Канцерогенные факторы. Производственные канцерогенные факторы

Онкологические заболевания и их связь с химическим загрязнением окружающей среды.

Реакции организма человека на дефицит или избыток в окружающей среде химических элементов обусловлены приспособительными механизмами, выработанными в процессе эволюции в условиях изменчивости биогеохимической среды как следствие этого существуют количественные показатели недостаточности и избыточности химических элементов для живых организмов. избыток, дефицит или дисбаланс микро- и макроэлементов во внешней среде, и соответственно в организме человека, могут привести к нарушению минерального обмена и развитию заболеваний биогеохимической природы (микроэлементозы).

Микроэлементозы должны рассматриваться как типовой патологический процесс, сопровождающий формирование любой патологии. В соответствии с рекомендациями ВОЗ среди индикаторных являются, так же, онкологические заболевания.

Онкология – это раздел медицины, который изучает механизмы возникновения, развития, профилактики и лечения опухолей различного происхождения (доброкачественных и злокачественных).

Опухолевые заболевания – это болезни различных органов, которые вызваны тем, что здоровые клетки тканей превращаются в опухолевые клетки, склонные к неконтролируемому разрастанию. Причинами опухолевых заболеваний являются различные воздействия на генетику клеток (химические вещества, вирусы, излучения).

Доброкачественные опухоли относительно медленно увеличиваются, они не проникают в другие органы и ткани. Злокачественные опухоли быстро растут, могут распространяться с током лимфы и крови, образуя тем самым вторичные очаги. Злокачественные опухоли врастают в другие органы и ткани, образуют метастазы в удаленных от места первичного образования органах.

Злокачественные новообразования являются второй по частоте и социальной значимости после сердечно-сосудистых заболеваний причиной смертности населения, формирующей отрицательный демографический баланс.

Химические канцерогенные факторы.

Канцерогенез - процесс зарождения и развития опухоли.

Химические факторы

Вещества ароматической природы (полициклические и гетероциклические ароматические углеводороды, ароматические амины), некоторые металлы и пластмассы обладают выраженным канцерогенным свойством благодаря их способности реагировать с ДНК клеток, нарушая ее структуру (мутагенная активность). Канцерогенные вещества в больших количествах содержатся в продуктах горения автомобильного и авиационного топлива, в табачных смолах. При длительном контакте организма человека с этими веществами могут возникнуть такие заболевания, какрак легкого,рак толстого кишечникаи др. Известны также эндогенные химическиеканцерогены(ароматические производные аминокислотытриптофана), вызывающие гормонально зависящие опухолиполовых органов.

Основные источники химического загрязнения и их влияние на здоровье человека:

1. тепловые электростанции (пыль, зола, ртуть, оксиды азота) вызывают отравления, заболевания органов дыхания

2. металлургическое производство (оксиды углерода, азота, сероводород, аммиак) вызывает поражения дыхательных путей, нервной системы, системы кроветворения, рак легких

3. автомобильный транспорт (свинец, оксиды углерода)- вызывает снижение иммунитета, поражение эндокринной и дыхательной систем, мозга

4. текстильное производство (хлопковая пыль) - вызывает бронхит, болезни легких

5. производство резины (сажа, органические растворители) - вызывает рак, аритмии, болезни нервной системы

6. нитраты - в организме человека они превращаются в ядовитые вещества - нитриты, в результате чего возникает болезнь метгемоглобинемия

7. Химическое загрязнение почвы- в фоновых районах, на территории РФ, ежегодно выпадает с атмосферными осадками 0,45- 5,10 мг/м2 свинца, 0,38- 4,30 мг/м2 кадмия и до 0,20мг/м2 ртути. Кроме этого в почву поступают ксенобиотики от использования различных химических средств и химикатов, особенно пестицидов, что приводит к росту заболеваемости населения. , .

Самые распространенные вещества, которые вызывают рак: 1. Ароматические углеводороды (бензпирен) 2. Химические красители (бензидин) 3. Нитрозосоединения 4. Афлотоксины и другие продукты жизнедеятельности грибов и растений 5. Прочие вещества – пластмассы, эпоксиды.

Рак легких.

Ежегодно в мире регистрируется 921 тыс. смертей от рака легкого (впервые выявляется около 10 млн больных РЛ). Абсолютное число умерших в России увеличилось за 20-летний период на 40%.

Этиология и факторы риска.

1. Роль курения в этиологии РЛ. Резкий рост рака легких наблюдается с 1880 г., когда заработала первая сигаретная фабрика (из 4 тысяч компонентов табачного дыма 40-60 являются канцерогенами). Большое значение имеет продолжительность курения, чем количество ежедневно выкуриваемых сигарет.

2. Профессиональные факторы . Производственные процессы, связанные с асбестом, мышьяком, хромом, никелем и их соединения, радоном и продуктами распада, горчичный газ, каменноугольные смолы, подземная добыча гематита, алюминиевая промышленность, производства, связанные с коксованием угля, выплавкой железа и стали, резиновая промышленность и др. Необходимо отметить, что курение и промышленные факторы синергически влияют на риск возникновения РЛ.

Производственные канцерогенные факторы

Производственным канцерогенным факторам относят физические и химические факторы воздействие которых на организм человека в процессе его труда приводит к развитию профессиональных опухолей. Эти опухоли по качественным признакам невозможно отличить от новообразований, вызываемых другими причинами, главным критерием при решении этого вопроса являются количественные показатели – более раннее и более частое развитие опухолей у работающих в определенных производственных условиях. Установление связи опухоли с воздействием производственных факторов затрудняет длительный латентный период возникновения опухолей. Ко времени образования опухоли человек уже может прекратить работу в контакте с канцерогенными факторами. Поэтому очень важен правильный сбор анамнеза и установление профмаршрута, а также учет интенсивности производственной экспозиции.

Наиболее часто встречаются профессиональные опухоли, связанные с прямым контактом организма с канцерогенным фактором (опухоли кожи у трубочистов, опухоли легких у представителей пылевых профессий и т. д.), или на путях концентрации (печень) и выведения канцерогенного вещества (мочевой пузырь). Большое значение имеет высокая чувствительность тканей (кроветворная ткань) к бластомогенному действию радиации.

Для выявления производственных канцерогенных факторов используют эпидемиологический и экспериментальный методы. Только эпидемиологический метод не дает достаточной информации, т. к. действие любого фактора на производстве и в быту не бывает изолированным. С помощью экспериментов были выявлены бластомогенные свойства ряда химических веществ, и это дало начало новому научному направлению – онкогигиене. Из неорганических веществ лучше всего изучено канцерогенное действие металлов (никеля, хрома, бериллия, кадмия), а также волокнистых материалов (асбест), вызывающих канцерогенный эффект преимущественно на месте аппликации. Основными канцерогенными факторами физической природы являются ионизирующие излучения и УФ-лучи. При общем облучении проникающей радиацией (гамма-лучами, жесткими рентгеновскими лучами, протонами, нейтронами) новообразования индуцируются практически в любом органе. При действии непроникающих ионизирующих излучений (мягких рентгеновских лучей, α- и β-частиц) опухоли развиваются на месте первичного и наиболее длительного контакта ткани с радиацией. Среди органических веществ канцерогенным эффектом обладают 3,4-бенз(а)пирен, галогенированные углеводороды, ароматические амины, смолы, минеральные масла и т. д.

Начальной фазой любого вида канцерогенеза является инициация- индукция генетически измененных клеток. Следующая фаза – промоция, период до обнаружения опухоли, связана с селекцией инициированных клеток и проявлением у них трансформированного фенотипа. Необходимым звеном обоих этапов канцерогенеза является клеточная пролиферация. Большинство канцерогенов обладает инициирующим эффектом, и лишь для некоторых из них главным является промоцирующий эффект. Такие канцерогены называемыми условными (четыреххлористый углерод, некоторые металлы, возможно - асбест), приводят к учащению опухолей, по-видимому, в результате стимуляции пролиферации клеток, инициированных другими агентами, скорее всего – эндогенными. На канцерогенез оказывает влияние множество факторов, называемых модифицирующими. Важное место среди них занимает неспецифическое повреждение тканей (механическое, термическое, химическое), ведущее к стимуляции процесса, что обозначают как «канцерогенный эффект».

