4. Анатомическое строение дыхательных путей и физические законы, на которых основана защита дыхательной системы от пыли

Дыхательная система довольно надежно защищена от попадания пыли в альвеолы легких. Эта защита заключается в искривленности дыхательных путей: три носовых хода с изогнутыми костными пластинками и бронхиальное дерево легких с его разветвлениями оказывают содействие завихрению воздуха. Поэтому аэросуспензии и крупнодисперсные аэрозоли, подчиняясь закону инерции движения Ньютона, центробежной силой отбрасываются к стенкам дыхательных путей, а потом благодаря мерцательному эпителию вместе со слизью удаляются наружу.

Среднедисперсные аэрозоли проникают несколько глубже к бронхам, а мелкодисперсные, подчиняясь броуновскому движению из-за малой массы, вместе с воздухом довольно легко проникают к альвеолам и могут вызвать пневмокониозы или другие заболевания. Некоторые ученые считают, что мелкодисперсные частицы могут частично, как и молекулы воздуха, выдохнуться наружу.

5. Неблагоприятные проявления и заболевания, связанные с действием пыли на организм

5.1. Запыленность атмосферного воздуха снижает освещенность, интенсивность УФ-радиации, способствует появлению пасмурных погод (частицы пыли – ядра конденсации влаги), туманов, смога.

5.2. Действие пыли на кожу и слизистые оболочки заключается в закупорке выводных протоков сальных и потовых желез, развитию мацерации кожи, слизистых оболочек, возникновению пиодермий, аллергии, а липотропные составляющие пыли могут всасываться, вызывая общетоксическое действие. Загрязняя одежду, пыль снижает ее вентилирующую, паропроводимую функцию, отрицательно влияя на теплообмен и дыхание кожи.

5.3. В результате действия пыли на дыхательную систему возникает ряд патологических состояний:

- общетоксическое действие: растворимая в воде пыль из легких и слизистых оболочек всасывается, попадает в кровяное русло и, в зависимости от тропности токсического вещества, вызывает ту или другую патологию (отравление свинцом, цинком, стронцием и т.п.):

- аллергенные заболевания: удушье, хронический бронхит, ринит, фарингит, трахеит, бронхиальная астма (растительная, шерстяная пыль, сажа и прочие);

- инфекционные заболевания с ингаляционным механизмом передачи (туберкулез, легочная чума и прочие);

- пневмокониозы – фиброзные заболевания легких, вызванные продолжительным действием некоторых видов неорганической пыли (силикозы, возникновение которых связано с действием оксида кремния, сидерозы – железной пыли, асбестозы, антракозы и др.);

- рак легких – в результате действия хромовой пыли; радионуклидов; 3,4-бенз-а-пирена; 5,6-дибензантрацена и других канцерогенов.

Методы измерения запыленности воздух делятся: по способу отбора проб на седиментационные и аспирационные, а по определению результатов исследования на весовые и счетные.

Седиментационные методы (методы осаждения)

2.1. Седиментационно-весовой метод используется в наше время для определения количества пыли, которая оседает на единицу поверхности из атмосферного воздуха вокруг промышленных предприятий, на территорию городов и других населенных пунктов.

Отбор проб осуществляется:

-методом кюветов, когда на открытой площадке на 3-4 недели выставляется широкая посуда (седиментатор) с дистиллированной водой;

-методом липких экранов (для сбора радиоактивных аэрозолей), когда дно седиментатора смазывается глицерином;

-методом снеговых проб: отмечается дата первого снегопада, а потом, через 1,5 – 2 месяца вырезается блок снега определенной площади (примером 0,5 м2) до чистого пласта первого снегопада.

Вода, снег, глицерин очень хорошо фиксируют осаждающуюся пыль. После экспозиции воду из кювет или снеговую воду испаряют до сухого остатка, глицерин с фиксированной пылью собирают количественно беззольными тампонами. Сухой остаток взвешивают (а для определения радиоактивности озоливают) и пересчитывают в г/м2, а потом в т/км2. Этим методом установлено, что на территорию промышленных регионов выпадает до нескольких сотен тонн пыли на км2 за год.

