Technik_analityk_311[02]_Z3.01

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Substancje chemiczne w ujęciu toksykologicznym

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Zatrucia substancjami szkodliwymi

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Elementy toksykometrii

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Sposoby neutralizacji i likwidacji substancji szkodliwych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Otrzymujesz do ręki Poradnik Stosowanie podstawowych zasad toksykologii, który

zawiera:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

−

materiał nauczania zawierający wiadomości teoretyczne, umoŜliwiający samodzielne
przygotowanie się do wykonywanych ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianu,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−

wiczenia, które pomogą ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

sprawdzian osiągnięć – zestaw pytań sprawdzających Twoje opanowanie wiedzy
i umiejętności z zakresu całej jednostki modułowej,

−

literaturę.
W materiale nauczania zostały omówione:

−

substancje chemiczne będące toksynami,

−

zatrucia powodowane substancjami szkodliwymi,

−

wybrane zagadnienia z zakresu toksykometrii,

−

sposoby neutralizacji i likwidacji substancji szkodliwych.
Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczeń zapoznaj się z pytaniami

sprawdzającymi, które pozwolą Ci ocenić stan Twojej wiedzy potrzebnej do wykonania
ć

wiczeń.

Kolejnym etapem poznania zagadnień z zakresu toksykologii będzie wykonanie ćwiczeń.

Po  ich  wykonaniu  sprawdź  poziom  swoich  postępów,  odpowiadając  na  pytania  zawarte
w sprawdzianie  postępów.  Poznane  przez  Ciebie  wiadomości  i  umiejętności  zostaną
zweryfikowane sprawdzianem osiągnięć, który zawiera:

−

instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas prowadzenia sprawdzianu,

−

zestaw pytań testowych,

−

przykładową  kartę  odpowiedzi,  w  której,  w  odpowiednich  miejscach  wpisz  odpowiedzi
na pytania.
Jednostka  modułowa  Stosowanie  podstawowych  zasad  toksykologii,  której  treść  teraz

poznasz jest jednym z modułów koniecznych do zdobycia wiedzy z zakresu podstawowych
badań toksykologicznych – schemat 1.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni zobowiązany jesteś przestrzegać przepisów bezpieczeństwa

i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpoŜarowych wynikających z rodzaju wykonywanych
ć

wiczeń. Przepisy te poznasz w trakcie nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

przestrzegać przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej oraz
ochrony środowiska,

−

przestrzegać zasad dobrej techniki laboratoryjnej,

−

przestrzegać zasad bezpieczeństwa podczas badania analitycznego,

−

posługiwać się nomenklaturą związków nieorganicznych i organicznych,

−

określać właściwości fizyko – chemiczne substancji,

−

stosować stechiometrię do obliczeń chemicznych,

−

stosować obowiązujące jednostki układu SI,

−

sporządzać wykresy i interpretować wyniki,

−

sporządzać roztwory o określonym stęŜeniu,

−

przygotowywać próbki materiału do analizy,

−

przygotowywać sprzęt laboratoryjny, aparaturę, odczynniki,

−

korzystać z norm, przepisów, procedur i dostępnych instrukcji,

−

określać funkcje poszczególnych układów u człowieka.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Substancje chemiczne w ujęciu toksykologicznym

4.1.1. Materiał nauczania

Toksykologia jest nauką o truciznach. Ma charakter interdyscyplinarny. Rozwija się

w dwóch podstawowych kierunkach: teoretycznym i praktycznym.

Rys. 1. Podział toksykologii [opr. własne]

Substancje chemiczne to pierwiastki i ich związki występujące w przyrodzie lub

uzyskiwane w procesie produkcyjnym. Substancje niebezpieczne, to substancje stwarzające
zagroŜenie dla człowieka lub dla środowiska.

Zadaniem

toksykologii jest rozpoznanie charakteru substancji chemicznej stanowiącej

niebezpieczeństwo dla zdrowia, środowiska naturalnego i środowiska pracy.

MoŜemy zakwalifikować je do co najmniej jednej z następujących kategorii:

−

bardzo toksyczne,

−

toksyczne,

−

szkodliwe,

−

rące,

−

draŜniące,

TOKSYKOLOGIA

Szczegółowa:

–

metali
i rozpuszczalników,

–

rodków ochrony

roślin,

–

tworzyw sztucznych,

–

rodków

gospodarstwa
domowego,

–

związków
promieniotwórczych.

Teoretyczna

Stosowana:

–

kliniczna,

–

sądowo-
lekarska,

–

doświadczalna.

Ogólna

Doświadczalna:

–

rodowiskowa,

–

przemysłowa,

–

ywności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

uczulające,

−

rakotwórcze,

−

mutagenne,

−

działające szkodliwie na rozrodczość,

−

niebezpieczne dla środowiska.
Substancje chemiczne występują w postaci gazów, par, cieczy lub ciał stałych.

W grupie substancji szkodliwych wyróŜniamy: metale, gazy, rozpuszczalniki organiczne,
pestycydy,

wielopierścieniowe

węglowodory

aromatyczne

(WWA),

nitrozoaminy,

polichlorowane bifenyle (PCB).
Metale i kationy metali

Substancje te wprowadzone do środowiska podlegają biologicznej kumulacji, a następnie

spoŜywane są przez człowieka w róŜnych produktach roślinnych i zwierzęcych. Występujące
w organizmie błony biologiczne pozwalają na ochronę organizmu przed duŜym stęŜeniem.
Nadmierne ilości metali cięŜkich: chromu, kobaltu, arsenu, niklu, kadmu, rtęci i ich kationów
oraz pierwiastków promieniotwórczych, kumulują się w narządach, skórze i tkankach. Grupy
funkcyjne substancji białkowych z jonami metali, tworzą połączenia metaloorganiczne, które
wykazują działanie toksyczne. Przykłady kumulacji metali w organizmie przedstawia
poniŜsza tabela.

Tabela 1.

Tkanki i narządy ssaków akumulujące pierwiastki śladowe [2, s. 220]

Pierwiastek

Tkanki, narządy

wątroba, nerki, skóra, włosy, paznokcie

mózg

skóra, płuca, kości, zęby

kości, zęby, wątroba

nerki, płuca

kora nerkowa, wątroba, kości

wątroba, nerki

nerki, rdzeń pacierzowy, kości, mięśnie

wątroba, nerki, serce, mózg, jądra

kości, zęby

erytrocyty, wątroba, śledziona, szpik kostny

nerki, tarczyca, przysadka mózgowa

tarczyca, ślinianki, mięsnie gałki ocznej

trzustka, wątroba, nerki

wątroba, nerki, zęby, kości

gruczoły limfatyczne, Ŝeby, kości

kości, aorta, nerki, wątroba, mózg

wątroba, mięśnie

mięśnie

płuca, skóra

nerki, włosy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jądra

kości, aorta, jądra, gruczoł krokowy

płuca, skóra

płuca, kości, tkanka tłuszczowa

nerki, wątroba, gruczoły limfatyczne

nerki, wątroba, gruczoł krokowy, włosy, paznokcie

Gazy

Szkodliwe gazy rozprzestrzeniają się niekontrolowanie. Stanowią duŜe zagroŜenie dla

zdrowia człowieka. Mogą być surowcami w procesach technologicznych i produktami
ubocznymi. Wywołują róŜne, w zaleŜności od właściwości fizykochemicznych i czasu
działania na organizm, skutki.

Ze względu na toksyczność, dzielimy gazy na:

−

gazy duszące fizycznie: azot, argon, hel, wodór,

−

gazy trujace: tlenek węgla, siarkowodór,

−

gazy draŜniące: amoniak, tlenki azotu, tlenek siarki(IV), ozon.

