Klasyfikacja substancji i preparatów chemicznych ze względu na ich toksyczność.
1. KLASYFIKACJA SUBSTANCJI CHEMICZNYCH
Egzystencja człowieka polega na jego dwustronnym związku ze środowiskiem. W czasie swojej działalności człowiek w coraz większym stopniu przekształca środowisko, ulegając również wpływom tego środowiska.
Praktycznie każdej działalności człowieka towarzyszą różnorodne procesy, czynności i materiały, które stwarzają zagrożenia dla człowieka i środowiska. Wynika stąd konieczność stałego i systematycznego nadzoru nad warunkami, w których człowiek żyje i pracuje. Występujące w otoczeniu człowieka substancje chemiczne stwarzają zagrożenia dla jego zdrowia i życia. Substancje te mogą występować w postaci gazów, par, pyłów, aerozoli.
Substancje chemiczne ze względu na szkodliwe efekty powodowane w żywych organizmach klasyfikujemy do następujących grup:
• substancje i preparaty bardzo toksyczne - są to substancje i preparaty działające bardzo toksycznie po połknięciu, w kontakcie ze skórą, w wyniku wchłaniania przez drogi oddechowe. Zagrażają powstaniem bardzo poważnych, nieodwracalnych zmian w stanie zdrowia człowieka,
• substancje i preparaty toksyczne - są to substancje i preparaty działające toksycznie po połknięciu, w kontakcie ze skórą, w wyniku wchłaniania przez drogi oddechowe. Zagrażają powstaniem bardzo poważnych, nieodwracalnych zmian stanie zdrowia człowieka,
• substancje i preparaty szkodliwe - są to substancje i preparaty działające szkodliwie po połknięciu, w kontakcie ze skórą, w wyniku wchłaniania przez drogi oddechowe. Możliwe ryzyko powstania nieodwracalnych zmian w stanie zdrowia człowieka,
• substancje i preparaty żrące - są to substancje i preparaty, które powodują poważne oparzenia,
• substancje i preparaty drażniące - są to związki chemiczne, działające drażniąco na błony śluzowe oczu i dróg oddechowych oraz skórę. Należą do nich między innymi: amoniak, chlor, tlenki azotowe, fluorowodór ,kleje, rozpuszczalniki, związki ftalowe i inne ,
• substancje i preparaty uczulające - są to związki chemiczne wywołujące uczulenia (alergie) najczęściej na skórze człowieka, po jej zetknięciu się z nimi (np. stany zapalne, wypryski) lub też zmiany w układzie oddechowym. Należą do nich, np. związki chromu, niklu, kobaltu, formalina, fenol,
• substancje i preparaty rakotwórcze - są to związki chemiczne, które mogą spowodować niekontrolowany wzrost komórek prowadzących do zmian nowotworowych np. azbest, benzen, arsen, produkty ropopochodne,
• substancje i preparaty mutagenne - są to związki chemiczne powodujące trwałe zmiany w materiale genetycznym przekazywanym następnym pokoleniom. Do substancji mutagennych zaliczane są, np. iperyt, formalina,
benzen, kwas azotowy itp. Mogą to być również leki wprowadzone do organizmu matki i działające szkodliwie na płód.
substancje i preparaty działające szkodliwie na rozrodczość - są to substancje chemiczne powodujące obniżenie płodności u mężczyzn (np. benzen, ołów) lub poronienia u kobiet (np. rozpuszczalniki organiczne).
Reakcja organizmu na toksyczne związki chemiczne zależy od ich
właściwości fizykochemicznych, dróg wchłaniania, wielkości dawki, okresu narażenia, cech organizmu (płeć, wiek, ogólny stan zdrowia, odżywianie) oraz od czynników zewnętrznych, takich jak temperatura i wilgotność powietrza. Wprowadzona do organizmu substancja chemiczna dostaje się do wielu narządów, przez co mogą spowodować zaburzenia w ich czynnościach, a występujące objawy chorobowe nazywamy zatruciem. Wchłonięty związek może być wydalony z organizmu lub zatrzymany na pewien okres, a niektóre związki pozostają nawet na stałe. Toksyczne działanie substancji chemicznych ocenia się na podstawie wyników badań eksperymentalnych na zwierzętach, jak i badań epidemiologicznych populacji ludzi narażonych w środowisku pracy i życia.
Podstawą klasyfikacji substancji chemicznych są:
• w przypadku substancji nowych - dane zawarte w dokumentacji
przedstawionej Inspektorowi ds. Substancji i Preparatów Chemicznych przy zgłaszaniu takich substancji,
• w przypadku pozostałych substancji - dane uzyskane z innych źródeł, którymi mogą być w szczególności wyniki wcześniej wykonanych badań, informacje wymagane na mocy umów międzynarodowych dotyczących transportu
niebezpiecznych substancji, informacje uzyskane z piśmiennictwa
naukowego oraz informacje wynikające z praktyki, a dostarczone przez służby bezpieczeństwa i higieny pracy. W razie potrzeby pod uwagę bierze się również przekonywające wyniki analiz, strukturę cząsteczki, aktywność biologiczną i ocenę ekspertów.
