Chemical hazards- Toxicity and relevant terms

              Chemicals and airborne contaminants when enter into body through nose, mouth or skin an explained in routes of entry , making different types of effects depending on their concentration,  time of contact of exposure, body resistance etc. To understand this it is useful to understand following definitions first:

                  Toxic means poisonous or hazardous to health. Toxin or toxicant or intoxicant means toxic substance or poison causing harmful effect. It includes carcinogen, mutagen, or carc /neo/ teratogen.   Most of the chemicals are poisons. The right dose differentiates a poison and a remedy.

Three main elements of toxicology are

1.       Physical or chemical agent capable of producing response
2.       Biological system with which the agent may react to produce response and 
3.       The response must be injurious to the biological system.

Acute toxicity:  Adverse effects resulting from a single dose, or exposure to substance for less than 24 hours. 

Asphyxiation:  A substance that interferes with the transport of an adequate supply of oxygen to the body by either displacing oxygen from the airport combining with Hemoglobin, thereby reducing the blood's   ability to transport oxygen

Carcinogen:  A substance that cause cancer 

Ceiling limit: The maximum permissible concentration of a material, in the working environment that should never be exceeded for any duration.

Chemical hygiene plan:  A written program that outlines procedures, equipment, and work practices that protect employees from the health hazards present in the work place 

 Chronic Toxicity:  Adverse effects resulting from repeated doses of, or exposure to, a substance by any route for more than three months 

Central Nervous System (CNS): The central nervous system is the part of the nervous system that consists of the brain and spinal cord.

Combustible liquid:  A liquid with a flash point at a temperature lower than the boiling point; according to NFPA an US department of transportation, it is liquid with a flash point of 100 degrees F (37.8 degree C) or higher.

Compatible material: Substance that do not react together to cause a fire, explosion, violent reaction or lead to the evolution of flammable gases or otherwise lead to injury to people or danger to property

Compressed gas:  A Substance in a container with an absolute pressure greater than 276 kilopascale (kPa) or 40    pounds per square inch (psi) at 21 degree C, or an absolute Pressure greater than 717 kPa (40psi) at 54 degree C. 

Corrosive:  A substance capable of causing visible destruction of, and/or irreversible changes to living tissue by chemical action at the site of contact (i.e., strong acids, strong bases, dehydrating agents, and oxidizing agents)

Explosives:   A substance that cause a sudden, almost instantaneous release of pressure, gas, and heat when subjected to sudden shock, pressure, or high temperature

Flammable:  As defined in FHSA regulations, a substance having a flash point above 20 degree F (-6.7 degree C) and below 100 degree F (37.8degree C).   An extremely flammable substance is any substance with a flash point at or below 20 degree F (6.7 degree C)

Hepatotoxin:  A chemical that can cause liver damage 

Ignitable:  A substance capable of bursting into flames; an ignitable substance poses a fire hazard.

Incompatible material:   Substance that can react to cause a fire, explosion, violent reaction or lead to the evolution of flammable gases or otherwise lead to injury to people or danger to property

Irritant:  A substance that cause a reversible inflammatory effect on living tissue by chemical action at the site of contact.

Lacrimation:  Excessive production of tears when the eye is exposed to an irritant.

Mutagen:  A substance capable of changing genetic material in a cell.

Neurotoxin: A Substance that includes an adverse effect on the structure and/ or function of the central and/ or peripheral nervous system.

Radioactive material:   A material whose nuclei spontaneously give off nuclear radiation.

Reactivity:  The capacity of a substance to combine chemically with other substances.

Reproductive toxicity:  Adverse effects on sexual function and fertility in adult males and females, as well as developmental toxicity in the offspring.

Systemic:  Affecting many or all body systems or organs; not localized in one spot or area

Teratogen:  A substance which may cause non heritable genetic mutations or malformations in the developing embryo or fetus when a pregnant female is exposed to the substance.