Возникновение опухолей в значительной степени зависит от индивидуальной чувствительности организма, в частности генетически детерминированного уровня активности метоболизирующих систем и ферментов, осуществляющих репарацию ДНК.

Таким образом, канцерогенная опасность определяется не только природой канцерогена, но и различными экзо- и эндогенными факторами.

По классификации Международного агентства по изучению рака (МАИР, 1982) химические вещества по канцерогенной опасности для человека разделены на 2 большие группы:

Группа I- вещества с доказанной канцерогенностью для человека; 4-амидофенил; мышьяк и его соединения; асбест, бензол; бензидин; бис (хлорметиловый) и хлорметиловый эфир (технической чистоты); хром и некоторые его соединения; серный иприт; 2-нафтил-амин; сажи, смолы и минеральные масла; винилхлорид.

Группа II- вещества с вероятной канцерогенностью для человека (подразделяется на 2 подгруппы): IIа – для которой эта вероятность высока, и подгруппу IIб, для которой степень вероятности невысока.

К подгруппе IIа относятся: акрилонитрил, бенз(а)пирен, бериллий и его соединения, диэтилсульфат, диметилсульфат, никель и его соединения, о-толуидин.

К подгруппе IIб относятся: амитрол, аурамины (технической чистоты); бензотрихлорид; кадмий и его соединения; четыреххлоритсый углерод; хлороформ; хлорфенолы (производственная экспозиция); ДДТ; 3,3-трихлорбензидин; 3,3-диметоксибензидин (ортодианизидин); диметилкарбамоилхлорид; 1,4-диаксин; прямой черный 38 (технической чистоты); прямой миний 6 (технической чистоты); эпихлоргидрин; этиленоксид; этилентиомочевиина; формальдегид (газ); гидразин; гербициды; производные феноксиуксусной кислоты (производственная экспозиция); полихлорированные бифенилы; тетрахлордибензо-n-диоксин-2,4,6-трихлорфенол.

Большинство веществ обеих групп канцерогенны для животных.

В отношении группы IIб эпидемиологические данные противоречивы.

Канцерогенное действие химических факторов зависит от их структуры.

Пути профилактики рака на производстве: Различают 2 основных пути профилактики рака: первичную профилактику, направленную на устранение этиологических факторов, и вторичную профилактику, основанную на раннем выявлении и лечении предраковых заболеваний. При этом используют производсвенно-технические, санитарно-гигиенические и медико-профилактические мероприятия.

Производственные мероприятия включают разнообразные инженерно-технические, правовые и организационные решения, осуществляемые на стадии проектирования и реконструкции производства. Они состоят в герметизации оборудования и автоматизации технологических процессов, изменении технологии, деканцерогенизации промышленных продуктов путем очистки их от канцерогенных примесей или разрушения канцерогенов, запрещение использования некоторых видов сырья и материалов и т. д.

Санитарно-гигиенические мероприятия направлены главным образом на выявление производственных канцерогенных факторов с помощью экспериментальных и эпидемиологических исследований, а также выявление загрязнений производственной среды канцерогенами. Для быстрого отбора (скриннинга) веществ, подозрительных на наличие канцерогенных свойств, используют экспресс-тесты на мутагенность (между мутагенностью и канцерогенностью химических веществ выявлена корреляция).

По отношению к наиболее опасным канцерогенным соединениям основным средством является ограничение их производства и применения. Для канцерогенов, которые распространены повсеместно, необходимо гигиеническое нормирование на основании связи «доза-эффект» на животных, выявления минимально эффективной дозы и дальнейшей экстрополяции полученных данных на человека.

При нормировании учитываются также результаты эпидемиологических исследований.

Целям профилактики служат соблюдение правил личной гигиены и техники безопасности (в частности, регулярное и правильное использование средств индивидуальной защиты), чему способствуют хорошо организованная санитарно-просветительная работа и своевременно проводимый инструктаж.

Медицинская профилактика включает предварительные при приеме на работу и периодические медицинские осмотры работающих, а также диспансеризацию населения, направленные на выявление и лечение фоновых и предопухолевых заболеваний.

Учитывая длительный латентный период возникновения рака, на онкоопасные производства следует принимать лиц не моложе 40-45 лет.

Благодаря проведению профилактических мероприятий снижена частота профессионального рака в коксохимической, сланцеперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, анилинокрасочной и других отраслях промышленности.

Канцерогены – это определенные факторы, под действием которых у человека повышается вероятность образования злокачественных опухолей . Скорость развития патологического процесса зависит от состояния здоровья людей, длительности воздействия органических и неорганических веществ или ионизирующего излучения. Канцерогены в небольшом количестве содержатся в продуктах питания и бытовой химии, они входят в состав некоторых фармакологических препаратов. Полностью обезопасить себя и близких от соединений, провоцирующих развитие рака, не получится. Но сократить количество канцерогенов в окружающей среде, а также минимизировать последствия от контакта с ними вполне возможно.

Классификация канцерогенов

В список канцерогенов входит несколько тысяч веществ химического и органического происхождения. Ученым не удалось собрать их в одной классификации из-за отсутствия объединяющего признака. Канцерогены систематизировали следующим образом:

• по степени действия на организм человека: явно канцерогенные, слабо канцерогенные, канцерогенные;
• по опасности развития онкологии: соединения, которые получены на определенных стадиях технологических процессов с высокой, средней и низкой вероятностью образования раковых опухолей, а также вещества, чьи канцерогенные свойства поставлены под сомнение;
• по возможности формирования нескольких опухолей: под действием химических соединений злокачественное новообразование развивается на каком-либо конкретном органе или на различных участках тела человека ;
• по времени формирования опухоли: канцерогены с локальным, отдаленно-селективным, системным воздействием;
• по происхождению: канцерогенные вещества, которые выработались в организме человека или проникшие в него из окружающего пространства/

Классификация химических веществ проводится также по характеру вызванного ими патологического процесса. Один вид канцерогенов изменяет генную структуру клетки, другие – не воздействуют на организм на генном уровне, провоцируют рост опухоли другими способами. Соединения, влияющие на ДНК, особенно опасны – нарушается естественное отмирание клеток, они начинают бесконтрольно делиться . Если этот патологический процесс затрагивает здоровые ткани, то у человека впоследствии диагностируется доброкачественная опухоль. Но при делении дефектных, поврежденных клеток велика вероятность появления злокачественной опухоли.

Виды канцерогенов

Канцерогенные вещества – это не только химические соединения, которые производят различные отрасли промышленности. Они содержатся в продуктах питания, растениях, их продуцируют вирусы и бактерии . Длительное воздействие опасных для организма веществ приводит к образованию опухолей не только у человека, но и у животных.

Канцерогены входят в состав природных веществ, которые при правильном употреблении очень полезны для здоровья. Но стоит превысить рекомендованную доктором дозировку или срок лечения, как сразу создается благоприятная обстановка для деления раковых клеток. К таким соединениям относится всем известный березовый деготь , широко используемый в народной медицине.

Чтобы хорошо ориентироваться в видах канцерогенов, следует понять, чем опасны эти соединения. В первую очередь нужно обратить внимание на пищевые добавки, лекарственные средства, инсектициды и ускорители роста растений . То есть на то, без чего трудно представить жизнь современного человека.

