Влияние на организм бензола и его токсичных гомологов

Введение

Влияние химических веществ на работающих возможно при многих видах профессиональной деятельности: получении и переработке  природного сырья, изготовлении промышленной продукции, работе на транспорте, в  сельском хозяйстве и др.

Наибольшая возможность контакта с разными веществами имеется  в химической промышленности, так  как нередкое сырье, промежуточные  соединения и конечные продукты способны оказать вредное влияние на здоровье работников.

Однако, в таких отраслях промышленности, как горнорудная, машиностроительная, нефтяная, легкая и многие другие, немало производственных участков, где используются или выделяются при определенных операциях химические вещества, которые, поступая внутрь организма или загрязняя  кожные покровы, могут вызвать профессиональные отравления.

Например, при добыче и первичной  переработке нефти могут возникать  отравления сероводородом и углеводородами, при взрывных работах в горнорудной  и угольной промышленности- оксидом  углерода и оксидами азота, в металлургической промышленности- оксидом углерода и  оксидами азота, в металлургической промышленности- оксидом углерода, сернистым ангидридом (газом), парами некоторых металлов, в машиностроении- цианистыми соединениями, парами кислот, растворителями, на транспорте – выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, в сельском хозяйстве- ядохимикатами, в химической промышленности с крайне ядовитыми парами бензола и его гомологов.

Историческая  справка

Впервые бензол описал немецкий химик Иоганн Глаубер, который получил это соединение в 1649 году в результате перегонки каменноугольной смолы. Но ни названия вещество не получило, ни состав его не был известен.

        Своё второе рождение бензол  получил благодаря работам английского  физика Майкла Фарадея,  который в 1825 году выделил его из жидкого конденсата светильного газа. Великое открытие Фарадея было сделано случайно. В начале девятнадцатого века в Лондоне для уличного освещения стали использовать светильный газ, получаемый из каменноугольной смолы. Однако он имел ряд существенных недостатков: при его горении не только выделялось большое количество дыма, чем были весьма недовольны жители туманного Альбиона, но и со временем этот газ утрачивал свою горючесть, а на дне баллонов оседала неизвестная маслянистая жидкость. Этой проблемой, исключительно из практических соображений, и занялся Майкл Фарадей. Результатом множества разнообразных испытаний стала белая кристаллическая масса, получаемая вымораживанием остатка «светильного газа» при температуре 7 °С.

        В 1833 году немецкий физик и  химик Эйльгард Мичерлих получил бензол при сухой перегонке кальциевой соли бензойной кислоты (именно от этого и произошло название бензол).

        Современное представление о  свойствах и электронной природе  связей в бензоле основывается  на гипотезе Лайнуса Полинга, который предложил изображать молекулу бензола в виде шестиугольника с вписанной окружностью, подчёркивая тем самым отсутствие фиксированных двойных саязей и наличие единого электронного облака, охватывающего все шесть атомов углерода цикла.

        В XIX веке коммерческая ценность  бензола была ограниченной. Он  применялся в первую очередь  как растворитель. В XX столетии  производители бензина обнаружили  у бензола ряд свойств, позволяющих  использовать его в качестве  компонента автомобильного топлива  (высокое октановое число). Как  следствие, возник экономический  стимул для более полного выделения  бензола, который получали как  побочный продукт при коксовании  в производстве стали. Начало  Второй мировой войны выявило  и другие – химические –  области применения бензола, в  основном в производстве взрывчатых  веществ. В результате, в середине XX века не только бензол коксования  стал направлять в химическую  промышленность (а не использоваться  как компонент бензина), но и  сама нефтеперерабатывающая промышленность  начала производить огромное  количество бензола для обеспечения  потребностей химической индустрии.  Так, крупнейший потребитель бензола  – нефтяная индустрия – стал  его главным производителем.

        Постоянно возрастающие потребности  нефтехимической промышленности  в бензоле привели к появлению  новых, усовершенствованных процессов  его производства – каталитического  риформинга, деалкилирования толуола,  а также более нового – диспропорционирования  толуола. 

         Случайный вклад в развитие  отрасли был сделан в 1970-е  годы, когда заводы по производству  олефинов начали использовать  тяжелый газойль как сырье  и получать бензол в качестве  побочного продукта. 