Rozpuszczalniki organiczne

Stosowane są do rozpuszczania substancji i w syntezie chemicznej. Znalazły

zastosowanie do gaszenia poŜarów, dezynfekcji, jako materiał pędny, środki chroniące przed
zimnem.  Są  to  róŜnorodne  związki,  pod  względem  chemicznym:  węglowodory  alifatyczne,
ketony, alkohole, glikole, etery, estry, węglowodory chlorowane oraz disiarczek węgla.
Działają  toksycznie  na  skórę,  mogą  ulegać  kumulacji  w  tkance  tłuszczowej.  Ich  zdolność
rozpuszczania moŜe ułatwić wchłanianie innych związków.
Pestycydy

SłuŜą do zwalczania, zapobiegania rozwojowi organizmów roślinnych i zwierzęcych

niszczących produkty rolne i do regulacji wzrostu roślin. Niszczą dokuczliwe owady
pojawiające się w gospodarstwie domowym i rolnictwie.
Wyodrębniamy następujące grupy:

Tabela 2.

Podział pestycydów [opr. własne]

Grupa

Rodzaj

Przeznaczenie

zoocydy

insektycydy
rodentycydy
akarycydy,
nematocydy
moluskocydy
limacydy
owicydy

aficydy

−

owadobójcze

−

gryzoniobójcze

−

roztoczobójcze

−

nicieniobójcze

−

zwalczania mięczaków

−

do zwalczania ślimaków

−

rodki

zabójcze

dla

jaj

owadów i roztoczy

−

rodki przeciw mszycom

herbicydy

defolianty

desykanty

defloranty

−

rodki do usuwania zbędnych

liści

−

rodki do wysuszania listowia

przed mechanicznym zbiorem

−

rodki do usuwania

nadmiernej ilości kwiatów

fungicydy

−

grzybobójcze

fumiganty

−

rodki do gazowania

atraktanty

−

rodki zwabiające

repelenty

−

odstraszające

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pestycydy mają zróŜnicowaną budowę chemiczną, posiadają zróŜnicowane właściwości

fizykochemiczne i charakteryzują się róŜną trwałością. Stosowanie pestycydów doprowadza
do wielu skutków ubocznych: skaŜenia ekosystemów, pozostałości w Ŝywieniu, kumulują się
w ogniwach łańcucha pokarmowego. Wchodzą w interakcje z lekami i metalami cięŜkimi.
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)

Stanowią grupę kilkudziesięciu związków zawierających w cząsteczce od 2 do 13

skondensowanych pierścieni benzenowych. Powstają podczas niepełnego spalania związków
organicznych oraz pod wpływem mikroorganizmów glebowych.

Przedstawicielami WWA są:

Rys. 2.

Przykłady WWA [2, s. 267]

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne do organizmu przedostają się przez układ

oddechowy,  pokarmowy  i  skórę  przy  bezpośrednim  kontakcie  ze  skórą.  Wykazują  działanie
mutagenne i rakotwórcze.
Polichlorowane bifenyle (PCB)

Są to związki o róŜnej zawartości chloru i wzorze ogólnym:

Rys. 3. Ogólny wzór polichlorowanych bifenyli [2, s. 272]

Do organizmu dostają się przez płuca, skórę, przewód pokarmowy. Kumulują się

w tkance tłuszczowej, mózgu i wątrobie. Mają tendencję przechodzenia przez łoŜysko kobiety
cięŜarnej  i  z  mlekiem  matki  mogą  dostawać  się  do  organizmu  dziecka.  Bifenyle  z  mniejszą
ilością  atomów  chloru  w  cząsteczce  szybciej  ulegają  reakcjom  w  ustroju  niŜ  bifenyle
o większej liczbie atomów chloru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Istnieje równieŜ podział na toksykologię kliniczną, która zajmuje się wpływem leków

i trucizn na organizmy ludzkie.

Toksyny chemiczne dzielimy na:

neurotoksyny: metale i związki metali, np.: ołowiu, talu, telluru, rtęci i manganu,

nefrotoksyny:

−

metale cięŜkie: rtęć, kadm, ołów, chrom,

−

chlorowcopochodne

węglowodorów:

tetrachlorek

węgla,

chloroform,

heksachlorobutadien, bromobenzen,

−

hepatoksyny: metale, związki organiczne, leki, pary lotnych chlorowanych
węglowodorów.

Długotrwałe naraŜenie substancjami chemicznymi moŜe spowodować niekontrolowany

wzrost komórek prowadzący do zmian nowotworowych.
Substancje rakotwórcze i mutagenne ujmuje się w trzech kategoriach.

Tabela 3. Podział substancji niebezpiecznych [opr. wlasne]

Substancje niebezpieczne (Rozporządzenia Ministra Zdrowia z dnia 02.09.2003r)

Rakotwórcze

Mutagenne

Kategoria1 – substancje o udowodnionym działaniu
rakotwórczym dla człowieka

Kategoria 2 – substancje, które rozpatruje się jako
rakotwórcze dla człowieka

Kategoria 3 – substancje o moŜliwym działaniu
rakotwórczym na człowieka

Kategoria1  –  substancje  o  udowodnionym  działaniu
mutagennym dla człowieka

Kategoria  2  –  substancje,  które  rozpatruje  się  jako
mutagenne dla człowieka

Kategoria  3  –  substancje  o  moŜliwym  działaniu
mutagennym dla człowieka

Substancje

chemiczne

sklasyfikowano

biorąc

pod

uwagę

ich

właściwości

fizykochemiczne:

−

o właściwościach wybuchowych (E); powodujące zagroŜenie wybuchem wskutek
uderzenia, tarcia lub oddziaływania ognia,

−

o właściwościach utleniających (O); w kontakcie z materiałami palnymi mogą
spowodować poŜar,

−

skrajnie łatwo palne (F); ciecze o temperaturze zapłonu poniŜej 0

C i temperaturze

wrzenia

≤

C oraz gazy palne w warunkach normalnych (0

C, 1013 hPa),

−

wysoce łatwo palne (F); mogące rozgrzać się i zapalić w kontakcie z powietrzem
w temperaturze otoczenia bez dopływu energii,

−

łatwo palne; ciecze o temperaturze zapłonu w zakresie od 21 do 100

−

bardzo toksyczne (T +); toksyczne (T) i szkodliwe (Xn) w przypadku spoŜycia,
w przypadku kontaktu ze skórą, w razie naraŜenia drogą oddechową,

−

o właściwościach Ŝrących (C); wywołujące oparzenia,

−

o właściwościach draŜniących (Xi); powodujące zapalenia skóry lub błon śluzowych,
działające draŜniąco na oczy, na układ oddechowy,

−

powodujące uczulenia (Xn); poprzez drogę oddechową w przypadku kontaktu ze skórą,

−

rakotwórcze (T); mogące być przyczyną powstawania nowotworu(ów),

−

mutagenne (T lub Xn); mogące powodować dziedziczne uszkodzenia genetyczne,

−

teratogenne (T); mogące działać szkodliwie na płód,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

działające szkodliwie na rozrodczość (T); mogące upośledzić płodność,

−

niebezpieczne  dla  środowiska  naturalnego  (N);  działające  toksycznie  na  organizmy
wodne,  rośliny,  na  zwierzęta,  na  organizmy  Ŝyjące  w  glebie,  mogące  wywołać  długo
utrzymujące  się  szkodliwe  zmiany  w  środowisku,  stwarzające  zagroŜenia  dla  warstwy
ozonowej.
W  chemii  stosuje  się  odpowiednie  oznakowania  graficzne  (piktogramy),  które

przedstawia tabela 4.

Organizm człowieka w wielu sytuacjach naraŜony jest na działanie dwóch lub większej

ilości substancji chemicznych. Toksyczne oddziaływanie na organizm moŜe być:

−

niezaleŜne, gdy substancje charakteryzują się róŜnymi mechanizmami działania
i w związku z tym wywołują róŜne efekty. Łączny efekt działania pozostaje taki sam jak
w przypadku naraŜenia na kaŜdą z tych substancji osobno (1+ 2 = 1 +2),

−

sumujące się (addytywne), gdy substancje wykazują taki sam mechanizm działania,
a wielkość efektu jest ilościowo równa sumie efektów powodowanych przez kaŜdą
substancję oddzielnie (1 + 2 = 2),

−

synergistyczne, gdy następuje nasilenie działania toksycznego jednej substancji przez
inną substancję (1+ 2 = 4),

−

wzmoŜone (potencjalizacja), gdy substancja chemiczna nie wywołuje sama efektu
szkodliwego, lecz wzmaga szkodliwe działania innej substancji (0 + 1 = 2),

−

antagonistyczne, gdy następuje osłabienie lub zniesienie toksycznego działania
określonej substancji przez inną substancję (1+ 1 = 0).
Formą przedstawienia wiadomości o substancjach są Karty Charakterystyk. KaŜda

zawiera informacje ujęte w punkty:
1.