Природные канцерогены

Этот термин объединяет факторы и опасные вещества, которые всегда находятся в окружающей среде. На их появление никоим образом не оказывал влияние человек. Основная причина большинства диагностируемых случаев рака кожи – солнечная радиация, или ультрафиолетовое излучение . Врачи не устают предупреждать о вреде загара. Стремясь обзавестись красивым шоколадным оттенком кожи, женщины и мужчины проводят много времени на пляже или в солярии. Под воздействием солнечных лучей во всех слоях эпидермиса может запуститься патологический процесс деления клеток с измененной генной структурой.

У любителей загара вероятность развития раковой опухоли выше в 5-6 раз. Особенно осторожными должны быть люди со светлой кожей, проживающие в северных широтах.

К самым опасным для организма человека соединениям относится радон . Это инертный газ, содержащийся в земной коре и строительных материалах. Риск развития раковых опухолей выше у людей, которые проживают на первых этажах высотных домов. Значительное содержание радона отмечено специалистами в домах, расположенных в сельской местности. В таких зданиях есть подпол или погреб, то есть отсутствует защита от инертного газа. Радон также находится:

• в водопроводной воде, которая поступает из артезианской скважины, расположенной на участке земли с высоким содержанием радона;
• в природном газе, сжигаемом для отопления помещений или приготовления пищи.

Если в доме или квартире плохая герметизация и отсутствует вентиляция, то концентрация радона в окружающем пространстве высока. Такая ситуация характерна для северных широт, где отопительный сезон длится большую часть года.

Канцерогенное действие на организм человека оказывают:

• гормоны, продуцируемые железами внутренней секреции: пролактин и эстрогены;
• тирозин, триптофан, желчные кислоты, которые находятся в виде метаболитов;
• полициклические ароматические углеводороды, содержащиеся в буром и каменном угле или образующиеся при горении лесов.

К биологическим соединениям, чье канцерогенное воздействие пока изучается, специалисты относят некоторые вирусы. Они становятся причиной развития тяжелых заболеваний печени – гепатита B и С.

Бактерия Helicobacter pylori непосредственно не может оказывать влияния на формирование раковой опухоли. Но она способна спровоцировать язву желудка и двенадцатиперстной кишки, эрозивный и хронический гастрит. Медики относят эти заболевания к предраковым состояниям.

Антропогенные канцерогены

Появление этого вида опасных веществ в окружающей среде стало результатом действий человека. В эту категорию включены следующие канцерогенные факторы:

• соединения, входящие в состав угарного и выхлопного газа, а также содержащиеся в бытовой или производственной саже ;
• полициклические ароматические углеводороды, выделяющиеся при сжигании нефтепродуктов, каменного угля, мусорных отходов;
• продукты, остающиеся после переработки древесины или нефти;
• формальдегидные смолы, которые содержит смог больших городов.

Для организма человека крайне опасно ионизирующее излучение . Даже в малых дозах этот канцерогенный фактор вызывает у человека лучевую болезнь, становится причиной радиационного ожога. В зависимости от их вида лучи проникают в различные слои эпидермиса и провоцируют изменения на клеточном уровне. Источники ионизирующего излучения могут попадать в организм с продуктами питания или при вдыхании. Смертельно опасны для человека гамма-лучи, от которых может защитить только толстый слой бетона или цемент.

Продукты, вызывающие рак

Многие люди при посещении магазинов внимательно читают надписи на этикетках, пытаясь оценить канцерогенный эффект продуктов. Но производители тщательно скрывают пищевые добавки, которые могут стать причиной раковой опухоли. Непонятные заглавные буквы с цифровыми обозначениями остаются тайной для обычного покупателя. Именно так кодируются соединения, которые увеличивают срок годности продуктов, улучшают их внешний вид и вкус. Покупатель, конечно, догадывается, что натуральное молоко не может храниться месяцами. Но найти ему замену на прилавке супермаркетов довольно проблематично – пищевые добавки есть во всех молочных или кисломолочных продуктах .

Значительное количество нитрозаминов входит в состав колбасных изделий и мясных продуктов. Именно нитриты придают им аппетитную розовую окраску, обеспечивают длительный срок хранения. Эти химические соединения при непосредственном воздействии на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта могут спровоцировать образование раковой опухоли.

Следует иметь в виду, что, несмотря на недоказанную канцерогенность для человека, некоторые пищевые добавки вызывали злокачественные новообразования у животных. Это широко известные и часто используемые сахарин и цикламат. При покупке стоит обращать внимание на содержание этих подсластителей в творожках и йогуртах.

Даже полезные продукты станут канцерогенными, если их пожарить в большом количестве любого растительного масла. В хрустящей поджаристой корочке обнаруживаются токсичные соединения:

• акриламид;
• метаболиты жирных кислот;
• различные альдегиды;
• бензапирен.

Воздействие канцерогенов на организм человека тем сильнее, чем дольше находился продукт в масле . Это относится не только к обычной жареной картошке. Токсичные соединения содержатся:

• в пирожках и пончиках;
• в картофельных чипсах;
• в мясе, запеченном на угле.

Некоторые кафе и закусочные пренебрегают установленными законодательством нормами и не меняют масло перед приготовлением следующей порции продуктов. В таких чебуреках и пирожках концентрация канцерогенов настолько высока, что может нанести серьезный вред здоровью.

Кофе, без которого многие люди не представляют свою жизнь, содержит вещество акриламид. Специалисты не смогли подтвердить вероятность формирования опухолей при употреблении кофе. Но наличие в его составе канцерогена акриламида не позволяет опровергнуть такую возможность. Поэтому следует ограничить количество чашек кофе до 4-5 в день.

Канцерогены в продуктах питания находятся не только в качестве пищевых добавок, они могут там со временем образовываться. Особо опасен для организма человека афлатоксин. Его продуцируют плесневые грибки, споры которых можно обнаружить в злаках, отрубях, орехах и муке. Продукты с афлатоксином легко определить по несвойственному им горькому вкусу. Канцероген не разрушается при термической обработке и в больших дозах часто становится причиной гибели животных. У человека афлатоксин может спровоцировать злокачественную опухоль печени.

Самые опасные канцерогены

В окружающей среде находится множество соединений, которые оказывают негативное воздействие на организм человека. Но особую опасность представляют вещества, с которыми человек сталкивается в быту и на производстве. Вот список канцерогенов:

• Асбест. Тонковолокнистый минерал из группы силикатов часто используется при проведении строительных работ. Если асбест применялся при возведении жилых помещений, то в их воздушном пространстве могут находиться тончайшие волокна. Этот канцероген после проникновения в организм становится причиной формирования злокачественных новообразований легких, гортани и желудка .
• Винилхлорид. Содержится во многих сортах пластмасса, которые используются в медицине. Из него изготавливают товары широкого потребления. Опухоли легких и печени довольно часто диагностируются у работников таких предприятий.
• Бензол. Соединение при продолжительном контакте провоцирует образование лейкозов.
• Мышьяк, никель, хром, кадмий. Производные этих соединений содержатся в выхлопных газах. Канцерогены способствуют возникновению рака предстательной железы и мочевого пузыря.

Интересный факт: если картофель хранится в гараже, то он поглощает канцерогены из выхлопных газов . В медицинской литературе описаны случаи диагностирования рака прямой кишки из-за употребления кусков газет в качестве туалетной бумаги.

Как избавиться от канцерогенов

Вывести канцерогены из организма помогут обычные продукты питания. Они свяжут опасные соединения с помощью химических реакций или просто абсорбируют их на своей поверхности. К таким продуктам относятся:

• капуста, морковь, свекла и свежевыжатые соки из этих овощей;
• крупяные каши: гречневая, овсяная, рисовая ;
• зеленый чай, кисломолочные продукты;
• компот из сухофруктов.

