Механизмы воздействия аэрозолей на человека

Характеристики аэрозольных систем и их параметры

В воздухе рабочей зоны всегда присутствуют взвешенные частицы естественного и антропогенного происхождения. Даже в рабочих зонах высокотехнологических производств, несмотря на специальные меры по высокоэффективной очистке воздуха, аэрозольные частицы все равно присутствуют. При этом их концентрация контролируется в пределах, строго заданных классом чистоты помещения. В зависимости от размеров частиц их концентрация составляет от нескольких единиц до миллионов частиц в каждом кубическом метре воздуха.

Основными источниками аэрозольного загрязнения воздуха производственной среды являются технологические процессы промышленных производств, работающие установки, машины, механизмы и транспортные средства. В рабочих зонах угледобывающей, горной, металлургической, химической промышленностей, на предприятиях строительной индустрии, бумажно-целлюлозного комплекса и многих других производствах концентрация пыли в воздухе может достигать нескольких г/м³.

Основную часть промышленных выбросов составляет пыль, причем некоторые технологические процессы загрязняют атмосферу туманами или дымами, являясь устойчивыми аэрозольными образованиями.

Аэрозолями или аэродисперсными системами называются систе­мы, состоящие из газообразной среды и взвешенных в ней частиц конденсированной дисперсной фазы (твердой, жидкой или многофазной). Особенностью аэрозольного состояния является чрезвычайно высокая удельная поверхность единицы массы вещества, что обуславливает высокую активность его взаимодействия с организмом.

Пылью (dust) называют дисперсную систему из твердых частиц, находящихся в газовой среде во взвешенном состоянии.

Туманом (mist) называют дисперсную систему из жидких частиц, находящихся в газовой среде во взвешенном состоянии.

Дымом (smoke) называют дисперсную систему в виде твердых частиц, находящихся в газовой среде во взвешенном состоянии, образующихся при сгорании различных веществ и состоящих из продуктов конденсации и окисления их паров.

Жидкие частицы или растворимые компоненты твердых частиц могут абсорбироваться тканями там, где они осаждаются. Частицы могут вызвать коррозионное, радиоактивное или другое повреждение вблизи места осаждения, если они сами коррозионны, радиоактивны или способны инициировать повреждение иного характера. Нерастворимые частицы могут переноситься в разные части дыхательного тракта или тела, где они способны абсорбироваться и вызывать биологический эффект.

По характеру воздействия на организм аэродисперсные системы, представляющие опасность для здоровья человека, разделяют на два вида: радиоактивные и нерадиоактивные. Радиоактивные дисперсные системы могут иметь опасные для организма как газообразную среду, так и дисперсную фазу. В данной главе рассматриваются только нерадиоактивные дисперсные системы. Они могут быть разделены на две группы:

аэрозоли веществ, опасное влияние которых обусловлено механическим или химическим воздействием на кожу и другие покровы человеческого тела или проникновением через них в организм (свинцовая пыль, пыль тяжелых металлов, асбестовое и стекловолокно, кислотные туманы и соли);

аэрозоли, вредное влияние которых проявляется путем воздействия на органы дыхания или проникновения через них в организм;

при этом возникают специфические (фиброгенные) заболевания органов дыхания и газообмена, заболевания лимфатической системы и желудочно-кишечного тракта.

При сравнении результатов биологического действия аэрозольных частиц различной формы, размеров, минерального и химического состава их величина выражается через эквивалентный диаметр сферических частиц на основе равных объемов, масс или аэродинамических свойств. Наибольшее употребление имеет условная единица, называемая аэродинамическим диаметром, характеризующим количественные показатели первичного отложения неволокнистых частиц с диаметром более 0,5 мкм за счет гравитационного и инерционного эффектов.

Положения, касающиеся отборапроб по крупности вдыхаемых частиц, в равной мереотносятся к обоим видам аэрозольныхсистем.Длительное воздействие повышенных концентраций пыли при выполнении производственных операций приводит к тяжелым профессиональным заболеваниям органов дыхания — пневмокониозам и пылевым бронхитам. Нозологическая форма пневмокониозов (от латинских слов рnеumо - легкие и conio - пыль) определяется вещественным составом аэрозолей.

В угольной и горнодобывающей промышленности распростране­ны следующие заболевания:

- силикоз (наиболее тяжелое) — воздействие пыли с высоким со­держанием диоксида кремния;

- антракоз - воздействие угольной пыли;

- антракосиликоз - воздействие угольно-породной пыли.

На предприятиях машиностроения также могут отмечаться случаи заболевания силикозом, особенно у тех групп рабочих, которые обслуживают заточные станки, выполняют работы по обдирке заготовок и т.п.

При накоплении пыли в легких развивается пневмокониоз - стадийный прогрессирующий процесс формирования фиброза с комплексом воспалительных и компенсаторно-приспособительных реакций в бронхах и легочной ткани. В результате наблюдается дыхательная, а на поздних тяжелых стадиях заболевания — сердечная недостаточность.

Фактически развитие заболеваний органов дыхания зависит от количества пыли, накопившейся в легких. Основными факторами, влияющими на поступление пылевых частиц в организм и их задержку в органах дыхания, являются концентрация пыли во вдыхаемом (ингалируемом) воздухе, время ее воздействия, дисперсный состав частиц, их плотность, растворимость, объем дыхания в зависимости от тяжести труда, а также индивидуальная чувствительность организма.