Identyfikacja substancji/preparatu. Identyfikacja producenta, importera lub dystrybutora.

Skład i informacja o składnikach.

Identyfikacje zagroŜeń.

Pierwsza pomoc.

Postępowanie w przypadku poŜaru.

Postępowanie w przypadku niezamierzonego uwolnienia do środowiska.

Postępowanie z substancją/preparatem i jej/jego magazynowanie.

Kontrola naraŜenia i środki ochrony indywidualnej.

Właściwości fizykochemiczne.

10.

Stabilność i reaktywność.

11.

Informacje toksykologiczne.

12.

Informacje ekologiczne.

13.

Postępowanie z odpadami.

14.

Informacje o transporcie.

15.

Informacje dotyczące przepisów prawnych.

16.

Inne informacje.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4. Znaki graficzne substancji niebezpiecznych [1, s. 53]

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

W jakim stanie skupienia występują substancje szkodliwe?

Co rozumiesz pod pojęciem toksyna?

Jakie grupy związków chemicznych naleŜą do toksyn?

Z jakich grup związków chemicznych są substancje będące toksynami?

Jakie zastosowane mają pestycydy?

Jakie znasz grupy pestycydów?

Jakie kryteria stosujemy do klasyfikacji substancji rakotwórczych i mutagennych?

Jaką klasyfikację stosujemy dla substancji chemicznych biorąc za kryterium podziału ich
niebezpieczne właściwości?

Jakie moŜe być oddziaływanie toksykologiczne dwóch substancji szkodliwych?

10.

Jakie informacje o substancji chemicznej moŜna odczytać z jej Karty Charakterystyki?

Produkt bardzo toksyczny

Produkt toksyczny

Produkt szkodliwy

Produkt Ŝrący

Produkt draŜniący

Produkt niebezpieczny dla środowiska

Produkt wybuchowy

Produkt utleniający

Produkt skrajnie łatwopalny

Produkt wysoce łatwopalny

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Z podanej grupy kart nazw, wzorów, toksyn, grup substancji i związków chemicznych

wybierz neurotoksyny, nefrotoksyny i hematoksyny.

Nazwy związków i substancji chemicznych: metanol, bromobenzen, tellur,

tetrachlorometan, kadm.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wybrać z kolekcji kart nazwy, wzory substancji chemicznych, grupy związków
chemicznych i rodzaje toksyn,

przyporządkować nazwie substancji chemicznej wzór (symbol),

zaliczyć związek chemiczny do grupy,

zaszeregować daną substancję chemiczną do toksyny,

uzupełnić tabelę,

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Grupa związku
chemicznego

Nazwa chemiczna
związku

Wzór (symbol
chemiczny)

Toksyna chemiczna

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szablony,

−

kalendarz chemiczny,

−

układ okresowy pierwiastków,

−

Karty Charakterystyk substancji niebezpiecznych,

−

tabela do uzupełnienia.

Ćwiczenie 2

Wykonaj pomiar stęŜenia jonów fluorkowych w wodzie wodociągowej metodą

potencjometryczną za pomocą elektrody jonoselektywnej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

sporządzić roztwór buforowy,

−

odwaŜyć 4,6 g octanu amonu, 58 g chlorku sodu, 174 g cytrynianu sodu, do zlewki
napełnionej około 500 cm

wody destylowanej przenieść odwaŜone ilości substancji

i rozpuścić,

−

doprowadzić roztwór do pH 5,9–6,0 za pomocą lodowatego kwasu octowego,

−

przenieść otrzymany roztwór do kolby miarowej o objętości 1 dm

−

uzupełnić kolbę wodą destylowaną do objętości 1 dm

sporządzić podstawowy roztwór wzorcowy fluorku sodu NaF:

−

odwaŜyć 0,1105 g fluorku sodu (świeŜo wypraŜony),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

przenieść ilościowo odwaŜoną substancję do kolby miarowej o pojemności 50 cm

i dopełnić wodą destylowaną do kreski,

−

roztwór wymieszać (cm

roztworu zawiera 1mg jonu fluorkowego),

sporządzić roboczy roztwór wzorcowy fluorku sodu NaF:

−

odmierzyć 1 cm

podstawowego roztworu wzorcowego do kolby miarowej na

100 cm

i dopełnić wodą destylowaną do kreski,

−

roztwór wymieszać (1 cm

roztworu zawiera 0,01 mg jonu fluorkowego)

wykonać oznaczenie:

−

przygotować roztwory do sporządzenia krzywej wzorcowej,

−

pobrać do sześciu kolbek miarowych o pojemności 50 cm

kolejno: 0,5; 1,0; 2,5; 5,0;

10,0 i 25,0 cm

roboczego wzorcowego roztworu fluorku sodu NaF,

−

dopełnić kolbki wodą destylowaną do kreski i wymieszać (stęŜenia w kolejnych
kolbkach wynoszą 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 mg/dm

−

przenieść kaŜdy z przygotowanych roztworów do zlewki (100 cm

), dodać do kaŜdej

zlewki po 10 cm

roztworu buforowego,

−

przygotować aparaturę do pomiaru,

−

wykonać pomiar pH i SEM dla kolejnych roztworów,

−

sporządzić krzywą wzorcową SEM = f(lg c

F−

−

wykonać pomiary dla roztworu o nieznanym stęŜeniu,

−

pobrać do trzech zlewek (100 cm

) 50 cm

próbki,

−

dodać do kaŜdej zlewki 10 cm

buforu,

−

dokonać pomiaru pH i SEM dla kaŜdej próbki,

−

obliczyć średnią arytmetyczną dla trzech wykonanych pomiarów badanej próbki,

−

z krzywej wzorcowej odczytać zawartość jonów fluorkowych w mg/dm

i porównać

wyniki z wartościami zawartymi w normie,

dokonać neutralizacji odczynników i uporządkować stanowisko pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: zlewki (100 cm

), kolby miarowe (50 cm

), pipety (1 cm

, 5 cm

10 cm

, 25 cm

−

pH – metr wraz z wyposaŜeniem,

−

odczynniki: roztwór buforowy, wzorcowy roztwór fluorku sodu, roboczy roztwór
wzorcowy fluorku sodu, woda destylowana pozbawiona węglanów,

−

przybory do opracowania wykresów lub program komputerowy,

−

Polska Norma PN 78/C – 04588.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić nazwy metali o działaniu toksycznym?

scharakteryzować grupy pestycydów?

wymienić nazwy trzech grup toksyn klinicznych?

zinterpretować symbole zagroŜenia substancjami chemicznymi?

określić, jakie oddziaływanie toksykologiczne mogą wykazywać
dwie toksyny?

wyjaśnić oznakowanie literowe substancji niebezpiecznych?

wymienić jakie informacje dotyczące substancji szkodliwej zawiera
karta charakterystyki substancji?

określić metodę oznaczania jonów fluorkowych w wodzie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.

Zatrucia substancjami szkodliwymi

4.2.1. Materiał nauczania

Do organizmu człowieka wprowadzane są dwa podstawowe typy substancji:

−

korzystne dla organizmu (pokarm, leki),

−

szkodliwe (wywołujące niepoŜądane zmiany w organizmie i śmierć).

Skutki działania toksyny zaleŜą od dawki.

W zaleŜności od wywołanych przez substancję skutków wyróŜniamy dawki:

−

graniczną (progową) – to ilość substancji, która wywołuje pierwsze spostrzegalne skutki
biologiczne,

−

leczniczą – wykazująca działanie farmakoterapeutyczne i nie wywołująca zaburzeń
procesów fizjologicznych,

−

toksyczną – wywołująca objawy zatrucia oraz odwracalne zaburzenia czynnościowe
organizmu,

−

miertelną – powodująca uszkodzenia nieodwracalne i śmierć organizmu. Dawka jest

miarą substancji wprowadzonej (mg) lub masą substancji przypadającej na jednostkę
masy ciała (mg/kg).