Следует включить каши и овощи в свой ежедневный рацион. Они не только способны выводить канцерогены, но и являются отличным профилактическим средством от формирования злокачественных новообразований. Очистить желудочно-кишечный трак от накопившихся на его слизистой оболочке канцерогенов можно с помощью абсорбентов и энтеросорбентов (активированный уголь, полисорб, смекта, лактофильтрум). Курсовой прием этих фармакологических препаратов значительно снизит негативное воздействие опасных веществ на организм человека.

Важным элементом окружающей среды, способным оказать существенное влияние на здоровье населения, является жилище.

Гигиенистам давно известен термин «жилищные болезни», т.е. болезни, возникновение которых в значительной мере определяется характером жилищных условий человека.

К ним относили туберкулез , ревматизм, некоторые психические и сердечно-сосудистые заболевания и т.п.

В специфических условиях XXI века, характеризующихся, в частности, активной химизацией быта, внедрением многих сотен и тысяч новых соединений, использованием новых строительных материалов и т.п., перечень болезней, на возникновение и развитие которых могут влиять жилищные условия (в широком смысле слова), увеличивается.

Воздушный фактор

Есть серьезные основания считать, что качество внутренней среды современного жилища (прежде всего воздуха) в ряде случаев также может способствовать возникновению рака у человека.

Дело не только в том, что в помещениях непроизводственного типа, в частности в жилище, человек проводит до 7,0% своего времени, что уже само по себе делает необходимым оценить возможность влияния внутренней среды помещения на организм человека.

Важно также то, что качество воздуха непроизводственных помещений зачастую хуже качества наружного воздуха и даже воздуха производственных помещений.

Воздушная среда жилища формируется под влиянием ряда факторов: образующиеся при пользовании газовыми плитами продукты неполного сгорания газа; вещества, возникающие в процессе приготовления пищи; антропотоксины, выделяющиеся в результате жизнедеятельности организма человека; продукты деструкции полимерных материалов, из которых изготавливаются предметы домашнего обихода, полы, покрытия стен и т.п.; соединения, выделяющиеся из строительных конструкций (бетонные изделия и пр.) и почвы; продукты курения; вещества, образующиеся при пользовании средствами личной гигиены, моющими средствами и другой бытовой косметикой; вещества, поступающие из атмосферного воздуха.

Уже один этот перечень источников формирования качества воздушной среды жилища свидетельствует о большом разнообразии соединений, способных влиять на организм человека (число токсичных веществ, присутствовавших в воздушной среде жилых помещений, колеблется от 45 до 70). В помещениях, в которых курят, число загрязняющих воздух соединений многократно увеличивается.

Среди этого многообразия химических веществ есть такие, которые привлекают особое внимание онкологов ввиду их потенциальной канцерогенной опасности для человека.

Полициклические ароматические углеводороды

Одним из основных источников полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в жилище является сжигание газа в бытовых приборах, а также курение и атмосферный воздух.

Особенно велик «вклад» атмосферного воздуха в аэрогенную дозу ПАУ в населенных пунктах, около которых расположены предприятия коксохимической, металлургической и т.п. промышленности. В обычных условиях влияние атмосферного воздуха намного меньше.

Радон

Радон (222Rn) и продукты его распада являются промежуточными продуктами распада урана земной коры. Их источником могут быть строительные конструкции жилых помещений, радон может непосредственно поступать из земли в подвальные, а затем и жилые помещения.

Радон и торон, вдыхаемые с воздухом помещений, являются одним из основных источников облучения и составляют более половины дозы естественной радиации, воздействующей на людей, проживающих в умеренных климатических зонах. Эпидемиологическими исследованиями показана роль радона и продуктов его распада в повышении смертности шахтеров от рака легких.

Это позволило предположить существование реальной опасности радона и для населения в своих жилищах. Во многих работах приводятся данные, подтверждающие такую возможность, особенно в холодных климатических зонах, где помещения проветриваются редко.

При этом возможная роль радона и его продуктов в помещениях в возникновении рака легкого оценивается в 2-10% случаев, а для курильщиков вероятность развития опухоли возрастает более чем в 25 раз.

Проблема радиоактивности жилища не нова. Ее изучением занимались гигиенисты еще 30-40 лет назад. Уже тогда были известны основные источники радиоактивности воздуха жилища: строительные конструкции и почва под зданием, суммарный «вклад» которых в формировании уровня радона в жилище составляет 78%.

Именно из них радон и торон поступают в жилые помещения, где могут накапливаться. Повышенную радиоактивность имеет большинство строительных материалов, содержащих отходы промышленности (доменные и фосфатные шлаки, летучая зола и т.п.).

Из горных пород наиболее радиоактивны гранит и глина. Радиоактивные вещества могут поступать в воздух квартир с продуктами сгорания газа. При этом уровень радиоактивности воздуха кухонь примерно в 5 раз может превышать уровень естественной радиоактивности жилых комнат.

Формальдегид

Формальдегид (СН2O) привлек особое внимание в последнее десятилетие после появления работ, в которых была показана его канцерогенность для крыс. По оценке экспертов международного агентства по изучению рака (МАИР) в настоящее время имеются достаточные доказательства канцерогенности газообразного формальдегида для экспериментальных животных и ограниченные - для человека - в возникновении назофарингеального рака. Формальдегид обладает выраженными токсическим и раздражающим слизистые оболочки свойствами.

Он широко распространен в окружающей среде, может присутствовать в воздухе жилых помещений, куда поступает из древесностружечных плит, сделанных с использованием формальдегидных клеев, из других склеенных древесных продуктов, пеноизоляционных материалов, ковровых и текстильных изделий и т.д. На основе формальдегида изготавливают карбамидные, фенольные, полиацетатные и другие пластики и смолы. Он образуется при курении табака.

Эти данные позволяют сделать вывод, что загрязнение формальдегидом воздуха жилых и других помещений превратилось в настоящее время в достаточно серьезную проблему. Для осуществления предупредительного санитарного надзора за применением в строительстве полимерных материалов введена среднесуточная предельно допустимая концентрация канцерогенов (ПДК) формальдегида для атмосферного воздуха.

Окислы азота

Окислы азота (NOx) - широко распространенные в окружающей среде соединения как природного, так и антропогенного происхождения. Применительно к жилищу основными источниками окислов азота являются бытовые нагревательные приборы, работающие на газе, курение и атмосферный воздух. Окислы азота являются предшественниками N-нитрозосоединений (НС) .

В воздухе жилых помещений обнаружены и сами НС, основными источниками которых являются курение и жарение пищи, в меньшей степени - продукты сгорания природного газа, атмосферный воздух, и плохо проветриваемых помещениях концентрация НС может достигать относительно высоких значений. Канцерогенная опасность НС изложена выше.

Асбест

Асбест широко применяется в строительстве. Он используется при изготовлении более чем 3 тыс. изделий, в том числе асбестоцементных листов и труб, изоляционных материалов, настилов для полов, перекрытий, прокладок. Не удивительно поэтому, что асбест часто обнаруживается в воздухе разных помещений.

По оценке ряда авторов, с загрязнением воздуха помещений асбестом может быть связан онкологический риск, соответствующий 1 случаю рака легких на 100000 населения при длительности экспозиции 20 лет для взрослых и 10 лет для детей. Не вдаваясь в более детальное рассмотрение вопроса, подчеркнем, что загрязнение асбестом воздушной среды может представлять реальную канцерогенную опасность.

Рассмотренными соединениями не ограничивается перечень канцерогенно опасных загрязнителей воздуха жилища. Здесь следует также назвать бензол, мышьяк, галогеносодержащие органические соединения (хлороформ, четырех-хлористый углерод, дихлорметан) и т.д.

В целом вырисовывается достаточно серьезная картина. Конечно, нельзя себе представить, что опасности подвержено практически все население. Она, однако, может стать вполне реальной для людей, проживающих в малопроветриваемых газифицированных помещениях, при строительстве которых были использованы асбестосодержащие материалы и строительные конструкции, являющиеся источниками радона.