 

Влияние на здоровье бензола и его токсичных  гомологов

Бензол

При хроническом воздействии бензол накапливается в жировой ткани. В высоких концентрациях (более 3200 мг/м3) нейротоксичен. Хроническое воздействие  близких к порогу токсичности  концентраций приводит к поражению  костного мозга и развитию постоянной пангемоцитопении (низкое содержание всех форменных элементов крови); в тяжелых случаях развивается  летальная апластическая анемия, вызванная ингибированием костного мозга. При профессиональном контакте (воздействие бензола в концентрации от нескольких десятков до нескольких сотен мг/м3) развиваются и другие патологические изменения крови (например, тромбоцитопения, лимфопения). При этом исследования на животных показали, что  гематотоксичностью обладают метаболиты бензола. Гематотоксические эффекты  сопровождаются учащением хромосомных  аберраций.

Толуол

Толуол раздражает глаза при  концентрации 375 мг/м3; при этой же концентрации отмечаются функциональные нарушения  ЦНС. Некоторые эффекты могут  быть обусловлены воздействием примесей более токсичного бензола.

Стирол

Данные о мутагенности противоречивы. Недостаточно данных для вывода о  канцерогенности для человека. Токсические  эффекты отмечены в производственных условиях и включают функциональные нарушения ЦНС и раздражение  слизистых оболочек. Наименьшая концентрация, при которой отмечено отрицательное  воздействие стирола - 84 мг/м3, что  значительно превышает обычное  содержание стирола в атмосферном  воздухе.

 

Источники бензола и его гомологов

Бензол

Бензол в основном используется как сырье при производстве замещенных ароматических углеводородов. Предельно допустимая концентрация-          15 мг/м3/ 5 мг/м3, класс опасности-2, бензол относится к канцерогенам.  Он входит в состав сырой нефти и в Европе - в состав бензина (обычно около 5%, иногда до 16%). В настоящее время в большинстве развитых стран использование бензола в качестве растворителя запрещено вследствие его опасности для здоровья, однако он все еще используется в лабораторной практике, в том числе и при проведении аналитических процедур.

Атмосфера. Содержание бензола в воздухе обычно составляет от 3 до 160 мкг/м3; более высокие концентрации отмечены в крупных городах. В непосредственной близости от заправочных станций, промышленных предприятий, использующих или производящих бензол, его концентрация в воздухе может достигать нескольких сотен мкг/м3. В селитебной зоне концентрация бензола обычно составляет 3-30 мкг/м3 и зависит в основном от интенсивности движения транспорта.

Вода. В питьевой воде бензол был идентифицирован как загрязняющее вещество в концентрации 0,1-0,3 мкг/дм3 (самая высокая отмеченная концентрация - 20 мкг/дм3).

Пути поступления в  организм. Поступление с воздухом является основным источником попадания бензола в организм. Около 50 % бензола, содержащегося во вдыхаемом воздухе, абсорбируется легкими. Табачный дым представляет важный дополнительный источник поступления бензола для курящих. Питьевая вода не является важным источником поступления бензола в организм. Поступление бензола с пищей может достигать 250 мкг в день; при этом обычная тепловая обработка может увеличивать содержание бензола в продуктах питания.

Толуол(метилбензол)

Сырьё для производства бензола, бензойной  кислоты, нитротолуолов, толуилендиизоцианатов  бензилхлорида и др. органических веществ.

 

Является растворителем для  многих полимеров, входит в состав различных  товарных растворителей для лаков  и красок. Входит в состав растворителей: Р-40, Р-4, 645, 646, 647, 648. Применяется как  растворитель в химическом синтезе. Предельно допустимая концентрация по толуолу составляет 50мг/м3, класс опасности-4. Входит в состав нефти. Используется как растворитель в красках, в косметической продукции, в химической промышленности.

Атомсфера. Основными источниками поступления толуола в окружающую среду является химическое производство взрывчатых веществ, эпоксидных смол, лаков и красок и др. Большая часть испаряется в атмосферу и с дождями поступает в почву, в воду.

Пути поступления в  организм. Загрязнение воздуха - основной источник поступления толуола в организм; при этом концентрации в воздухе зданий могут намного (на порядок) превышать концентрации в атмосфере (при применении красок и растворителей).

Стирол

Используется в основном при  производстве полимеров, сополимеров  и армированных пластмасс, в частности  полистирола. Не встречается в природе. Основной источник поступления в  атмосферу - эмиссии нефтехимических  предприятий. Стирол присутствует также  в выбросах автотранспорта; выделяется при горении, сжигании отходов (количество возрастает с повышением температуры  сжигания). Некоторое количество стирола  может также выделяться из новых  изделий из пластмассы (это может  иметь значение при загрязнении  воздуха внутри зданий). Предельно допустимая концентрация паров стирола в воздухе 30 мг/м3/10 мг/м3.