Zatruciem nazywamy proces chorobowy, przebiegający z klinicznym objawem,

wywołanym przez substancję chemiczną. Ze względu na przebieg, działanie oraz
mechanizmy dzielimy je na:

−

zatrucia ostre, charakteryzują się szybkim rozwojem szkodliwych zmian w organizmie,
powstających w ciągu krótkiego czasu po wprowadzeniu jednorazowej dawki trucizny
doŜołądkowo, inhalacyjnie lub po naniesieniu na skórę,

−

zatrucia podostre, szkodliwe zmiany w organizmie występują w sposób mniej gwałtowny
po podaniu jednorazowej lub kilkakrotnej dawki,

−

zatrucia przewlekłe powstają wskutek działania małych dawek trucizny podawanych
przez dłuŜszy okres.

Reakcje organizmu na wnikanie związków toksycznych zaleŜą od:

−

właściwości fizykochemicznych,

−

drogi wchłaniania,

−

dawki,

−

płci,

−

wieku,

−

stanu immunologicznego,

−

stanu genetycznego,

−

ogólnego stanu zdrowia,

−

odŜywiania.

Wpływ mają równieŜ: czynniki zewnętrzne, temperatura, okres naraŜenia, wilgotność

powietrza.

Zatrucia występujące u ludzi dzielimy na:

−

zatrucia rozmyślne (samobójcze lub mordercze),

−

zatrucia przypadkowe.

Najczęściej występujące objawy zatruć zestawiono w tabeli 5.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 5. Objawy zatruć występujące w organach
Narząd/Układ

Objawy

skóra i błony śluzowe

sinica, nadŜerki, oparzenia, wzmoŜona potliwość

oczy (źrenice)

rozszerzenie/zwęŜenie źrenic, zaburzenia widzenia,
ś

lepota

układ nerwowy

senność, śpiączka, zaburzenia świadomości

układ oddechowy

skurcze oskrzeli, obrzęk płuc, poraŜenie ośrodka
oddechowego

układ krąŜenia

przyspieszenie czynności pracy serca, zwolnienie pracy
serca, zaburzenie rytmu pracy serca

nerki

uszkodzenie, mocznica

przewód pokarmowy

nudności, wymioty, bóle brzucha, biegunka

Tabela 6. Objawy zatrucia etanolem

StęŜenie etanolu [‰ ]

Spostrzegalne objawy

0,1 – 0,5

zaburzenia ze strony układu nerwowego

0,5 – 1,0

osłabienie ostrości wzroku, zakłócenia szybkości reakcji

1,0 – 1,5

euforia, wydłuŜający się czas reakcji, zaburzenia koordynacji ruchowej

1,5 – 2,0

zaburzenia równowagi i koordynacji ruchowej

2,0 – 2,5

upojenie alkoholowe

2,5 – 3,0

zamroczenie alkoholowe

> 3,5

piączka, zaburzenia krąŜeniowo–oddechowe

Tabela 7. Objawy zatrucia tlenkiem węgla
% HbCO

we krwi

Objawy

Stopień zatrucia

0 – 10

brak objawów

−

10 – 30

bóle i zawroty głowy, przyspieszone bicie serca, nierównomierny oddech

lekkie

30 – 50

przyspieszenie tętna i oddechu, zaburzenia pracy serca, sinica

rednio cięŜkie

50 – 80

niewydolność sercowo-oddechowa, śpiączka lub zgon

cięŜkie

Substancje obce (ksenobiotyki) ulegają w organizmie róŜnorodnym przemianom

biochemicznym – biotransformacji.
Przemiany te przebiegają w organizmie w dwóch fazach:

−

pierwsza faza (utlenianie, redukcja, hydroliza),

−

druga faza (sprzęganie).
Biotransformacja ksenobiotyków zachodzi przy udziale enzymów. W wyniku tego

procesu  powstają  metabolity  o  róŜnej  aktywności  biologicznej.  W  przypadku  tworzenia  się
produktów  o  słabym  działaniu  toksycznym  lub  nieczynnym  biologicznie  zachodzi  proces
detoksykacji.

Objawy zatruć etanolem i tlenkiem węgla przedstawiono w tabelach 6 i 7.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co to jest zatrucie?

Jakie znasz rodzaje zatruć występujących u ludzi?

Jak klasyfikujemy zatrucia ze względu na przebieg działania?

Jakie znasz objawy zatrucia przewodu pokarmowego?

Jakie organy (układy) naraŜone są na działanie toksyn?

Jakie czynniki wpływają na zatrucia organizmu?

Co nazywamy biotransformacją trucizn?

W jakich jednostkach jest wyraŜana dawka?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Krzywa 1 – Przebieg zmian stęŜenia alkoholu we krwi przy spoŜyciu napojów

alkoholowych w niewielkich ilościach o niskim stęŜeniu gdy Ŝołądek wypełniony jest
nieznaczną ilością pokarmu.

Krzywa 2 – Przebieg zmian stęŜenia alkoholu we krwi po szybkim spoŜyciu napoju

alkoholowego, jeŜeli w Ŝołądku brak treści pokarmowych.

Krzywa 3 – Przebieg zmian stęŜenia alkoholu we krwi przy spoŜyciu napojów

alkoholowych rozciągniętym w czasie i Ŝołądku wypełnionym treścią pokarmową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wybrać spośród Kart Charakterystyk te, które dotyczą C

OH i CH

OH,

odnaleźć w karcie w/w substancji wartości liczbowe dawki toksycznej,

porównać wartości dawek,

scharakteryzować działanie alkoholi na organizm człowieka,

zinterpretować przebieg krzywych i zaprezentować otrzymane wyniki,

wyciągnąć wnioski dotyczące wpływu alkoholi na organizm człowieka.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

Karty Charakterystyk Substancji,

−

krzywe alkoholowe.

Ćwiczenie 2

Oznacz jony szczawianowe C

w herbacie metodą redoksymetryczną.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

sporządzić roztwory:

−

odwaŜyć trzy próbki herbaty po 10 g,

−

zalać kaŜdą porcję herbaty 100 cm

wrzącej wody destylowanej,

−

zaparzać przez 5 minut,

−

zdekantować napar do kolby stoŜkowej,

−

pobrać po 10 cm

naparu do trzech kolb stoŜkowych,

dodać do kaŜdej kolby 5 cm

acetonu i 10 cm

CaCl

wstawić kolby do lodówki,

zlać płyn znad osadu po 30 minutach, a osad rozpuścić w 5 cm

kwasu siarkowego,

ogrzewać kolby przez 2 minuty w łaźni wodnej,

miareczkować na gorąco mianowanym roztworem KMnO

do uzyskania barwy Ŝółtej

utrzymującej się około 1 minuty,

powtórzyć czynności dla kolejnych próbek,

obliczyć zawartość rozpuszczonego kwasu szczawiowego (na 100 g suchej masy herbaty
i 25 cm

naparu), przy załoŜeniu, Ŝe 1 cm

roztworu 0,0040 mol/dm

KMnO

odpowiada

0,9 mg kwasu szczawiowego,

10)

zapisać równania zachodzących reakcji podczas wykonywanej analizy:

−

równanie reakcji powstawania szczawianu wapnia CaC

−

równanie reakcji szczawianu wapnia z kwasem siarkowym(VI),

−

równanie reakcji redoks kwasu szczawiowego z manganianem(VII)potasu
w środowisku kwasu siarkowego(VI),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11)

dokonać oceny klinicznej wpływu kwasu szczawiowego na stan zdrowia pacjenta
korzystając z dostępnej literatury,

12)

dokonać neutralizacji odczynników i zlikwidować stanowisko pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: cylinder, zlewki, kolbki stoŜkowe, pipeta, biureta, lejek do biurety,

−

sprzęt laboratoryjny: łapa do biurety, gruszka, tryskawka,

−

odczynniki:
aceton,
roztwór 5% chlorek wapnia,
roztwór 0,5 mol/dm

kwas siarkowy(VI),

roztwór 0,004 mol/dm

manganian(VII) potasu (0,632 g KMnO

w 1 dm

roztworu),

woda destylowana bez węglanów,
próbka herbaty,

−

literatura.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić pojęcie zatrucie?

zdefiniować pojęcie dawki?

wymienić przykłady zatruć?

scharakteryzować objawy zatrucia układu krąŜenia?

określić organy (układy) organizmu naraŜone na zatrucia?

określić istotę biotransformacji?

scharakteryzować objawy zatrucia etanolem?

scharakteryzować objawy zatrucia tlenkiem węgla?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Elementy toksykometrii

4.3.1. Materiał nauczania

Toksykometria ocenia toksyczność substancji chemicznych. Celem jest ustalenie rodzaju

biologicznych skutków działania substancji na organizm człowieka.