2.2. Седиментацийно-счетный метод – осаждение пыли на предметное стекло, смазанное глицерином, вазелином или 2 % раствором канадского бальзама в ксилоле из столбика воздуха 10 см с целью определения под микроскопом формы и степени дисперсности пылинок и расчета “пылевой формулы” (процентное соотношение количества пылинок в единице объема воздуха в зависимости от их размера). С этой целью используют также аспирационные методы (приложение 3).

Аспирационные методы определения запыленности воздуха

3.1. Аспирационно-весовой метод заключается в протягивании определенного объема воздуха с помощью электроаспиратора Мигунова или пылесоса с реометром (прибор, который показывает скорость аспирации) через аэрозольный фильтр АФА-В-18 из нетканого синтетического фильтровального полотна Петрянова (ФПП), закрепленного в специальном воронкообразном аллонже (рис. 12.2).

Фильтр (без бумажного фиксирующего кольца) взвешивают на аналитических или торсионных весах до и после аспирации воздуха.

Продолжительность отбора проб воздуха зависит от степени запыленности воздушной среды, скорости аспирации воздуха при отборе проб и необходимой минимальной навески на фильтре. Время отбора пробы определяют за формулой:Т= а *1000 / С* W,

где: Т – время аспирации воздуха, мин.;а – минимальная необходимая навеска пыли на фильтре, мг;

C – ПДК исследуемой пыли, мг/м3; W – скорость аспирации воздуха, л/мин.

При небольшой собственной массе фильтра (до 100 мг) максимальная довеска должна быть не больше 25–50 мг.Расчет концентрации пыли (мг/м3) проводят за формулой:

С = (q 2 – q 1)  1000 / V0,

где: С – концентрация пыли мг/м3;q 1 – масса фильтра до аспирации воздуха;q 2 – масса фильтра после аспирации воздуха;V0 – объем воздуха, приведенный к нормальным условиям за формулой Гей-Люссака.

3.2. Аспирационно-счетный метод используется в двух вариантах.

В первом варианте фильтры АФА, которые были использованы для определения массового содержания пыли в воздухе, накладывают фильтрующей поверхностью на предметное стекло и держат несколько минут над парами ацетона до расплавления тканей фильтра. В результате расплавления фильтра образуется прозрачная пленка, в которой под микроскопом хорошо видны фиксированные пылевые частички.

Препараты, полученные как седиментационным, так и аспирационным способом, исследуют под микроскопом с помощью окулярного микрометра, который представляет собой линейку, нанесенную на круглое стекло с диаметром, который равняется внутреннему диаметру окуляра микроскопа.

Для определения размеров пылевых частичек следует установить цену деления микрометрической линейки. Для этого в окуляр микроскопа помещают окулярный микрометр с делениями от 0 до 50. Объективный микрометр с ценой деления 10 мкм фиксируют на предметном столике микроскопа. Затем совмещают деления окулярного микрометра с каким-либо делением объективного микрометра. По количеству делений окулярного микрометра, которые попали в определенное количество делений объективного микрометра, определяют цену деления окулярной шкалы (рис. 12.3).

Например, 12 делений шкалы окулярного микрометра совпадают с одним делением шкалы объективного микрометра, которая равняется 10 мкм. Отсюда, одно деление окулярного микрометра равняется = 0,83 мкм.Сохраняя ту же самую оптическую систему, определяют размеры пылевых частиц, поместив предметное стекло с пылью вместо объектива-микрометра. Например, наибольший размер пылевой частички отвечает трем делениям шкалы окулярного микрометра, отсюда размер этой пылинки составляет 0,83  3 = 2,49 мкм.

В разных участках поля зрения микроскопа определяют размеры не менее 100 – 300 пылевых частиц, группируют их количество по размерам (заносят в табл. 2) и рассчитывают пылевую формулу – процентное соотношение пылевых частиц по размерам к их общему количеству. Пылевая формула позволяет оценить степень опасности пыли для легочной системы: чем больший процент мелкодисперсной пыли, тем она опасней с точки зрения развития пневмокониозов или общетоксического воздействия.