2.PRZY OCENIE TOKSYCZNOŚCI należy brać pod uwagę nie tylko ilość (dawkę) substancji podanej lub wchłoniętej, lecz także drogę podawania (np. wdychanie, podanie doustne, na skórę, wstrzyknięcie), a także częstość podawania (jednorazowo, kilkakrotnie), czas potrzebny do wystąpienia zmian (efektów) niekorzystnych oraz zakres i stopień uszkodzenia.
Skutki działania substancji toksycznych mogą być:
miejscowe -jest to zdolność substancji chemicznych do wywołania zmian patologicznych w miejscu jej bezpośredniego kontaktu z powierzchnia ciała, to jest skórą błonami śluzowymi i okiem. Wyróżnia się dwa rodzaje działania miejscowego ; działanie drażniące i działanie uczulające.
układowe -jest to działanie krótkoterminowe, przewlekłe.
Wchłanianie w drogach oddechowych
Ksenobiotyki dostają się do ustroju przez drogi oddechowe na ogół w warunkach ekspozycji człowieka podczas pracy zawodowej Zatrucia samobójcze lub zabójstwa, a także zatrucia przypadkowe zdarzają się najczęściej wskutek wchłaniania tlenku węgla. Głównym miejscem wchłaniania ksenobiotyków w drogach oddechowych są płuca ze względu na swoją dużą powierzchnię (ok. 90 m2) oraz na budowę pęcherzyków płucnych. Na szybkość wchłaniania gazów i par w drogach oddechowych, , wpływa wiele czynników , z których najważniejsze to: stężenie ksenobiotyków w powietrzu, wentylacja płuc, współczynnik podziału powietrze / woda (krew), rozpuszczalność w wodzie, a także szybkość biotransformacji i wydalania z ustroju; niektóre z tych czynników mogą ulegać zmianom niezależnie od rodzaju, czasu i nasilenia pracy.
Retencja , czyli ilość (w procentach) zatrzymanego w drogach oddechowych ksenobiotyku, jest różna dla różnych związków i waha się w granicach od ok. 30 stopni do ponad 90 %. Retencja może ulegać zmianom w czasie wchłaniania, aż do chwili ustalenia się równowagi między stężeniem związków w powietrzu i we krwi.
Związki dobrze rozpuszczalne w wodzie (np. alkohol metylowy, etylowy, aceton) osiągają stan równowagi po dłuższym czasie, natomiast słabo rozpuszczalne (np. benzen, toulen) -znacznie szybciej- już nasuwa nam się jeden z czynników abiotycznych jakim jest rozpuszczalność. Metabolizm związku, wydalanie lub odkładanie się go w narządach, a więc usuwanie z krwi, przedłuża czas, po którym ustala się stan równowagi.
Oddychanie (to z kolei czynnik biotyczny wpływający na efekt toksyczności ksenobiotyków) jest to czynność automatyczna i jego intensywność zależy od zapotrzebowania organizmu na tlen. Wysiłek fizyczny zwiększa to zapotrzebowanie, a więc do płuc wprowadzane są większe objętości powietrza i tym samym większa ilość ksenobiotyku.
Aerozole o wchłanianiu decyduje przede wszystkim wielkość ziaren pyłu (zdecydowany czynnik abiotyczny) . Przyjmuje się, że ziarna o wymiarach większych od 1-5 mikrometra zatrzymywane są głównie w górnych odcinkach dróg oddechowych, skąd mogą być wyksztuszone, a następnie wydalone lub połknięte i w konsekwencji wchłonięte w układzie pokarmowym. Ziarna niewyksztuszone pozostają w górnych odcinkach dróg oddechowych, gdzie ulegają powolnej resorpcji.
Dużą rolę w resorpcji pyłów odgrywa higroskopijność i rozpuszczalność w wodzie gdyż rozpuszczają się one w wydzielinie pokrywające powierzchnię dróg oddechowych. Istotnym czynnikiem warunkującym efekt toksyczny gazów i par wchłanianych w układzie oddechowym , , jest jego rozpuszczalność w wodzie ( hydrofilowość). Gaz taki rozpuszcza może rozpuścić się także w warstwie śluzu występującego w górnych odcinkach układu oddechowego, ( śluz = 90-95 % z wody, która działa jak dobry rozpuszczalnik. Następnym istotnym czynnikiem decydującym o losie w ustroju wdychanego gazu, czy pary jest jego chemiczna reaktywność. Stężenie gazu reaktywnego w przestrzeni dróg układu oddechowego gwałtownie spada w miarę jego przechodzenia przez warstwę śluzu i komórek nabłonkowych, gdzie jest on wiązany, i w konsekwencji tylko niewielka jego ilość dostaje się do krwi kapilarnej.