Operuje pojęciami:

−

toksyczność – zdolność do wywołania uszkodzeń,

−

skutek biologiczny – odwracalna i mierzalna zmiana,

−

skutek szkodliwy – nieodwracalna zmiana,

−

naraŜenie – fizyczny kontakt organizmu z substancją chemiczną,

−

dawka – ilość substancji (mg/kg),

−

dawkowanie – wielkość dawki,

−

odpowiedź – skutek działania substancji chemicznej,

−

dawka – efekt – zaleŜność między dawką a wielkością zmian biologicznych,

−

dawka – odpowiedź – zaleŜność między dawką a skutkiem biologicznym w grupie
populacji.

Celem oceny toksyczności jest ilościowe określenie wartości dawki. UŜywa się:

– dawka, która wywołuje zmiany ze skutkiem szkodliwym (śmiertelnym).

– medialne stęŜenie śmiertelne.

W toksykologii przemysłowej wprowadzono normowanie substancji szkodliwych dla

zdrowia. Pozwala to na określenie poziomu akceptowalnego ryzyka zawodowego związanego
z naraŜeniem pracowników, NDS (najwyŜsze dopuszczalne stęŜenie).

Wartość NDS ustala się jako prawnie obowiązujące w naszym kraju.

NDS jest to średnie stęŜenie waŜone czasem, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu
8 godzin dobowego i 40 – godzinnego tygodniowego wymiaru czasu pracy  przez okres jego
aktywności  zawodowej  nie  powinno  spowodować  zmian  w  stanie  zdrowia  jego  i  przyszłych
pokoleń – zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Pracy i Polityki Socjalnej.
Wprowadza  się  pomiar  najwyŜszego  dopuszczalnego  stęŜenia  NDSCh  (najwyŜsze
dopuszczalne stęŜenie chwilowe).
NDSCh  jest  wartością  średnią  stęŜenia  substancji  utrzymującą  się  nie  dłuŜej  niŜ  30  min.
podczas 8-godzinnego czasu trwania pracy.
NDSCh  nie  powinno  spowodować  szkodliwych  zmian  w  stanie  zdrowia  pracownika  oraz
w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.

Wprowadzono równieŜ najwyŜsze stęŜenie pułapowe NDSP, które nie moŜe być

przekroczone w Ŝadnym momencie dla zachowania bezpieczeństwa pracownika na
stanowisku pracy.
Dla danej substancji, na stanowisku pracy, ustala się co najwyŜej dwa dopuszczalne poziomy
naraŜenia zdrowotnego.
Ustalenie NDSCh wyklucza NDSP, a NDSP wyklucza NDS i NDSCh.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 8. Wykaz wartości najwyŜszych dopuszczalnych stęŜeń wybranych czynników szkodliwych dla zdrowia
w środowisku pracy [2, s. 281 ]

NajwyŜsze dopuszczalne stęŜenie

w mg/m

w zaleŜności od czasu naraŜenia

w ciągu zmiany roboczej

Nazwa substancji chemicznej

NDS

NDSCh

NDSP

Aceton

600

1800

−

Acetonitryl

140

−

Aldryna

0,01

0,08

−

Amoniak

−

Anilina

−

Arsen (arsenowodór)

0,2

0,6

−

Arsen i jego związki nieorganiczne
w przeliczeniu na As

0,01

−

Benzen

−

Benzo[a]piren

0,002

−

Benzydyna

−

Benzyna:
ekstrakcyjna
do lakierów

500
300

150
900

−

Brom

0,7

−

Bromowodór

−

Buta-1,3-dien

−

Butan

1900

3000

−

Chlor

1,5

−

Chlorek amonu-pary i dymy

−

Chlorfenwinfos

0,01

0,1

−

Chlorobenzen

150

−

Chloroetan

−

4-chlorofenol

−

Chloroform

225

−

Chlorowodór

−

Chrom metaliczny i związki chromu(III)

0,5

−

Chromiany(VI) i dichromiany(VI) (chromiany)

0,1

0,3

−

Cyjanamid

−

Cyjanowodór cyjanki – w przeliczeniu na HCN

0,3

−

Cykloheksan

300

1000

−

DDT

0,1

0,8

−

Kwas octowy

−

Kwas pikrynowy

0,1

0,3

−

Kwas siarkowy(VI)

−

Kwas sulfonylooctowy

−

Kwas szczawiowy

−

Malation

−

Mangan i jego związki nieorganiczne – w przeliczeniu
na Mn

0,3

−

5 (pyły)

Metanol

100

300

−

Metoksychlor

−

Miedź i jej związki- w przeliczeniu na Cu:
dymy tlenków i sole rozpuszczalne
pyły tlenków i sole nierozpuszczalne

0,1

0,3

−

Nadtlenek wodoru

1,5

−

Nafta

100

300

−

Naftalen

−

1-Naftyloamina

−

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2-Naftyloamina

−

Nikiel i jego związki, z wyjątkiem

tetrakarbonylku

niklu – w przeliczeniu na Ni

0,25

−

Nikotyna

0,5

1,5

−

Nitrobenzen

−

Octan etylu

200

600

−

Octan winylu

−

Ołów i jego związki nieorganiczne w przeliczeniu na
Pb

0,05

−

Ozon

0,1

0,6

−

Paration metylowy (metyloparation)

0,1

0,6

−

Pentachlorek fosforu

0,3

0,9

−

Pirydyna

−

Polichlorowane bifenyle

−

Propoksur

0,5

−

Rtęć i jej związki – w przeliczeniu na Hg:
organiczne
nieorganiczne
pary rtęci

0,01
0,05

0,025

0,3

0,15

0,2

−

Selen i jego związki w przeliczeniu na Se

0,1

0,3

−

Siarkowodór

−

Styren

200

−

Dla oceny środowiska pracy prowadzi się systematyczny pomiar stęŜenia substancji

szkodliwej (c

– średnie stęŜenie waŜone) zwany monitoringiem. W badaniach tych

wykorzystuje się odpowiednie przyrządy. Na podstawie uzyskanych wartości

oznaczenia

oblicza się wskaźniki naraŜenia. Porównuje się je z wartościami NDS, NDSCh i NDSP.
Warunki pracy uznaje się za bezpieczne, jeŜeli obliczone wartości wskaźników naraŜenia nie
przekraczają NDS.
Gdy wartości te są wyŜsze od NDS, warunki pracy uwaŜane są za szkodliwe.
C

≤ NDS – warunki bezpieczne

> NDS – warunki szkodliwe

Warunki pracy moŜna uznać za bezpieczne jeŜeli:

−

rednie stęŜenie substancji szkodliwej w ciągu 30 minut jest niŜsze lub równe wartości

NDSCh,

−

stęŜenie substancji oznaczonej nie moŜe przekroczyć NDSP.
Jeśli w środowisku pracy występuje więcej niŜ jedna substancja szkodliwa o podobnym

charakterze działania, to ocenę naraŜenia przeprowadza się sumując działanie toksyczne.
W tym celu oblicza się wskaźnik naraŜenia łącznego, jako sumę ilorazów średnich stęŜeń
waŜonych i odpowiednich NDS. Wskaźnik taki nie powinien przekraczać jedności.

NDS

+…………

≤

– średnie stęŜenie waŜone poszczególnych substancji.

JeŜeli jest większy od 1, warunki pracy naleŜy uznać za szkodliwe.