С этой точки зрения, наибольший интерес вызывает изучение внутрижилищной среды в северных климатических зонах, хотя и в средних климатических поясах также могут возникнуть достаточно серьезные ситуации.

Водный фактор

О степени опасности для населения канцерогенных веществ, присутствующих в воде, высказываются разные точки зрения. Не исключая возможности ситуаций, когда водный фактор действительно может оказать существенное влияние на распространенность среди населения злокачественных опухолей, все-таки в целом это влияние, по-видимому, относительно менее значительно, чем влияние, например, загрязненного атмосферного воздуха.

Оценивая роль загрязнения питьевой воды в формировании онкологической заболеваемости надо, вероятно, делать это очень осторожно, помня, что длительная экспозиция к действию даже малых (следовых) количеств канцерогенов, содержащихся в питьевой воде, может усиливать действие канцерогенных веществ, поступающих в организм любым другим путем.

С учетом сказанного ниже приводятся данные о возможной роли отдельных веществ и групп соединений, распространяющихся водным путем, в формировании онкологической заболеваемости.

Мышьяк

Мышьяк, признанный экспертами МАИР безусловно канцерогенным для человека, является пока, по-видимому, единственным соединением, для которого можно считать доказанной роль водного пути распространения в возникновении опухолевых заболеваний человека. По оценке специалистов, воздействие в течение всей жизни мышьяка, поступающего с питьевой водой в концентрации 0,2 мг/л, дает 5% риск развития рака кожи.

Нитраты и нитриты

Изучение возможной канцерогенной опасности, связанной с загрязнением питьевой воды нитратами и нитритами не дало пока убедительных данных для того, чтобы определить их уровень, с которого может увеличиваться потенциальная канцерогенная опасность для населения.

В целом же, оценивая с онкогигиенической точки зрения проблему нитратно-нитритного загрязнения воды, следует подчеркнуть, что содержание нитратов и нитритов в водоемах большинства стран мира продолжает увеличиваться, и есть серьезные основания считать их потенциально опасными с канцерогенной точки зрения для человека. Галогеносодержащие соединения (ГСС) - продукты хлорирования воды. В середине 70-х годов XX века в США появились первые работы, в которых ставился вопрос о существовании связи между онкологической заболеваемостью населения и присутствием в воде хлорорганических соединений, образующихся в процессе хлорирования воды. Наиболее важными среди них являются гуминовые кислоты, таннины, хиноны, фенолы и т.д.

Основными локализациями опухолей, которые связывают с действием ГСС, являются мочевой пузырь, толстая кишка, однако сделать окончательный вывод пока не представляется возможным. По-видимому, нужна трезвая оценка реальной опасности ГСС для человека, основанная на новых методических подходах.

Асбест

Асбест поступает в водоемы главным образом из асбестосодержащих месторождений, а также со сточными водами, хотя возможно попадание и из загрязненного атмосферного воздуха. Для питьевой воды источником асбестовых волокон могут служить и асбестоцементные трубы.

Асбест, несомненно, канцерогенен для человека в случае его ингаляционного поступления в организм. Что касается асбестосодержащей воды, подавляющее большинство исследователей склоняются к тому, что асбест в питьевой воде не опасен для здоровья человека.

Фтор

Еще более не ясна ситуация с возможным влиянием фтора на онкологическую заболеваемость населения. Эпидемиологические исследования по выявлению возможной связи между раком и содержанием фтора в воде проводились в течение почти 30 лет, но вопрос о канцерогенной опасности фторирования воды остается пока открытым.

В воде присутствует множество других соединений. По данным американских авторов, питьевую воду могут загрязнять более 700 летучих органических соединений. Из всего этого многообразия соединений выше рассмотрено лишь несколько, но они, правда, согласно современным представлениям, могут быть отнесены к числу наиболее значимых и изученных.

Очевидно, что по мере углубления знаний о возможной роли водного фактора в формировании онкологической заболеваемости интерес к этой проблеме будет возрастать.

Экологические аспекты циркуляции канцерогенов

Контакт человека с различными канцерогенными агентами может осуществляться самыми различными путями. Как уже указывалось выше, в организм человека канцерогены попадают с воздухом, водой, пищей и лекарствами, а также путем прямого контакта через кожу и слизистые оболочки.

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха являются дымовые выбросы предприятий, преимущественно химической промышленности, и выхлопные газы автомобильного транспорта. При этом обнаруживают повышенные концентрации ПАУ, бензола, НС, винилхлорида и других канцерогенов.

Индексом загрязнения воздуха служит содержание бензопирена. Из атмосферного воздуха канцерогены попадают на почву, растения, в водоемы. Кроме этого, в почву канцерогены поступают в результате применения минеральных удобрений и пестицидов.

В сельском хозяйстве используются азотные, калийные и фосфорные минеральные удобрения. Калийные удобрения не представляют канцерогенной опасности. Не существует убедительных доказательств канцерогенного эффекта фосфорсодержащих удобрений.

Опасны азотсодержащие удобрения, количество которых в последнее время удваивается через каждые 6-7 лет. Около 50% вносимого в почву азота усваивается растениями, остальная часть вымывается из почвы и увеличивает содержание нитратов в сельскохозяйственных растениях, поверхностных водоемах и грунтовых водах.

Канцерогенным действием обладают также многие пестициды, которые, в основном, являются химически стойкими соединениями, хорошо растворимыми в жирах, благодаря чему они накапливаются в растениях, тканях животных и человека. Кроме того, с дождевой и грунтовой водой канцерогены из почвы поступают в водоисточники.

Экспертами МАИР признано канцерогенными 22 пестицида, что обусловлено их токсичностью, а также наличием в составе некоторых из них нитрозаминов и их предшественников.

В эксперименте на животных пестициды вызывали опухоли печени, почек, легких, кожи, молочной железы и других органов. Загрязнение растений, используемых в качестве корма для скота, приводит к появлению канцерогенов в молочных и мясных продуктах.

Последние загрязняются также промышленными и городскими отходами. В загрязненной воде обнаруживают соединения, относящиеся ко всем группам химических канцерогенов, что представляет потенциальную опасность для человека.

В жилых помещениях главная причина загрязнения воздуха - курение , а на кухнях - термическая обработка пищи. В комнатной пыли помещений с недостаточной вентиляцией обнаруживают асбестовые нити, радиоактивный полоний, радон, а концентрация кадмия и других металлов иногда оказывается значительно выше, чем в почве.

Угляница К.Н., Луд Н.Г., Угляница Н.К.

Канцерогенные вещества – химические соединения, способные при воздействии на организм человека вызывать рак и др. заболевания (злокачественные опухоли), а также доброкачественные новообразования.

В настоящее время под канцерогенными подразумеваются химические, физические и биологические агенты природного и антропогенного происхождения, которые способны при определенных условиях индуцировать рак у животных и человека. Наиболее широко распространены канцерогенные вещества химической природы, действующие в виде однородных соединений или в составе более или менее сложных химических продуктов. По своему происхождению, химической структуре, длительности периода воздействия на человека и распространенности они очень разнообразны. Соединения, относящиеся категории «природных» канцерогенов, хотя и многочисленны, но имеют ограниченное распространение (например, эндемические районы с высоким содержанием мышьяка в почве и воде) и, в основном, относительно низкие уровни содержания в окружающей среде.

Общую онкогенную «нагрузку» на живые организмы определяет фоновый уровень канцерогенов. Фоновое содержание канцерогенов слагается из естественного (природного) их содержания, связанного с жизнедеятельностью организмов, абиогенных и антропогенных загрязнений. Фон — понятие региональное, его колебания, в первую очередь, зависят от близости к источникам загрязнения среды, связанным с хозяйственной деятельностью человека. Оценить все формирующие фон слагающие вряд ли возможно.