Атмосфера. Концентрации в сельских или незагрязненных городских районах низкие (ниже 1 мкг/м3); в загрязненных районах может достигать 20 мкг/м3. В новых зданиях, построенных с применением стройматериалов на основе производных стирола (в том числе и пластмасс) концентрации могут быть намного выше. На расстоянии 1 км от заводов по производству стирола концентрация стирола в воздухе может составлять 30 мкг/м3 и более.

Вода. Содержание стирола обычно не превышает нескольких мкг/дм3; в питьевой воде регистрируется редко, гораздо более вероятно его наличие в сточных водах (нефтеперегонка, химическая промышленность, производство пластмасс).

Продукты питания. Полистирол и его сополимеры часто используются как упаковочные материалы. Следы мономера (стирол) могут мигрировать из упаковки в продукты.

Пути поступления в  организм. В целом, для населения основным путем поступления стирола в организм является вдыхание с воздухом, причем одинаково важно загрязнение атмосферного воздуха и воздуха внутри зданий.

Общие меры предосторожности

Замена чрезвычайно опасных  и высоко опасных веществ умеренно и малоопасными уменьшает возможность  как хронических, так и острых отравлений. Допустимость подобной замены должна определяться, прежде всего, особенностями  конкретной работы. Так, в качестве растворителя для перекристаллизации органических веществ или для  проведения реакций в органической химии вместо относящегося к высокоопасным  веществам бензола можно с  успехом использовать умеренно опасный  толуол. Хотя оба растворителя по строению относятся к одному классу органических соединений, толуол при 20°С почти в  три раза менее летуч по сравнению  с бензолом. Следовательно, при работе с толуолом при прочих равных условиях в воздух попадает в три раза меньше вредных паров, чем при работе с бензолом. Кроме того, толуол обладает меньшей токсичностью, поскольку  в организме сравнительно быстро окисляется до бензойной кислоты  и легче обнаруживается по запаху. В то же время растворяющая способность  обоих растворителей практически  достаточно близка; при небольшой корректировке толуолом удается заменить бензол и в большинстве смесей для элюирования в тонкослойной хроматографии. В некоторых случаях использование толуола дает определенные преимущества, поскольку он имеет более низкую температуру замерзания.

Профилактика:

1). Технологические меры:

- замена бензола менее токсичными растворителями( например, толуолом, этиловым спиртом);

- герметизация производственного процесса;

 

2). Санитарно-технические меры:

- оборудование производственных  помещений эффективной вентиляцией;

-тщательная уборка помещений;

 

3). Гигиеническое нормирование :

-установление и соблюдение ПДК. Содержание бензола в воздухе производственных помещений не должно превышать 5 мг/м3 ;

 

4). Лечебно-профилактические мероприятия :

-проведение предварительных и периодических медицинских осмотров. Анемии, нарушение функции печени, почек, заболевания нервной системы и др. служат противопоказаниями к работе с бензолом.

 

Токсическое действие бензола и его гомологов

Бензол

Вызывает острые и хронические  отравления. Оказывает наркотическое  действие на ЦНС, возможна смерть от паралича дыхательного центра на фоне потери сознания. Вызывает поражение крови и органов кроветворения, центральной и периферической нервной системы, ЖКТ. Обладает раздражающим, иммунотоксическим и аллергическим эффектами, мутагенной активностью. Опасен при проникновении через неповрежденную кожу.

Толуол

Яд общетоксического действия, вызывающий острые и хронические отравления. При однократном воздействии  вызывает наркоз, причем эффект более  выраженный, чем у бензола. При  длительном воздействии малых доз  вещества могут наблюдаться поражения  крови. Проникновение через неповрежденную кожу вызывает эндокринные нарушения. Вследствие высокой растворимости  в липидах накапливается в  клетках ЦНС и изменяет проницаемость  мембран.

Стирол

Яд общетоксического действия. Вызывает наркоз, обладает раздражающим эффектом, выраженным больше, чем у бензола  и толуола. При хронической интоксикации поражаются центральная и периферическая нервные системы, кровь, печень. Нарушает азотисто-белковый, холестериновый, липидный обмены, изменяет иммунобиологическую  реактивность организма, нарушает функционирование половой системы. Обладает кожно-резорбтивным эффектом.

Острые  и хронические отравления

Результатом воздействия вредных  веществ на организм человека могут  быть острые или хронические отравления. Острые отравления возникают при  поступлении в организм относительно больших количеств вредных веществ  за небольшой промежуток времени  и выражаются в ярких типичных нарушениях нормальной жизнедеятельности  непосредственно после отравления или через сравнительно небольшой (от нескольких минут до нескольких часов, реже — нескольких суток) период. Понятно, что острые отравления не могут  возникать при нормальной работе, а являются следствием аварийных  ситуаций, поломок оборудования, разливов вредных веществ или грубых нарушений  техники