Możemy wyróżnić - Gaz reaktywny rozpuszczalny w wodzie (np. formaldehyd potrafi indukować nowotwory w jamie nosowej szczurów, gazy niereaktywny , który rozpuszcza się w wodzie oraz szybko rozpuszczają się warstwie śluzu pokrywającego jamę nosową, a część cząsteczek gazu może przenikać do krwi kapilarnej ( etanol i metanol). Przykładem jest etanol i metanol. Badania eksperymentalne pokazują, że w czasie wdechu związki te zostają w całości wypłukane z dróg oddechowych, natomiast w czasie wydechu do 30 % par alkoholi ulega desorpcji i wydaleniu. Gazy reaktywne nierozpuszczalne w wodzie np. ozon. Jego reaktywność wykazuje że ok. 50 % wdychanego ozonu zostaje zatrzymana przez rozległą zewnętrzną powierzchnię jamy nosowej w czasie wdechu, uszkadzając w tym miejscu tkankę Jak widać, reaktywność gazu odgrywa istotną rolę w szybkości jego przechodzenia do tkanki nabłonkowej i sprawia, że gaz reaktywny działa toksycznie głównie na drogi oddechowe, a nie na inne narządy. Gaz niereaktywny nierozpuszczalny w wodzie np. benzen. Wchłanianie zachodzi głównie w pęcherzykach płuc, a wydajność wchłaniania jest funkcją stężenia par w pęcherzykach płuc i współczynnik podziału powietrze/krew.
Wchłanianie poprzez skórę
Istnieją trzy możliwe sposoby przenikania substancji chemicznych przez skórę. Są to dyfuzja przez naskórek do skóry właściwej, wnikanie przez kanaliki potowe oraz wnikanie wzdłuż mieszków włosowych, w których tkwią cebulki włosowe. Ze względu na dużo
większą powierzchnię skóry, niż kanaliki potowe i szczeliny przy mieszkach włosowych, ta droga stanowi główny sposób przenikania ksenobiotyków do organizmu.
Przenikanie przez skórę jest procesem zależnym od czasu - czas ekspozycji na ksenobiotyk (bardzo ważny i najistotniejszy czynnik ). Szybkie wytarcie lub zmycie substancji toksycznej uchroni przed przeniknięciem dużej ilości substancji chemicznej.
Wchłanianie drogą pokarmową
Przewód pokarmowy można podzielić na trzy zasadnicze odcinki, w których mogą zachodzić procesy wchłaniania: jama ustna z przełykiem, żołądek i jelita. W poszczególnych odcinkach przewodu pokarmowego procesy wchłaniania zachodzą z różną szybkością i wydajnością. Śluzówka jamy ustnej jest przepuszczalna, na zasadzie dyfuzji. Z uwagi na krótki kontakt w jamie ustnej wchłaniają się na ogół niewielkie ilości związków. W żołądku związki chemiczne mieszają się z pokarmem, kwasami żołądkowymi, enzymami trawiennymi i bakteriami. Każdy z tych czynników biotycznych może zmienić toksyczność wprowadzonego związku chemicznego bądź wskutek modyfikacji związku, bądź też przez wpływ na jego absorpcję . Wykazano, że istnieją ilościowe różnice w toksyczności zależne od tego, czy związek chemiczny został podany z pokarmem, czy też wprowadzony do pustego żołądka. Ze względu na to, że pH soku żołądkowego ma wartość około 1, w żołądku wchłaniają się, metodą dyfuzji , substancje o charakterze słabych kwasów. Przykładem substancji stosunkowo dobrze wchłanianych w żołądku są alkohole . Jelita są odcinkiem przewodu pokarmowego najlepiej przystosowanym do wchłaniania. Czynnikiem sprzyjającym jest olbrzymia powierzchnia czynna błony śluzowej , jak i równie zmienność odczynu treści jelit od słabo kwaśnego w jelicie cienkim, do słabo alkalicznego w końcowych odcinkach. Także enzymy trawienne (np. hydrolazy ) ułatwiają dalszy transport substancji.