Ocena ryzyka występowania skutków zdrowotnych jest waŜnym zadaniem badań

biologicznych. Systematyczny pomiar stęŜeń substancji toksycznych w tkankach,
wydzielinach i wydalinach (monitoring biologiczny) daje pełny obraz naraŜenia na substancje

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

toksyczne. Pozwala on śledzić etapy zdarzeń zachodzących podczas naraŜenia człowieka na
działanie toksyn. Obejmuje on:

−

ekspozycję (pobranie substancji),

−

dawkę wchłoniętą,

−

dawkę działającą (krytyczną),

−

efekt biologiczny,

−

efekt zdrowotny.

MoŜna je ocenić za pomocą wskaźników, zwanych biomarkerami.

Biomarker to test słuŜący do oceny reakcji Ŝywego organizmu na substancję toksyczną.

Biomarkery wskazują ilość substancji toksycznej wchłoniętej do organizmu. WyróŜniamy:

−

biomarkery ekspozycji, które wskazują na ilość substancji toksycznej wchłoniętej do
organizmu,

−

biomarkery efektu – określające nasilenie biologicznych zmian w organizmie,

−

biomarkery wraŜliwości – uwzględniające wraŜliwość osobniczą na substancje toksyczne.

Rys. 4. Biomarkery jako narzędzia słuŜące do oceny zagroŜenia zdrowia człowieka

przez substancje chemiczne występujące w środowisku [2, s. 213]

Biomarkery wraŜliwości mają wpływ na przemiany ksenobiotyków w organizmie.

Uczestniczą w przemianach enzymatycznych, prowadzących do zmian w genach.

Tabela 9. Przykłady biomarkerów wraŜliwości uczestniczących

w enzymatycznych przemianach ksenobiotyków

Biomarkery

Skutki zdrowotne

−

acetylotransferazy

zachorowalność na raka pęcherza
moczowego

Transferazy S −glutationowe zachorowalność na raka płuc u palaczy

papierosów

Cytochromy P−450

zachorowalność na raka płuc

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie stęŜenia substancji toksycznych wykonuje się w miejscu pracy?

Co to jest NDS?

Co to jest wskaźnik ekspozycji?

W jaki sposób określa się bezpieczne warunki pracy?

Kiedy mówimy, Ŝe warunki pracy są szkodliwe?

Co to jest biomarker i do czego słuŜy?

Co rozumiesz pod pojęciem medialne stęŜenie śmiertelne?

Jakie są etapy monitoringu biologicznego?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na stanowisku pracy hutnika dokonano pomiarów stęŜeń tlenku Ŝelaza i tlenków azotu.

Dokonując obliczeń ustal, czy warunki pracy są szkodliwe.

Substancja

[mg/m

]

NDS [mg/m

]

tlenki Ŝelaza

4,4

5,0

tlenki azotu

3,7

5,0

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odczytać wartości NDS substancji z tabeli,

zapisać ilorazy stęŜeń NDS dla obu substancji,

obliczyć ilorazy,

zsumować uzyskane wyniki,

ocenić warunki pracy hutnika na podstawie otrzymanej wartości.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

tablice NDS,

−

kalkulator.

Ćwiczenie 2

Do analizy pobrano 5 cm

krwi i oddzielono z niej osocze. Na drodze analizy

stwierdzono, Ŝe zawierało ono 0,8mg jonów Ca

. Norma przewiduje stęŜenie jonów wapnia

we krwi od 2,1 do 2,6 mmol/dm

. Oblicz, czy stęŜenie jonów wapnia we krwi pacjenta

mieściło się w normie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

obliczyć liczbę mmoli Ca

dokonać korekty jednostek objętości,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

obliczyć stęŜenie jonów wapnia we krwi pacjenta, korzystając z definicji stęŜenia
molowego,

porównać uzyskany wynik z zadania z normą.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

układ okresowy pierwiastków.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować pojęcia NDS, NDSCh?

zdefiniować pojęcie LD

określić zasady monitoringu?

określić ocenę warunków pracy?

wskazać materiał biologiczny poddawany badaniom
biochemicznym?

rozróŜnić elementy monitoringu biologicznego?

określić co to jest biomarker?

podać rodzaje biomarkerów?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Sposoby neutralizacji i likwidacji substancji szkodliwych

4.4.1. Materiał nauczania

Neutralizacja substancji chemicznych to zespół procesów w wyniku których substancja

ulega przemianom fizycznym i/lub chemicznym i traci swoje niepoŜądane własności.
Neutralizowanie szkodliwego oddziaływania niebezpiecznych substancji na ludzi nazywamy
dekontaminacją.

Istnieją dwa sposoby neutralizacji:

−

chemiczna (Na

, NaClO, CaO, C

OH)

−

sorpcja, pochłanianie gazów, par, cieczy przez sorbenty (wełna szklana, pumeks, piasek,
wapno palone, pianki i włókna organiczne).

Gdy  skład  chemiczny  jest  trudny  do  rozpoznania  i  nie  został  ustalony,  stosuje  się  wodne
roztwory dekontaminacyjne (RD):
RD 1 – 5% roztwór  węglanu sodu i 5% roztwór fosforanu (V) sodu,
RD 2 – 10% roztwór chloranu(I)wapnia,
RD 3 – 5% roztwór fosforanu(V)sodu,
RD 4 – 1% roztwór kwasu solnego,
RD 5 – wodny roztwór detergentu.

Tabela 10. Wybór roztworu dekontaminacyjnego w zaleŜności

od rodzaju substancji niebezpiecznej [1, s. 65]

Lp.

Klasa rozpoznanego związku chemicznego

Roztwór

Nieorganiczne kwasy, odpady procesu przeróbki metali

Metale cięŜkie

Pestycydy, chlorowane fenole, środki chwastobójcze

Cyjanki, amoniak, niekwaśne i nieorganiczne odpady

Rozpuszczalniki i związki organiczne

1 lub 3

Difenyle polichlorowane i polibromowane

1 lub 3

Oleje natłuszczone i inne niewymienione odpady

nieskaŜone

pestycydami

1 i 3

Nieorganiczne zasady i alkaliczne Ŝrące zasady

Materiały radioaktywne

10.

Materiały chorobotwórcze

1 i 2

Pełna charakterystyka substancji zawiera następujące parametry:

−

wygląd,

−

zapach,

−

temperatura wrzenia i topnienia,

−

temperatura zapłonu,

−

pręŜność par,

−

rozpuszczalność.
Prawie wszystkie substancje chemiczne są truciznami. Praca z substancjami trującymi,

rącymi, wybuchowymi i łatwopalnymi wymaga szczególnej ostroŜności. Dla zachowania

bezpieczeństwa zgodnie z wymogami norm, substancja chemiczna, musi być dokładnie
opisana (piktogramy ostrzegające przed groŜącym niebezpieczeństwem). Istnieje moŜliwość
zatruć ciałami stałymi, ich roztworami, płynami nielotnymi, cieczami lotnymi.

Dla eliminacji trucizny z organizmu prowadzona jest droga postępowania zmierzająca do

eliminacji trucizny. W tym celu prowadzi się dwa kierunki postępowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5. Kierunki leczenia ostrych zatruć

Skuteczną metodą neutralizacji trucizny w organizmie jest stosowanie odtrutek.

Odtrutki  (antidota)  są  to  substancje  chemiczne,  które  po  wprowadzeniu  do  ustroju  znoszą
efekt biochemiczny wywołany przez truciznę lub ją unieczynniają. Efekt ten uzyskiwany jest
przez  zmianę  szlaków  metabolicznych  trucizny  lub  przez    połączenie  odtrutki  z  trucizną
w trwały, nietoksyczny związek.

Odtrutki są klasyfikowane na dwie grupy:

−

odtrutki niespecyficzne, mające zdolność zobojętniania lub zmniejszenia toksyczności
trucizn o róŜnych mechanizmach działania,

−

odtrutki specyficzne „znoszą działanie związków mających ten sam lub podobny
mechanizm działania”.