Канцерогенность - свойства некоторых химических, физических и биологических факторов самостоятельно или в комплексе с др. факторами вызывать или содействовать развитию злокачественных новообразований. Подобные факторы называются канцерогенными, а процесс возникновения опухолей в результате их воздействия - канцерогенезом. Различаются канцерогенные факторы прямого действия, которые при определенном дозо-экспозиционном воздействии вызывают развитие злокачественных новообразований, и так называемые модифицирующие факторы, которые не обладают собственной канцерогенной активностью, но способны усиливать или ослаблять канцерогенез. Количество модифицирующих факторов существенно превышает число прямых канцерогенных агентов, их воздействие на организм человека может различаться по величине и направленности.

Канцерогенные факторы, воздействие которых связано с профессиональной деятельностью, называются производственными канцерогенами или канцерогенными производственными факторами (КПФ). Впервые роль производственных канцерогенов была описана англ. исследователем П. Поттом (Pott; 1714-1788) в 1775 г. на примере развития рака половых органов среди лондонских трубочистов в результате воздействия на кожу сажи и высоких температур в процессе работы. В 1890 г. в Германии были зарегистрированы онкологические заболевания мочевого пузыря среди работников красильной фабрики. В дальнейшем было изучено и определено канцерогенное воздействие нескольких десятков химических, физических и биологических производственных факторов на организм работника. Выявление КПФ основано на проведении эпидемиологических, клинических, экспериментальных и иных исследований.

Международным агентством по изучению рака (МАИР) разработан ряд критериев по степени доказательности уровня канцерогенности различных факторов или агентов, что позволило разделить все канцерогены, включая производственные, на классификационные группы.

Агент, комплекс агентов или факторы внешнего воздействия:

группа 1 являются канцерогенными для людей;

группа 2а являются вероятно канцерогенными для людей;

группа 2 являются возможно канцерогенными для людей;

группа 3 не классифицируются как канцерогенные для людей;

группа 4 являются вероятно не канцерогенными для людей.

В настоящее время в качестве химических профессиональных канцерогенов в соответствии с указанной классификацией установлены 22 химических вещества (не включая пестициды и некоторые лекарственные средства, обладающие канцерогенными свойствами) и ряд производств, их применяющих, которые входят в 1-ю классификационную группу. К ним относятся 4-аминобифенил, асбест, бензол, бензидин, бериллий, дихлорметиловый эфир, кадмий, хром, никель и их компоненты, угольная смола, этиленоксид, минеральные масла, древесная пыль и др. Эти вещества применяют в резиновом и деревообрабатывающем производстве, а также в производстве стекла, металлов, пестицидов, изоляционных и фильтрующих материалов, текстиля, растворителей, топлива, красок, лабораторных реактивов, строительных и смазочных материалов и др.

К группе вероятно канцерогенных для человека (2а) относятся 20 производственных химических агентов, в т. ч. акрилнитрил, красители на основе бензидина, 1,3-бутадиен, креозот, диэтил- и диметилсульфат, формальдегид, кристаллический кремний, стиреноксид, три- и тетрахлорэтилен, винилбромид и винилхлорид, а также связанные с их использованием производства. К группе возможно канцерогенных производственных химических агентов (2б), канцерогенность которых доказана в основном путем экспериментальных исследований на животных, относится большое число веществ, включающих ацетальдегид, дихлорметан, неорганические соединения свинца, хлороформ, четыреххлористый углерод, керамические волокна и др.

К физическим КПФ относятся радиоактивное, ультрафиолетовое, электрическое и магнитное излучение; к биологическим КПФ - некоторые вирусы (напр., вирусы гепатитов А и С), возбудители инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта, микотоксины, особенно афлотоксины.

Между воздействием КПФ и проявлениями онкологического заболевания может пройти 5-10 лет или даже 20-30 лет, в течение которых не исключается воздействие иных канцерогенных факторов, включая экологические, генетические, конституциональные и др. По данным ряда исследователей, доля онкологических заболеваний, на развитие которых основное влияние оказали производственные канцерогены, в общей структуре онкологической заболеваемости колеблется от 4% до 40%. Общепринятым уровнем профессионально обусловленной онкологической заболеваемости в развитых странах считается 2-8% от всех зарегистрированных онкологических заболеваний.

При условиях работы, включающих воздействие любых КПФ групп 1, 2а и 2б, необходимо проведение профилактики онкологических заболеваний среди работников по нескольким направлениям: снижение воздействия КПФ путем модернизации производства, разработки и реализации дополнительных коллективных и индивидуальных мер защиты; введение системы ограничений допуска к работе с КПФ, сроков работы на данном производстве; проведение постоянного мониторинга состояния здоровья работников канцерогенно опасных работ и производств; принятие мер по оздоровлению работников и своевременное освобождение их от работ с КПФ.

Происходящий в настоящее время рост заболеваемости злокачественными новообразованиями многие исследователи связывают с повышением уровня загрязнения внешней среды различными химическими и физическими агентам, обладающими канцерогенными свойствами. Принято считать, что до 90% всех случаев рака обусловлено воздействием канцерогенов окружающей среды. Из них 70-80% связывают с воздействием химических и 10% радиационных факторов. Загрязнение окружающей среды канцерогенными веществами носит глобальный характер. Канцерогены обнаруживают не только вблизи мест выбросов, но и далеко за их пределами. Повсеместное присутствие канцерогенов вызывает сомнение в практической возможности изоляции человека от них.

С ростом индустриализации наблюдается значительное увеличение загрязнения окружающей среды такими канцерогенами, как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые образуются в результате повсеместного распространения процессов сжигания и пиролитической переработки топлива и становятся постоянными компонентами атмосферного воздуха, воды и почвы. Эта группа весьма многочисленна. Наиболее известными представителями ее является бенз(а)пирен, 7-12 диметилбенз(а)-антрацен, дибенз(а,Н)антрацен; 3,4-бензфлуоретан, обладающие высокой канцерогенной активностью. Бенз(а)пирен (БП) — одно из самых активных и распространенных в окружающей среде соединений, что дало основание рассматривать его в качестве индикатора группы ПАУ. Возрос и уровень содержания в окружающей среде канцерогенных веществ неорганической природы в связи с широким развитием горнодобывающей промышленности и цветной металлургии, использованием некоторых из них, например, мышьяка, в качестве пестицидов и т.д.

Таким образом, опасность для здоровья населения от воздействия канцерогенных нитрозосоединений может возникнуть также, как и при других химических канцерогенах, вследствие загрязнения окружающей среды. Однако до сего времени не ясно, могут ли обнаруженные в окружающей среде количества НС вызывать у человека злокачественные новообразования. Высказывается предположение, что канцерогенный эффект может проявляться после многолетнего воздействия малых доз, если одновременно оказывали влияние другие сопутствующие факторы (проматоры).

Канцерогенные вещества могут осуществлять свое влияние непосредственно на органы и ткани (первично) или путем образования в организме продуктов их превращения (вторично). Несмотря на разнообразие опухолевых реакций, которые могут вызываться канцерогенами у экспериментальных животных и человека (в условиях профессиональной вредности) можно отметить общие особенности, характерные для их действия.

Во-первых, при воздействии канцерогенных веществ развитие опухоли наблюдается не сразу, а спустя более или менее длительный период после начала действия агента и, следовательно, относится к категории отдаленных эффектов. Продолжительность латентного периода зависит от вида животных и пропорционально общей продолжительности жизни. Например, при применении активных канцерогенов латентный период у грызунов (мышей, крыс) может составлять несколько месяцев, у собак — несколько лет, обезьян — 5-10 лет. Он не является величиной постоянной для одного вида животных: увеличение активности канцерогена ведет к его сокращению, а уменьшение дозы — к удлинению. Рак может развиваться также спустя длительное время после прекращения действия канцерогена, например, в условиях профессиональной вредности через 20-40 лет после контакта с ним.