Dla działania ksenobiotyków wchłanianych z jelit istotne znaczenie ma fakt, że przed dotarciem do krwiobiegu trafiają one do wątroby, w której są poddawane działaniu różnorodnych czynników biochemicznych, zmniejszających lub zwiększających toksyczność
substancji. Ponadto wiele substancji wchłoniętych z jelit jest ponownie wprowadzanych do przewodu pokarmowego z żółcią. Oprócz mechanizmów ułatwiających wchłanianie w jelitach, (czynniki wspomagające działania toksyczne) , działają również mechanizmy, które ograniczają te procesy . Należą do nich wydalanie do światła jelit substancji odpadowych, bardzo szybkie obumieranie i złuszczanie błony śluzowej jelit, wysycenie białek przenośnikowych, co ogranicza szybkość transportu przez błony, a w przypadku wchłaniania metali - możliwość biosyntezy białek indukcyjnych wiążących je w trwałe kompleksy trudno przenikające przez błony komórkowe.
Na wpływ czynników abiotycznych i biotycznych na toksyczne działanie ksenobiotyków dużą rolę odgrywa różna droga, metody i procesy wchłaniania substancji toksycznych
Działanie ksenobiotyków jest rezultatem oddziaływania czynników otoczenia w postaci bodźców środowiskowych oraz czynników warunkujących sposób i rodzaj odpowiedzi organizmu na dany bodziec. Mówiąc o bodźcach środowiskowych mamy na uwadze wszystkie elementy otoczenia, z którymi człowiek styka się i pod wpływem których pozostaje w ciągu swego życia.
3.DROGI WCHŁANIANIA SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH Z JAKIMI MOGĘ SIĘ SPOTKAĆ W SWOIM MIEJSCU ZAMIESZKANIA:
Liczba wytworzonych przez nas substancji z którymi stykamy się na codzień jest trudna do oszacowania. Prawdopodobnie sięga ona 100 tysięcy. W każdej chwili narażeni jesteśmy na niekorzystne efekty ich oddziaływania, niektóre z nich mogą też wzajemnie wzmacniać swoje działanie.
Tapety czy wykładziny podłogowe mogą być wyprodukowane z PCV, który zawiera toksyczne substancje. Pozostaną one w powietrzu naszego domu przez wiele miesięcy. Nawet jeżeli przestaniemy kupować produkty, które zawierają toksyczne substancje, lub które wyprodukowano przy ich pomocy, nie możliwe jest uniknięcie oddziaływania substancji toksycznych już wprowadzonych do środowiska naturalnego.
Tysiące związków chemicznych stosowanych jest w produkcji przedmiotów codziennego użytku, z jakimi stykamy się dosłownie w każdej chwili. Zabawki, komputery, meble, kosmetyki, a nawet ubranka dla dzieci - wszystkie te przedmioty zawierają substancje mogące negatywnie wpłynąć na nasze zdrowie.
Wybielacze - wybielacze tkanin najczęściej zawierają chlor lub nadtlenek wodoru, czyli silne utleniacze powodujące podrażnienia błon śluzowych, a często nawet ich poparzenia. Wszystkie tego typu środki należy przechowywać w miejscu niedostępnym dla dzieci i zwierząt. Podstawowe objawy zatrucia wybielaczami to: ślinotok, wymioty, ból brzucha. Droga wchłaniania poprzez przewód pokarmowy lub wdychanie niebezpiecznych oparów.
Rośliny doniczkowe - wiele popularnych w naszych domach roślin doniczkowych może być wysocetoksyczna dla człowieka np., Difenbachia, Gwiazda Betlejemska, Amarylis, Oleander, Kalanchoe, Aloes i Bluszcz. Często do zatruć zachodzi w trakcie kontaktu z wydzielinami tych roślin. Należy również zachować szczególną ostrożność przy zwalczaniu szkodników np. mszyc, niektóre środki ochrony roślin mogą być toksyczne dlatego zawsze należy przestrzegać zasad zamieszczonych w ulotce informacyjnej produktu. Podstawowe objawy zatruć to przede wszystkim wymioty, jednak często substancje wydzielane przez rośliny mogą być neurotoksynami, które wywołują zaburzenia ze strony układu nerwowego. W przypadku zatrucia należy niezwłocznie skontaktować się z lekarzem. Droga wchłaniania poprzez układ pokarmowy.
Bibliografia: Witold Semczuk Toksykologia; Jerzy Piotrowski Podstawy toksykologii
Praca kontrolna z toksykologii.
Klasyfikacja substancji i preparatów chemicznych ze względu na ich toksyczność.
Temat:
1. Wyjaśnij, co jest brane pod uwagę przy klasyfikowaniu substancji lub preparaty chemiczne ze względu na ich toksyczność. Omów te klasyfikacje i podaj po dwa przykłady substancji należących do danej grupy.
2. Wyjaśnij, jakie czynniki mają wpływ na przebieg procesu wchłaniania substancji toksycznej do organizmu.
3. Podaj, z jakimi substancjami toksycznymi możesz się spotkać w swoim miejscu zamieszkania. Wskaż ewentualne drogi ich wchłaniania i skutki jakie mogą na Tobie wywołać..
7