Tabela 11. Odtrutki niespecyficzne i ich zastosowanie [2, s. 109]
Odtrutki niespecyficzne

Czynnik toksyczny

węgiel aktywny
parafina ciekła
kwas foliowy
mleko

mocna herbata
skrobia

substancje organiczne i nieorganiczne
substancje rozpuszczalne w tłuszczach
alkohol metylowy
substancje Ŝrące, metale cięŜkie, czwartorzędowe sole
amonu
glikozydy nasercowe, alkaloidy,
substancje Ŝrące, kwasy organiczne

nieorganiczne,

jodyna

Tabela 12. Odtrutki specyficzne i ich zastosowanie [2, s. 110]
Odtrutki specyficzne

Czynnik toksyczny

związki chelatujące:
chelaton (wersenian disodowo-wapniowy
EDTA)
deferoksamina (Desferal)
dimerkaprol (BAL, British Anti-Lewisite)
penicylamina (Cuprenil)
kwas dietylenotriaminopentaoctowy (DTPA)

ołów, Ŝelazo, cynk, miedź, kadm

Ŝ

elazo, glin

arsen, rtęć, bizmut, złoto, miedź
arsen, ołów, rtęć, miedź, cynk
pluton, cez, ołów, cynk, Ŝelazo, mangan

odtrutki przeprowadzające truciznę
w związki nierozpuszczalne:
związki wapnia (glukonian,
glukonolaktobionian wapnia
siarczan protaminy)

szczawiany, fluorki, fenol, glikol

heparyna

objawowe

przyczynowe

−

resuscytacja oddechowo –
krąŜeniowa,

−

wyrównywanie zaburzeń
gospodarki

wodno

−

elektrolitowej

kwasowo

−

zasadowej

−

przerwanie naraŜenia,

−

usunięcie trucizny nie wchłoniętej,

−

przyspieszenie eliminacji trucizny,

−

stosowanie odtrutek

Kierunki leczenia ostrych zatruć

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

reaktywatory enzymatyczne:
azotyn amylu, azotyn sodowy, dimetyloamino fenol,
tiosiarczan sodowy, witamina B

, wersenian dikobaltowy

(Kelocyanor)
obidoksym (Tiksobidin), Serum-Cholinesteraze
błękit metylenowy, błękit toluidynowy, kwas askorbinowy

blokery oksydazy cytochromowej (cyjanki)
blokery cholinoesterazy (insektycydy
fosforoorganiczne)
związki methemoglobinotwórcze
(nitraty, anilina, chlorany, fenacetyna)

odtrutki witaminowe:
witamina B

, PP

witamina K

izoniazyd
związki przeciwkrzepliwe

odtrutki blokujące receptory:
nalokson (Narcan)
flumazenil (Anexate)

morfina i jej pochodne, metadon, pentacozyna,
petydyna, alkohol etylowy benzodiazepiny (stan
ś

piączki)

odtrutki blokujące przemianę metaboliczną trucizn:
alkohol etylowy
antizol (Fomepizol, 4-metylopirazol)

alkohol metylowy, glikol etylenowy

odtrutki oparte na działaniu przeciwciał:
digitalis-antidot

antytoksyna jadu Ŝmij

glikozydy nasercowe (digoksyna, digitoksyna)
ukąszenie Ŝmiji zygzakowatej

odtrutki

działające

zasadzie

antagonizmu

farmakologicznego:
acetylocysteina
siarczan atropiny

salicylan fizostygminy

pilokarpina

paracetamol
insektycydy fosforoorganiczne,

karbaminiany,

grzyby grupy muskarynowej
alkaloidy tropinowe, trójpierścieniowe

leki

przeciwdepresyjne, leki

spazmolityczne,

antyhistaminowe
atropina, środki parasympatykolityczne

W sytuacji przedostania się do przewodu pokarmowego trucizny naleŜy zachować

następujący tok postępowania dla wybranych substancji:

Tabela 13. Unieszkodliwianie substancji chemicznych
Substancja chemiczna

Sposób unieszkodliwiania w kolejności

substancja nieznana

spowodować wymioty,
podać:

−

ciepłą wodę z solą kuchenną,

−

odtrutkę uniwersalną

mocne kwasy

podać:

−

w duŜych ilościach mleko magnezowe Mg(OH)

−

mleko,

−

białko jaja kurzego,

−

olej parafinowy.

alkohol

podać:

−

rozcieńczony kwas solny (1–5%),

−

mleko,

−

białko jaja kurzego

skierować do lekarza.

W przypadku zmian zewnętrznych stosujemy podany poniŜej sposób neutralizacji:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 14. Środki neutralizujące stosowane przy skaŜeniu skóry [3, s. 19]

Neutralizacja działania cieczy parzącej w przypadku

Miejsce oparzenia

kwasów

alkaliów

skóra

oczy i błony śluzowe

usta i przewód pokarmowy

5% NaHCO

2% NaHCO

zawiesina Mg(OH)

2% CH

COOH

2% H

1% CH

COOH

Przedstawione w tabeli środki neutralizujące powinny znajdować się w laboratorium

chemicznym  w  widocznym  i  dostępnym  miejscu.  Aby  zapobiec  tego  rodzaju  wypadkom,
naleŜy  wszelkie  czynności  z  substancjami  szkodliwymi  prowadzić  pod  dygestorium  będąc
ubranym  w  sprzęt  ochrony  indywidualnej  dobrany  zgodnie  z  obowiązującymi  przepisami,
normami i regulaminami.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co nazywamy neutralizacją substancji chemicznych?

Co rozumiesz pod pojęciem dekontaminacja?

Jakie znasz drogi likwidacji zatruć?

W jaki sposób moŜna usuwać truciznę z przewodu pokarmowego?

Jaki znasz sposób neutralizacji substancji o odczynie zasadowym?

W jakim celu stosowane są odtrutki?

Jakie znasz odtrutki niespecyficzne?

W jaki sposób opisywane są substancje chemiczne stosowane do dekontaminacji?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź neutralizację jonów Ŝelaza (III) za pomocą zawiesiny wodorotlenku wapnia,

zwanej mleczkiem wapiennym.

Sposób wykonania ćwiczenia.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bezpieczeństwa i higieny pracy,

sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

nalać do pięciu probówek po 2 cm

roztworu 0,1 mol/dm

FeCl

wstrząsać butelkę z zawartością 10% mleczka wapiennego,

dodać do probówek 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 cm

tej zawiesiny,

wymieszać zawartość probówek,

dodać do probówki 3 cm

roztworu KSCN,

ustalić, ile 10% mleczka wapiennego naleŜy uŜyć do całkowitej neutralizacji,

zapisać w formie jonowej (cząsteczkowej) równanie reakcji świadczące o obecności
jonów Ŝelaza (III),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10)

zapisać w formie jonowej (cząsteczkowej) równanie reakcji neutralizowania w tym
doświadczeniu jonów Ŝelaza (III),

11)

uporządkować stanowisko pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: probówki, kolba miarowa, kolbki miarowe, butelki szklane, bagietka,
lejek zwykły, naczyńko wagowe,

−

sprzęt laboratoryjny: waga analityczna, łyŜka porcelanowa, tryskawka, etykietki do opisu
roztworów,

−

odczynniki chemiczne Ca(OH)

(s)

cz. d. a., FeCl

(s)

cz. d. a., roztwór 0,5 mol/dm

KSCN, woda destylowana pozbawiona węglanów,

−

układ okresowy pierwiastków,

−

kalendarz chemiczny.