Другая особенность действия канцерогенов связана с частотой проявления эффекта. Опыт экспериментальной онкологии показывает, что лишь не многие высокоактивные канцерогенные соединения могут индуцировать новообразования почти у 100% животных. Но даже при таких условиях находятся индивидуумы, нечувствительные к их действию. У человека высока степень поражения может наблюдаться в случаях продолжительного непрерывного контакта с такими сильными профессиональными канцерогенами, как каменноугольный пек, ароматические амины. В большинстве случаев, опухолевая реакция проявляется не у всех, а лишь у некоторых представителей подвергаемой воздействию популяции и носит в известной степени вероятностный характер.

Среди множества химических соединений, загрязняющих окружающую среду, выделено несколько сот веществ, проявивших в эксперименте на животных канцерогенные свойства. Существует, примерно, два десятка химических соединений, канцерогенность которых доказана для человека.

В связи с тем, что одним из главных источников образования канцерогенных веществ является производственная сфера, значительное количество исследований посвящено изучению заболеваемости раком в определенных отраслях промышленности и среди различных профессиональных групп.

К настоящему времени накопилась обширная информация о канцерогенности для человека ряда агентов производственной среды, о степени риска развития рака, обусловленного контактом с ними, а также о приблизительной величине скрытого периода такого развития. В производственных условиях человек контактирует с самыми разнообразными канцерогенными веществами. Среди профессиональных канцерогенов выделяют агенты органической (ароматические углеводороды, алкилирующие агенты и др.) и неорганической (металлы, волокна) природы, а также физические факторы (ионизирующая радиация).

2. СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРЫ И ТРАНСПОРТ

Среди всех видов транспорта автомобильный наносит наибольший ущерб окружающей среде. В России в местах повышенного загрязнения воздуха проживает около 64 млн. человек, среднегодовые концентрации загрязнителей воздуха превышают предельно допустимые более чем в 600 городах России.

Угарный газ и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля – вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат, способствуя бесплодию и врожденным уродствам, а все вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль также добавляет в почву и воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества.

Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения.

Двигатель внутреннего сгорания – это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу. По виду применяемого топлива ДВС подразделяют на двигатели, работающие на бензине, газе и дизельном топливе. По способу воспламенения горючие смеси ДВС бывают с воспламенением от сжатия (дизели) и с воспламенением от искровой свечи зажигания.

Дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов нефти с температурами кипения от 200 до 350 0 С. Дизельное топливо должно иметь определенную вязкость и самовоспламеняемость, быть химически стабильным, при сгорании иметь минимальную дымность и токсичность. Для улучшения этих свойств в топлива вводят присадки, антидымные или многофункциональные.

Образование токсичных веществ – продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания – расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. Поэтому рассмотрение механизма образования данных токсичных веществ целесообразно вести раздельно.

К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (С Х H Y), окислы азота (NO X), бенз(а)пирен, альдегиды и сажу. Картерные газы – это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% С Х H Y и 98% NO X , картерные газы по – 5% С Х H Y , 2% NO X , а топливные испарения – до 40% С Х H Y .

В общем случае в составе отработавших газов двигателей могут содержаться следующие нетоксичные и токсичные компоненты: О, О 2 , О 3 , С, СО, СО 2 , СН 4 , C n H m , C n H m О, NO, NO 2 , N, N 2 , NH 3 , HNO 3 , HCN, H, H 2 , OH, H 2 O.

Основными токсичными веществами – продуктами неполного сгорания являются сажа, окись углерода, углеводороды, альдегиды.

Таблица 1 – Содержание токсичных выбросов в отработавших газах двигателей

Компоненты	Доля токсичного компонента в ОГ ДВС
	Карбюраторные		Дизельные
	В %	на 1000л топлива, кг	в %	на 1000л топлива, кг
	0,5-12,0	до 200	0,01-0,5	до 25
NO X	до 0,8		до 0,5
С Х H Y	0,2 – 3,0		0,009-0,5
Бенз(а)пирен		до 10 мкг/м 3
Альдегиды	до 0,2мг/л		0,001-0,09мг/л
Сажа	до 0,04 г/м 3		0,01-1,1г/м 3

Вредные токсичные выбросы можно разделить на регламентированные и нерегламентированные. Они действуют на организм человека по-разному. Вредные токсичные выбросы: СО, NO X , C X H Y , R X CHO, SO 2 , сажа, дым.

СО (оксид углерода) – этот газ без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Образуется на поверхности поршня и на стенке цилиндра, в котором активация не происходит вследствие интенсивного теплоотвода стенки, плохого распыления топлива и диссоциации СО 2 на СО и О 2 при высоких температурах.

Во время работы дизеля концентрация СО незначительна (0,1…0,2%). У карбюраторных двигателей при работе на холостом ходу и малых нагрузках содержание СО достигает 5…8% из-за работы на обогащенных смесях. Это достигается для того, чтобы при плохих условиях смесеобразование обеспечить требуемое для воспламенения и сгорания число испарившихся молекул.

NO X (оксиды азота) – самый токсичный газ из ОГ.

N – инертный газ при нормальных условиях. Активно реагирует с кислородом при высоких температурах.

Выброс с ОГ зависит от температуры среды. Чем больше нагрузка двигателя, тем выше температура в камере сгорания, и соответственно увеличивается выброс оксидов азота.

Кроме того, температура в зоне горения (камера сгорания) во многом зависит от состава смеси. Слишком обедненная или обогащенная смесь при горении выделяет меньшее количество теплоты, процесс сгорания замедляется и сопровождается большими потерями теплоты в стенке, т.е. в таких условиях выделяется меньшее количество NO x , а выбросы растут, когда состав смеси близок к стехиометрическому (1 кг топлива к 15 кг воздуха). Для дизельных двигателей состав NO x зависит от угла опережения впрыска топлива и периода задержки воспламенения топлива. С увеличением угла опережения впрыска топлива удлиняется период задержки воспламенения, улучшается однородность топливовоздушной смеси, большее количество топлива испаряется, и при сгорании резко (в 3 раза) увеличивается температура, т.е. увеличивается количество NO x .

Кроме того, с уменьшением угла опережения впрыска топлива можно существенно снизить выделение оксидов азота, но при этом значительно ухудшаются мощностные и экономические показатели.

Гидроводороды (С x Н y) — этан, метан, бензол, ацетилен и др. токсичные элементы. ОГ содержат около 200 разных гидроводородов.

В дизельных двигателях С x Н y образуются в камере сгорания из-за гетерогенной смеси, т.е. пламя гаснет в очень богатой смеси, где не хватает воздуха за счет неправильной турбулентности, низкой температуры, плохого распыления. ДВС выбрасывает большее количество С x Н y , когда работает в режиме холостого хода, за счет плохой турбулентности и уменьшения скорости сгорания.

Дым — непрозрачный газ. Дым может быть белым, синим, черным. Цвет зависит от состояния ОГ.

Белый и синий дым — это смесь капли топлива с микроскопическим количеством пара; образуется из-за неполного сгорания и последующей конденсации.

Белый дым образуется, когда двигатель находится в холодном состоянии, а потом исчезает из-за нагрева. Отличие белого дыма от синего определяется размером капли: если диаметр капли больше длины волны синего цвета, то глаз воспринимает дым как белый.

К факторам, определяющим возникновение белого и синего дыма, а также его запах в ОГ, относятся температура двигателя, метод образования смеси, топливные характеристики (цвет капли зависит от температуры ее образования: при увеличении температуры топлива дым приобретает синий цвет, т.е. уменьшается размер капли).

Кроме того, бывает синий дым от масла.

Наличие дыма показывает, что температура недостаточна для полного сгорания топлива.

Черный дым состоит из сажи.

Дым отрицательно влияет на организм человека, животных и растительность.

Сажа — представляет собой бесформенное тело без кристаллической решетки; в ОГ дизельного двигателя сажа состоит из неопределенных частице с размерами 0,3… 100 мкм.

Причина образования сажи заключается в том, что энергетические условия в цилиндре дизельного двигателя оказываются достаточными, чтобы молекула топлива разрушилась полностью. Более легкие атомы водорода диффундируют в богатый кислородом слой, вступают с ним в реакцию и как бы изолируют углеводородные атомы от контакта с кислородом.

Образование сажи зависит от температуры, давления в камере сгорания, типа топлива, отношения топливо-воздух.

Количество сажи зависит от температуры в зоне сгорания.

Существуют другие факторы образования сажи — зоны обогащенной смеси и зоны контакта топлива с холодной стенкой, а также неправильная турбуленция смеси.

Скорость сжигания сажи зависит от размера частиц, например, сажа сжигается полностью при размере частиц меньше 0,01 мкм.

SO 2 (оксид серы) — образуется во время работы двигателя из топлива, получаемого из сернистой нефти (особенно в дизелях); эти выбросы раздражают глаза, органы дыхания.

SO 2 ,H 2 S — очень опасны для растительности.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87 % общей эмиссии свинца по различным оценкам. РЬО (оксиды свинца) — возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин, чтобы увеличить октановое число для уменьшения детонации (это очень быстрое, взрывное сгорание отдельных участков рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью распространения пламени до 3000 м/с, сопровождающееся значительным повышением давления газов). При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно 0,5… 0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным, проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта становится значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта — отказ от использования этилированных бензинов. По данным 1995г. 9 из 25 нефтеперерабатывающих заводов России перешли на выпуск неэтилированных бензинов. В 1997 году доля неэтилированного бензина в общем объеме производства составила 68%. Однако, из-за финансовых и организационных трудностей полный отказ от производства этилированных бензинов в стране задерживается.

Альдегиды (R x CHO) — образуются, когда топливо сжигается при низких температурах или смесь очень бедная, а также из-за окисления тонкого слоя масла в стенке цилиндра.

При сжигании топлива при высоких температурах эти альдегиды исчезают.

Загрязнение воздуха идет по трем каналам: 1)ОГ, выбрасываемые через выхлопную трубу (65%); 2)картерные газы (20%); 3)углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15%).

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов. Самая большая группа соединений — углеводороды. Эффект падения концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение к нормальному состоянию, связан не только с разбавлением выхлопных газов воздухом, но и со способностью самоочищения атмосферы. В основе самоочищения лежат различные физические, физико-химические и химические процессы. Выпадение тяжелых взвешенных частиц (седиментация) быстро освобождает атмосферу только от Грубых частиц. Процессы нейтрализации и связывания газов в атмосфере проходят гораздо медленнее. Значительную роль в этом играет зеленая растительность, поскольку между растениями идет интенсивный газообмен. Скорость газообмена между растительным миром в 25 — 30 раз превышает скорость газообмена между человеком и ОС в расчете на единицу массы активно функционирующих органов. Количество атмосферных осадков оказывает сильное влияние на процесс восстановления. Они растворяют газы, соли, адсорбируют и осаждают на земную поверхность пылевидные частицы.

Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере по определенным закономерностям.

Так, твердые частицы размером более 0,1 мм оседают на подстилающих поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил.

Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO, С Х Н У, NO X , SO X распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.

В этом случае рассеивание примесей в атмосфере является неотъемлемой частью процесса загрязнения и зависит от многих факторов.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами объектов АТК зависит от возможности переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических условий распространения.

Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Примеры физического реагирования: конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе. Жидкие и твердые частицы могут объединяться, адсорбировать или растворять газообразные вещества.

Реакции синтеза и распада, окисления и восстановления осуществляются между газообразными компонентами загрязняющих веществ и атмосферным воздухом. Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмо-сферу, другие — при появлении для этого благоприятных условий — необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов.

При выполнении транспортной работы существенным является выброс соединений углерода в виде CO и С Х Н У.

Моноксид углерода в атмосфере быстро диффундирует и обычно не создает высокой концентрации. Его интенсивно поглощают почвенные микроорганизмы; в атмосфере он может окисляться до СО 2 при наличии примесей — сильных окислителей (О,Оз), перекисных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере сернистый газ (SО2) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO 2 не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха.

Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида. Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO 2 . Выделяемый в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

Фотохимический смог — это комплексная смесь, образующаяся при воздействии солнечного света из двух основных компонентов выбросов автомобильных двигателей — NO и углеводородных соединений. Другие вещества (SO 2), твердые частицы также могут участвовать в смоге, но не являются основными носителями высокого уровня окислительной активности, характерной для смога. Стабильные метеорологические условия благоприятствуют развитию смога:

– городские эмиссии удерживаются в атмосфере в результате инверсии;

– служащей своеобразной крышкой на сосуде с реактивами;

– увеличивая продолжительность контакта и реакции,

– препятствуя рассеиванию (новые эмиссии и реакции добавляются к первоначальным).

Рис. 1. Образование фотохимического смога

Формирование смога и образование оксиданта обычно останавливается при прекращении солнечной радиации в темное время суток и дисперсии реагентов и продуктов реакции.

В Москве при обычных условиях концентрация тропосферного озона, который является предвестником образования фотохимического смога, достаточно низкая. Оценки показывают, что генерация озона из оксидов азота и углеводородных соединений вследствие переноса воздушных масс и повышение его концентрации, и следовательно, неблагоприятное воздействие происходит на расстоянии 300-500 км от Москвы (в районе Нижнего Новгорода).

Помимо метеорологических факторов самоочищения атмосферы некоторые компоненты вредных выбросов автомобильного транспорта участвуют в процессах взаимодействия с компонентами воздушной среды, результатом которых является возникновение новых вредных веществ (вторичные атмосферные загрязнители). Загрязнители вступают с компонентами атмосферного воздуха в физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Многообразие продуктов выхлопов автомобильных двигателей может быть классифицировано по группам, сходным по характеру воздействия на организмы или химической структуре и свойствам:

нетоксичные вещества: азот, кислород, водород, водяной пар и углекислый газ, содержание которых в атмосфере в обычных условиях не достигает уровня, вредного для человека;


2) моноксид углерода, наличие которого характерно для выхлопов бензиновых двигателей;


3) оксиды азота (~ 98% NО,~ 2% NO 2), которые по мере пребывания в атмосфере соединяются с кислородом;


4) углеводороды (алкаин, алкены, алкадиены, цикланы, ароматические соединения);


5) альдегиды;


6) сажа;


7) соединения свинца.


8) серистый ангидрид.


Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и т.д. Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.


Общая схема реакции организма на воздействие загрязнителей ОС по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) имеет следующий вид (рисунок 2)





Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения от выбросов автотранспорта становится все более актуальной.


Среди факторов прямого действия (все, кроме загрязнения окружающей среды) загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку воздух – продукт непрерывного потребления организма.


Дыхательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Липкая слизистая оболочка в верхней части дыхательного тракта захватывает мелкие частицы и растворяет некоторые газовые загрязнители. Механизм непроизвольного чихания и кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхательной системы.


Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в легкие. Вдыхание озона вызывает кашель, одышку, повреждает легочные ткани и ослабляет иммунную систему.


3. ЗАДАНИЕ


Экологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на численность современных пресмыкающихся:
ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ НА КОНФЕРЕНЦИИ ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ, СОСТОЯЩЕЙ В ИЮНЕ 1992 ГОДА В РИО-ДЕ-ЖАНЕЙРО ПЕРЕЧИСЛИТЕ ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТЕХНОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