Механизм первичной задержки частиц в органах дыхания в основном определяется инерционным и гравитационным осаждением, а также диффузией. Задержка частиц в различных отделах органов дыхания в основном определяется их дисперсностью и аэродинамическим диаметром.

Наименьшее отложение в альвеолярной ткани характерно для пылевых частиц диаметром > 0,5 мкм. В основном в альвеолах легких накапливаются пылевые частицы с аэродинамическим диаметром < 2,5 мкм. Частицы диаметром до 8 мкм проникают в альвеолы здорового человека в небольшом количестве, составляя несколько процентов от вдыхаемых частиц, однако они гораздо медленнее выводятся из легких. Аэрозольные частицы диаметром до 10 мкм оседают в основном в бронхах и являются одной из основных причин развития профессионального пылевого бронхита.

Среди аэрозольной запыленности воздуха особое место занимает асбестовая пыль, которая при достаточно длительном и интенсивном воздействии вызывает раковые заболевания. При этом канцерогенное воздействие связано с длиной волокон материала. Асбестовая пыль присутствует не только в рабочих зонах какого-то строительства, но и в различных промышленных и бытовых помещениях, а также просто на открытом воздухе из-за широкого применения асбестосодержащих материалов в строительных конструкциях, в транспортных машинах и механизмах, например, во фрикционных устройствах и тормозных колодках.

Загрязнение воздуха металлами, обусловленное технологическими процессами на предприятиях черной и цветной металлургии, приводит к повышению уровня заболеваемости у персонала эндокринной системы, крови, органов дыхания, кожи, злокачественных новообразований, повышению врожденных аномалий, а также к осложнениям беременности и родов.

Наибольшая доля загрязнений воздуха металлами в городах и рабочих зонах неметаллургических предприятий приходится на свинец, частицы которого присутствуют в выхлопах двигателей.

Воздействие пыли органических веществ, присутствующих в воздухе рабочей зоны, вызывает у человека самые различные реакции — от нежелательных сенсорных эффектов до токсического действия. Оценка влияния отдельных органических компонентов на организм не всегда бывает адекватной, так как обычно они встречаются в смесях.

Особый вид загрязнений воздуха рабочей зоны представляют биоаэрозоли. Запыленность воздуха фармацевтических и биопроизводств строго контролируется как по счетной концентрации аэрозольных частиц, так и по содержанию микроорганизмов. При этом к нежелательным последствиям приводит и попадание микроорганизмов из воздуха рабочей зоны в технологическую среду, и выделение биоорганических веществ, получаемых в результате технологического процесса, в воздух рабочей зоны.

Интермиттирующий и постоянный характер воздействия пылевого фактора при одинаковой пылевой нагрузке на легкие имеют различное значение. При интермиттирующем воздействии и наличии пиковых концентраций, превышающих средние в 5 и более раз, скорость выведения пыли из легких уменьшается, что приводит к более выраженному фиброгенному действию, чем при постоянном воздействии. Поэтому величина пиков концентраций пыли и продолжительность их действия должны быть ограничены.

Помимо профессиональных заболеваний, воздействие на организм работающих высоких концентраций пыли приводит к развитию профессионально обусловленных хронических неспецифических заболеваний легких и верхних дыхательных путей.

Определение фракций по крупности частиц является важным как для оценки их воздействия на человека, так и для конструирования устройств пробоотбора.

Фракции содержащихся в воздухе частиц, которые попадают в тело человека при вдыхании, зависят от свойств частиц, скорости и направления движения воздуха вблизи тела, от частоты дыхания и от того, осуществляется ли дыхание через нос или через рот. Вдыхаемые частицы затем могут осесть где-нибудь в дыхательном тракте либо выдыхаются из него. Место осаждения и вероятность выдыхания зависят от свойств частиц, дыхательного тракта, характера дыхания и других факторов.

Вероятности вдыхания, осаждения, реагирования на осаждение и очищения могут существенно изменяться от одного индивидуума к другому. Тем не менее, можно определить и согласовать требования к избирательному отбору проб содержащихся в воздухе частиц по их размеру, когда цель отбора проб имеет отношение к охране здоровья. Эти требования представляют собой соотношения между аэродинамическим диаметром и фракциями, подлежащими улавливанию или измерению, которые приближаются к фракциям, проникающим в области дыхательного тракта при средних условиях. Измерение, про­изведенное согласно данным требованиям, по всей вероятности, даст в результате более точное соотношение между измеренной концентрацией и риском заболевания.

Дисперсный состав проб для различных фракций аэрозольных частиц, отбираемых на рабочем месте в целях их использования при оценке воздействий на состояние здоровья людей, сформулирован стандартомИСО 7708:1995 в виде соглашения (конвенции) о вдыхаемых, торакальных и дыхательных фракциях. Требования к внеторакальным и трахеобронхиальным фракциям рассчитываются, исходя из соглашения о вдыхаемых, торакальных и дыхательных фракциях. Все зависимости выражаются через массовые доли, но их можно использовать и тогда, когда предполагается произвести расчет общей площади поверхности или счетной концентрации частиц в собранном материале. Соглашения не следует использовать совместно с ограничениями, определенными в других терминах, например, для предельно допустимых значений длины и диаметра взвешенных в воздухе волокон.

В качестве основного в стандарте ИСО 7708:1995 используется определение аэродинамического диаметра частицы: это диаметр сферы, имеющей плотность 1 г/см³, при той же конечной скорости осаждения в спокойном воздухе под действием силы тяжести, что и у данной частицы, находящейся в тех же условиях по температуре, давлению и относительной влажности.

Дата добавления: 2014-01-07