Ćwiczenie 2

Wykorzystując ekstrakcję jako sposób usuwania substancji chemicznej z roztworu,

przeprowadź ekstrakcję jodu z roztworu przy pomocy CCl

i oblicz współczynnik Nernsta.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

sporządzić krzywą wzorcową roztworu 0,5 mol/dm

jodu w KI:

−

przygotować roztwór 0,5 mol/dm

KI,

−

1g jodu umieścić w kolbie miarowej o pojemności 100 cm

i dopełnić do kreski

roztworem 0,5 mol/dm

KI (1 cm

roztworu zawiera 10 mg jodu),

−

dodać do pięciu probówek kolejno: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 cm

otrzymanego roztworu jodu

w jodku potasu (I

w KI),

−

dodać tyle roztworu 0,5 mol/dm

KI, by objętość roztworu w probówce wynosiła 10

(stęŜenie będzie wynosić odpowiednio 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 mg /cm

−

wyznaczyć zaleŜność absorbancji od stęŜenia jodu przy długości fali = 510 nm,

sporządzić krzywą wzorcową A = f(c) jodu w CCl

−

przygotować roztwór podstawowy jodu w CCl

(0,1 g jodu umieścić w kolbie

miarowej o pojemności 100 cm

i dopełnić do kreski tym rozpuszczalnikiem),

−

dodać kolejno do pięciu probówek: 0,2; 0,4, 0,6; 1,0 cm

roztworu podstawowego

i uzupełnić CCl

do objętości 10 cm

−

wyznaczyć zaleŜność absorbancji kaŜdego z otrzymanych roztworów przy długości
fali = 518 nm,

−

wykreślić krzywą wzorcową A = f (c),

dokonać pomiaru współczynnika podziału:

−

w trzech butelkach o pojemności 50 cm

umieścić po 2 cm

roztworu 0,5 mol/dm

jodu w roztworze KI po18 cm

roztworu 0,5 mol/dm

KI i po 10 cm

CCl

−

wytrząsać kolejno kaŜdą butelkę przez 1 minutę,

−

wprowadzić wytrząśnięte ciecze do rozdzielaczy w celu rozdzielenia faz,

−

zlać fazy organiczne z rozdzielaczy do czystych probówek,

−

zmierzyć absorbancję kolejnych czterech probówek przy długości fali = 518 nm,

−

sporządzić krzywą wzorcową A = f (c),

−

wyznaczyć z krzywej wzorcowej stęŜenia jodu w fazie organicznej,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

odlać z kaŜdego rozdzielacza po 2 cm

roztworu i go odrzucić,

−

zlać do czystych probówek fazę wodną z kolejnych rozdzielaczy,

−

zmierzyć absorbancję kolejnych probówek przy długości fali = 510 nm,

−

sporządzić krzywą wzorcową A = f (c),

−

wyliczyć na podstawie krzywej wzorcowej stęŜenie jodu w fazie wodnej,

obliczyć z uzyskanych danych współczynnik podziału Nernsta,

uporządkować stanowisko pracy i dokonać neutralizacji pozostałych odczynników.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: probówki, kolba miarowa, kolbki miarowe, butelki szklane, bagietka,
lejek zwykły, naczyńko wagowe, rozdzielacze,

−

sprzęt laboratoryjny: waga analityczna, łopatka lub łyŜka porcelanowa, etykietki do opisu
roztworów, tryskawka,

−

odczynniki chemiczne: KI

(s)

cz. d. a., I

(s)

, CCl

(c)

cz.d.a., woda destylowana

pozbawiona węglanów,

−

spektrofotometr z wyposaŜeniem,

−

układ okresowy pierwiastków,

−

kalendarz chemiczny.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić pojęcie neutralizacja odczynnika?

określić pojęcie dekontaminacja?

określić pojęcie odtrutka?

wymienić substancje z grupy RD?

zaproponować sposób neutralizacji roztworu amoniaku?

scharakteryzować sposoby usuwania trucizny z organizmu?

wskazać przykłady odtrutek specyficznych?

wskazać przykłady odtrutek niespecyficznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, wstawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zaznaczyć odpowiedź prawidłową.

Test zawiera 22 zadania o róŜnym stopniu trudności,

Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwe odpowiedzi, tylko jedna jest prawdziwa.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Kiedy udzielanie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 40 minut.

Powodzenia

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

Toksynami nazywamy

substancje odŜywcze wprowadzane do organizmu.

substancje szkodliwe dla organizmu.

związki chemiczne przechowywane w laboratorium.

medykamenty lecznicze.

Ze względu na mechanizm działania trucizny zatrucia dzielimy na

nagłe, ukryte, nieznane.

małe, średnie, duŜe.

ostre, podostre, przewlekłe.

ostre, ukryte, przewlekłe.

Jednostką dawki jest

mg/cm

mg/kg.

/kg.

/g.

Umieszczane na opakowaniach substancji niebezpiecznych piktogramy informują o

właściwościach fizycznych substancji niebezpiecznej.

rodzaju zagroŜenia jakie niesie ta substancja.

symbolu (wzorze) substancji.

zabezpieczeniu w sprzęt ochrony indywidualnej.

Nefrotoksynami są

alifatyczne i cykliczne węglowodory.

metale cięŜkie i chlorowcopochodne węglowodorów.

alkohole.

wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Monitoring powietrza jest pojęciem, które oznacza

rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń w powietrzu.

metodę badania zanieczyszczeń powietrza.

system obserwacji, oceny i prognoz stanu powietrza.

kontrolę najwyŜszych dopuszczalnych stęŜeń składników powietrza.

Szkodliwe substancje i preparaty są potencjalnym źródłem zagroŜenia zdrowia
pracownika. Prawidłowa praca z toksyną moŜliwa jest w wyniku znajomości
a)

reakcji chemicznych zachodzących w ćwiczeniu.

instrukcji wykonywanego ćwiczenia.

rodków ochrony indywidualnej.

Karty Charakterystyki Substancji stosowanych w ćwiczeniu.

Na stanowisku pracy stęŜenie waŜone amoniaku wyniosło c

= 45mg/m

NDS

amoniaku

= 20. Warunki pracy pracownika są

w normie.

szkodliwe dla zdrowia.

bezpieczne dla pracownika.

dopuszczalne.

Na toksyczność substancji chemicznej nie ma wpływu

budowa cząsteczki.

nazwa substancji.

rozpuszczalność substancji.

stan skupienia substancji.

10.

Do oceny wyników badań biologicznych stosuje się

biomarkery.

bioanalizery.

biochemery.

biopolimery.

11.

Wykorzystywany w badaniach toksymetrycznych zapis NDSP określa

najwyŜsze dopuszczalne stęŜenie procentowe.

najwyŜsze dopuszczalne stęŜenie pułapowe.

najniŜsze dopuszczalne stęŜenie procentowe.

najniŜsze dopuszczalne stęŜenie pułapowe.

12.

Do grupy nefrotoksyn nie naleŜy

formalina.

ksylen.

aceton.

tetrachlorometan.

13.

Pozostały z ćwiczenia roztwór zasady sodowej uczeń unieszkodliwił przez

rozcieńczenie zasady wodą i wylanie do zlewu.

neutralizację kwasem solnym i wylanie do zlewu.

rozcieńczenie wodą i umieszczenie zasady w pojemniku ceramicznym.

rozcieńczenie zasady wodą, neutralizację kwasem i umieszczenie w pojemniku
ceramicznym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14.

Metale i ich związki są niebezpieczne dla zdrowia człowieka ze względu na

skłonności wbudowywania się w tkanki organizmu.

tworzenie połączeń z substancją białkową.

kumulację w organach organizmu.

kierowanie katalityczne przemianami metabolicznymi.

15.

Pestycydy stosowane są do róŜnorodnych szkodników. Fungicydy stosowane są jako
substancje

owadobójcze.

chwastobójcze.

grzybobójcze.

usuwające liście.

16.

Badając wodę z jeziora wykryto i określono stęŜenie kadmu. Najwięcej tego metalu
człowiek wchłonie
a)

kąpiąc się w jeziorze.

pijąc z niego surową wodę.

pijąc wodę przegotowaną.

zjadając ryby pochodzące z tego jeziora.

17.

Współoddziaływanie co najmniej dwóch toksyn moŜe być

sumujące się.

redukujące się.

eliminujące.

potęgujące.

18.

Dawka śmiertelna arsenu dla człowieka wynosi 10 mg na kilogram masy ciała. Dawka

miertelna arsenu dla męŜczyzny waŜącego 80 kg wyniesie

0,800 mg.

8 · 10

mg.

80 mg.

8 · 10

-3

mg.

19.

Objawem ostrego zatrucia organizmu metanolem jest

zaburzenie układu pokarmowego.

lepota.

obniŜenie ciśnienia krwi.

zawroty głowy.

20.

Toksyny w organizmie ulegają róŜnorodnym przemianom biochemicznym, które

nazywamy
a)

adsorpcją.

dystrybucją.

biotransformacją.

denaturacją.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Stosowanie podstawowych zasad toksykologii

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

Razem: