влияния на токсичность химических соединений качества и количества пищи.

Рассмотрим детально каждую из перечисленных проблем.

Алкоголь и химические вещества.

Употребление алкогольных напитков является основной ной несчастных случаев на рабочем месте, в быту, на улице, также признанным фактором, который способствует возникновению цирроза печени и онкологических заболеваний.

Хорошо изучено комбинированное действие алкоголя и фармакологических средств на физиологическую и психическую активность человека. С точки зрения безопасности жизнедеятельности большой интерес представляет влияние алкоголя на токсичность и биотрансформацию экзогенных химических веществ, загрязняющих окружающую среду, прежде всего токсических агентов, которые встречаются в производственных условиях. Известно, например, что у работников, которые подвергаются воздействию трихлорэтилена, может наблюдаться повышение чувствительности к алкоголю.

Для расчета максимально безопасного действия при одновременном поступлении одного вещества в организм из разных сред используют принцип гигиенического нормирования относительно комбинированного действия нескольких химических веществ однонаправленного действия, исходя из простого суммирования эффектов, т. е. сумма соотношений доз токсических веществ в окружающей среде (производственная среда, атмосфера, вода, продукты питания) к их предельно допустимым значениям (ПДК и ПДД) не должна превышать единицы.

В тех случаях, когда токсичность веществ изменяется в зависимости от пути поступления, следует ориентироваться на раздельный эффект при одновременном их поступлении в организм. При этом ПДК вещества, которое поступает через органы дыхания, должна учитывать возможность поступления его в организм из воздуха рабочей зоны и атмосферы, а ПДК вещества, которое посту­ пило через пищеварительный канал, должна учитывать поступление его с водой и пищей.

Сочетанное действие. Под сочетанным, как указывалось выше, понимают действие разных попроисхождению факторов окружающей среды. Хотя в производственной среде и других сферах жизнедеятельности человека встречается много разнообразных сочетаний факторов различной природы, наиболее изученным является сочетанное воздействие токсических веществ с шумом, вибрацией, ионизирующим или УФ-излучениями. Это объясняется, с одной стороны, наиболее широким распространением сочетаний указанных факторов, с другой — сложностью этой проблемы и недостаточной разработанностью методических подходов к ее изучению.

Токсические вещества и шум. Исследованиями последних лет установлено, что шум, являясь акустическим стрессором, обусловливает не только специфические изменения органов слуха, но и некоторые изменения, которые имеют характер неспецифических адаптационных реакций. Воздействие шума индуцирует нарушение центральной регуляции обмена веществ и иммунной защиты организма, обусловливает развитие гемодинамических расстройств, которые, в свою очередь, являются причиной последующих дистрофических изменений. В сочетании с токсическими веществами шум может приводить к качественно неоднородным биологическим эффектам. Установлено, например, что в сочетании с фосфорорганическими пестицидами (хлорофосом), углеводородами нефти, бензином марки Б-70, ацетоном, аэрозолями свинца, сурьмы, мышьяка действие шума подчиняется простому суммированию.

Однако данные, полученные на значительном экспериментальном материале, свидетельствуют о том, что сочетанное действие таких органических растворителей как сероуглерод, ацетон, трихлорэтилен на уровне 3−5 Limch' которые являются представителями разных классов химических соединений и имеют разную сте­пень токсичности, а также шума на уровне почти нормативных значений (80 дБА) и выше, не приводит к суммированию эффектов как по интегральным, так и по специфическим показателям. В данном случае проявляется субаддитивный эффект, в основе которого лежит антагонистическое взаимодействие исследуемых факторов.

Таким образом, шум и токсические вещества могут или усиливать, или ослаблять действие друг друга, что, очевидно, зависит как от уровня, так и от режима действия исследуемых факторов. Для обеспечения безопасного сочетанного влияния шума и органических растворителей на организм человека следует соблюдать регламент, установленный для каждого фактора отдельно.

Механизм отягощающего действия виброакустического комплекса на токсичность химических веществ заключается прежде всего в нарушении проницаемости мембран клеток, что способствует ускоренному проникновению токсических агентов в них. Кроме того, виброакустический комплекс нарушает функциональное состояние печени, ухудшая ее антитоксическую функцию, что в итоге приводит к нарушению метаболизма токсических веществ и замедлению их выведения из организма. В настоящее время ведутся работы по разработке новых, более жестких регламентов для сочетанного действия виброакустического комплекса и токсических веществ по сравнению с индивидуальными нормативами.

Токсические вещества и ионизирующее излучение. В эксперименте на животных в условиях влияния внешнего у-излучения (450−1000 рад) и действия химических соединений различных классов установлено, что такие вещества как оксид углерода, цианиды, нитрилы, оксид азота ослабляют воздействие ионизирующего излучения, а органические перекиси, озон, формальдегид, наоборот.

Ультрафиолетовое излучение и химические вещества. Результаты исследования сочетанного действия разных доз анилина, хлорофоса, нитрата натрия и УФ-излучения (от 1 до 6 эритемных доз) выявили параболическую зависимость реакций организма от интенсивности УФ-излучения.

Аналогичная закономерность установлена относительно сочетанного действия УФ-излучения и метафаса или динитрохлорбензола.

Ультрафиолетовое излучение используется как эффективный фактор повышения резистентности организма к действию химических канцерогенов. Так, повышение резистентности организма, облученного субэритемной дозой УФ-излучения, к действию 3,4-бензпирена проявляется снижением (в 2 раза) общего количества лабораторных животных с индуцированными опухолями, а также увеличением латентного периода возникновения опухолей.

Оптимальный уровень УФ-излучения, который максимально тормозит развитие опухолей (по частоте и скорости), составляет 3j эритемной дозы аналогично тому, что наблюдается при оценке oбщетoксических эффектов, индуцированных токсическими агентами на фоне УФ-облучения.

Кроме того, УФ-облучение в оптимальной дозе повышает иммунологическую реактивность и неспецифическую резистентность организма.

Отдаленные последствия влияния химических соединений окружающей среды на организм человека. Одной из наиболее сложных проблем является выявление, прогнозирование и предупреждение отделенных эффектов влияния факторов окружающей среды на организм человека. Под отдаленными понимают эффекты, возникающие не сразу после воздействия факторов окружающей среды (в отличие, например, от отравлений или ожогов), а через определенный, иногда длительный промежуток времени или даже после прекращения воздействия. Следует отличать эффекты, возникающие в результате длительного хронического воздействия факторов окружающей среды, например хронического отравления, от ленных эффектов. Последние могут возникнуть через длительный промежуток времени после окончания однократного или многократного воздействия.

Обычно под отделенным эффектом понимают онкогенное, мутагенное и тератогенное действие химических, физических и биологических факторов окружающей среды. Однако в действительности понятие отдаленных последствий воздействий факторов окружающей среды является еще более широким, поэтому к ним следует относить также возникновение и развитие ряда патологических состояний в организме, изменения в органах и системах и, наконец, ускорение процессов старения и сокращение продолжительности жизни, если они связаны с воздействием химических, физических и биологических факторов окружающей среды.

Онкогенное действие. Онкологические заболевания занимают одно из первых мест среди причин заболеваемости и смертности населения. Около 30% всех случаев смерти от всех видов злокачественных новообразований и 85% случаев смерти от рака легких связаны с курением. В табачном дыме идентифицировано около · 40 000 химических веществ, 60 из которых являются канцерогена­ ми. Весомый вклад в развитие рака вносит радон.

Для многих видов злокачественных новообразований профилактические мероприятия оказываются чрезвычайно эффективными. По данным ВОЗ, профилактическими мероприятиями можно снизить риск развития рака желудка в 7,6 раза, толстой кишки — в 6,2 раза, пищевода — в 17,2 раза, мочевого пузыря — в 9,7 раза.

К факторам окружающей среды, способствующим возникновению опухолей, следует отнести химические канцерогены, неправильное питание, различные виды радиации, генетические (наследственные) факторы, вирусы. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицирует канцерогенные факторы в зависимости от научной доказанности их канцерогенных эффектов для человека на три группы: канцерогенные для человека, воз­ можно канцерогенные для человека, вероятно, не канцерогенные для человека (прил. 3).

В настоящее время известно большое количество канцерогенных факторов химической природы. Среди них наибольшую группу составляют промышленные продукты и производственные процессы, связанные с выделением полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Канцерогенным действием, например, обладает каменноугольная смола, а точнее выделенное из нее вещество 3,4-бенз (а)пирен (БП), являющийся собственно канцерогеном.

При высокотемпературном пиролизе органического топлива в условиях недостатка кислорода образуются БП и другие ПАУ. Кроме того, ПАУ обнаруживаются в продуктах высокотемпературной переработки угля, нефти, сланцев в коксохимической, нефтеперерабатывающей промышленности, при выплавке чугуна и стали, электролизе алюминия, использовании охлаждающих минеральных масел в машиностроении и во многих других отраслях производства; ПАУ присутствуют в табачном дыме, выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, образуются при лесных пожарах и извержениях вулканов.

Канцерогены выявлены среди ароматических аминов и аминоазокрасителей. При контакте с этими соединениями у людей отмечено возникновение опухолей мочевого пузыря. Опасны и N-нитрозосоединения. Значение этой группы соединений определяется тем, что они могут образовываться в окружающей среде и в живых организмах иЗ широко распространенных аминов или амидов и нитрозирующих компонентов (нитритов и оксидов азота). Амины и амиды входят в состав многих пестицидов, лекарственных средств, компонентов резин и пищевых продуктов, нитрозирующими соединениями могут быть азотсодержащие минеральные удобрения и т. д.

Широко распространены в окружающей среде различные хлорорганические соединения. Слабовыраженные канцерогенные свойства обнаружены у хлорорганических пестицидов: ДДТ, алдрина, гептахлора, метоксихлора. Канцерогенными свойствами обладают хлорированные диоксины и полихлорированные бифенилы, которые образуются при сжигании твердых отходов и некоторых других высокотемпературных процессах (см. прил. 3).

Мутагенное действие. В последние несколько десятилетий выявлена мутагенная активность многих химических, физических и биологических факторов окружающей среды. Это вызывает обоснованную тревогу, так как окружающая среда все больше загрязняется веществами, способными инициировать генетические изменения. И без того большой груз наследственных болезней с насыщением среды мутагенными факторами увеличивается и передается из поколения в поколение. Около 10% активных химических соединений проявляют мутагенную активность.

Основными химическими мутагенами в окружающей среде являются три группы веществ:

• 1) естественные неорганические соединения (оксиды азота, нитриты, нитраты, свинец, радиоактивные материалы) и органические соединения (алкалоиды, гормоны);
• 2) переработанные природные вещества (продукты нефти, сжигания угля);
• 3) химические продукты, не встречающиеся в природе (пестициды, пищевые добавки, лекарственные препараты).

В соответствии с механизмом действия выделяют следующие классы химических мутагенов: алкилирующие соединения, перекием, альдегиды, гидроксиламины, нитриты, антиметаболиты, соли тяжелых металлов, красители, некоторые производные ароматического ряда, лекарственные средства и др. В настоящее время· опубликованы результаты изучения мутагенной активности 11,5 тыс. химических соединений, причем число химических мутагенов исчисляется уже сотнями.

Тератогенное и эмбриотоксическое действие. Вклад факторов окружающей среды в риск развития врожденных уродств оценивается приблизительно 5%. Инфекции составляют 1%, нарушения здоровья матери — около 1%, медицинские рентгенадиагностические и лечебные процедурыоколо 1%, лекарства и химическое загрязнение окружающей среды — 2%. Причины развития почти 65% всех врожденных уродств остаются неизвестными или обусловлены многофакторными воздействиями. В настоящее время тератогенные свойства обнаружены у нескольких сотен химических соединений.

Эмбриотоксический эффект дают метилртуть (атрофия головного мозга, задержка психического развития), свинец (прерывание беременности, поражение центральной нервной системы), полихлорированные бифенилы (низкая масса тела новорожденного, изменение цвета кожных покровов), этиловый спирт (задержка физического и психического развития, микроцефалия), мышьяк (спонтанные выкидыши, сниженная масса тела новорожденных, дефекты развития).