Toxic Substance:   In general, as defined in the FHSA regulations, any substance (other than a radioactive substance) that has the capacity to produce personal injury or illness to man through ingestion, inhalation, or absorption through any surface of the body

Permissible Exposure Limit and Threshold limits Values

Various limits, value or dosage are assigned to indicate permissible  or lethal limits etc. As under:
1.       Permissible exposure limits (PELs)
  Set by OSHA, Specifies the maximum amount or concentration of chemical to which a worker may be exposed. Generally defined in different ways 
a.       Ceiling limit(C): The concentration must not to be exposed  at any part of the work d
b.      Short Term Exposure Limit (STEL): The maximum concentration to which workers  maybe exposed for a short   period of time  (15 min)
c.       Time Weighted Average(TWA):The average concentration to which concentration to which workers my be exposed for a normal, 8-hours work day Other exposure  limits 
2.       Threshold limit values (TLVs)

  • ·         Prepared by ACGIH volunteer Scientists, 
  • ·        Denotes the level of exposure that nearly all workers can experience without an unreasonable risk of disease or injury
  • ·         An advisory limit not enforceable by law 
  • ·         Generally can be defined as ceiling limits, short-Term exposure limits, and/or time weighted averages 
  • ·         Usually Equivalent to PELs

3.       Excursion Limit- ACGIH

  • ·         This limit is applicable to that substance which has no TLV-STELs. 
  • ·        excursion in worker  exposure  levels may exposed  3 minutes during work a day,  and no circumstances  should they exeed 5 times  the TLV-TWA, provided that the TLV-TWA is not exceeded. 

4.         Recommended Exposure Limits (RELs)
  • ·         Recommended by NIOSH
  • ·        Indicates the concentration  of a substance to which a worker can be exposed  for up to a 10 hours workday during  a 40 hours work week  without adverse effect, however,  sometimes based on technical  feasibility
  • ·         based on animal and human studies
  • ·         Generally expressed as a ceiling limit,  short-term exposure limit, or a time weight  average
  • ·         Often  more conservative than PELs and TLVs

5.         Workplace Environmental Exposure limits (WEELs)
  • ·         Developed by AIHA
  • ·         Advisory  limits; not enforceable by law
  • ·        Typically Developed  for chemicals that are not widely  used or for which little toxicity information  is available 

6.         Company Developed Limits 
  • ·         Developed by company scientists
  • ·         Advisory limits; not enforceable by law
  • ·         Usually based on only short-term studies of animals 
  • ·         Generally intended for internal company use and sometimes  for the customers

7.         Immediately Dangerous to Life or health (IDLH)
     Concentration immediately dangerous to life or health from which a worker could escape without     any escape-impairing symptom or any irreversible health effect (NIOSH /OSHA). It concentration at which a person can escape without the use of respirator within 30 minutes. This is used in selecting type of respirator etc.

8.        Lethal dose or lethal concentration (LD or LC):
In experimental toxicology, it is common practice to determine the quantity of poison per unit of body weight of an experimental animal which will have a fatal effect( A scale commonly used is milligrams of poison per kilogram of body weight.)
The commonly used expressions are:

LD0: Height concentration that should be tolerated in animals which no(zero death)
MLD or LDLO: Minimum lethal dose, which cause even one fatality in group of test animals 
LD50: lethal dose of 50 percent, the dose that kills one half of a group of test animals(usually ten or more)
LD100: lethal dose for 100 percent, the dose that kills all of group or test animals (usually ten or more)
This dose may also be expressed as lethal concentration (LC) for air bone toxic substances.

   LC50 500 parts of substance per million parts of air(PPM) indicates 500 PPM concentration that kill 50 % of the test animals in a stated length of time. With LC values time span should be stated because the concentration produces different effect, when given for different duration e.g.  More time more deaths for example in1mm for chlorine is 430 ppm/30M. This means if 430 ppm is chlorine inhaled by a group of men of 30 minutes, at least one will die. Ihl-rate LC50 293 ppm/1H means 293 ppm  chlorine for one hour can kill 50% rates sample.
Other terms are:
TCL0 = lowest published toxic concentration.
TD or TDL = toxic dose level.
TDL0 = lowest published toxic dose

Industrial Hygiene

 Industrial hygiene is defined by the American industrial hygiene association (AIHA) as that science and art devoted to the anticipation, Recognition, evaluation and  control  of  those environmental factors of stresses, arising in or from the work place, which may cause sickness, impaired health and well being or significant  discomfort and in efficiency among workers     
 or among citizens  of the community
                 This is connected with the manpower asset from industrial illnesses, diseases, other long term accidental effects caused by industrial environment on human bodies. It protect money asset.
                 Specific areas for consideration include: noise, dusts, gases, vapors, corrosives, toxic materials, ventilation,  heating,lightning, humidity, environmental monitoring, biological monitoring, health checks, general and personal hygiene, counselling, health education, employee screening and placement and medical antidotes. 
Thus Industrial hygiene Deals with
  1. Anticipation ie. Identification
  2. Recognition ie. Acceptance 
  3. Evaluation ie. Measurement and assessment and
  4. Control of work place hazards or environmental stress (Heat,Cold,Humidity etc) impairing health of worker  or public

  Anticipation include prior knowledge of possible hazards and their effects on health. It includes  all methods of identification of hazards.

 Recognition means acceptance of ill-effects of the identified hazards and accepting that environmental stresses endanger life and health accelerate ageing process or causes discomfort. (Qualitative assessment)

  Evaluation means measuring or calculation the degrees of hazard(quantitative) by instruments, air sampling and analysis, comparison with standards and taking judgment      whether measured or calculated hazards is more than or less than the permissible standards(Quantitative assessment )

Control includes engineering and administrative controls, safe disposal of waste, medical examination, use of PPE education, training and supervision. The scientific approach adopted in applying industrial hygiene includes, identifying the extent of toxicity (harmful effects) of chemical, physical and biological agents;

Prevention of Heat Stress

Methods of personal management to prevent Heat Stress
  1. Provide ample supplies of cool water or flavored drink
  2. Provide extra salt where it required
  3. Ensure light weight, loose fitting clothing, In conditions with no radiant heat load, use as little clothing as possible.With height radiant heat loads, clothing should cover skin, where possible, clothing should be cotton and white.
  4. Ensure quickest development of accliamatisation.  Lack of salt, lack of water or poor physical condition retards accilimatisation.
  5. Where possible don't  employ men in hot condition if they are; Obes, suffering from any cardiovascular diseases,suffering from or recovering from febrile illness,  over 45 years of age,  physically unfit and suffering from any  skin disease or if they fail to sweat properly.
  6. Where possible arrange men to who are to work in hot surroundings to spend their work in cool surrounding in  mid day and hot surrounding in evenings
  7. Analyze working situations for estimation of heat load through various channels. Apply physical methods to  control hazards; if necessary amplify by control of work and rest
  8. Rest periods should be taken in cool surroundings. Men may effectively cool off even when they continue to work  in cool conditions.
  9. In extreme conditions man may wear ventilated suits, be pre cooled by immersion in cool water and cooled down by  spraying with cool water.
  10. Train first aid for heat strain symptoms
  11. Pre-employment and periodical examination for proper placement of individual considering  their age, sex and  physical fitness and
  12. Observation of individual physiological response to heat and to change their job or place if necessary
 Acclimatisation is an important factor for a worker to work for long period in hot environment.                                                                                                            Acclimatisation means the habit by which a person adapts himself to living and working in a hot and humid atmosphere. It is manifested as reduction in the heart rate and internal body temperature at the expense  of increased sweating. 
The factor affecting physiology of Acclimatisation 
  • Process of thermal regulation 
  • Cardiac output and heart rate
  • Sweating

Sweating starts when the skin temperature exceeds 330C. There are 25 lacks sweat gland in a body of 70 kg man. during the period of Acclimatisation  the sweating rate may raise to 1.5 lit/h to 3.5 lit/h.  The maintenance of bodytemperature  370C achieved by constant adjustment of the process of thermogenesis and thermelysis. An acclimatized person should not loss more than 1 lit/h and rectal  temperature should not exceed 380C

The temperature factor help Acclimatisation to high temperature
  1. Person having less than 50 kg body weight, more than 45 years of age and maximum  oxygen  consumption less than 2.5 lit/min should not be selected.  Females get difficult  to  acclimatise.
  2. Liquid should be taken in small quantities and often from the start of exposure to height temperature 
  3. The intake of fatty foodstuff should be reduced.
  4. Small dose of vitamins B and C are supplementary. 
  5. Work breaks during shift should be increased. During rest cold drinks reduce stress. 
  6. Heat resisting barriers which includes insulation over the heat source,  polished reflectant shields, absorbent shields (being cooled by air or water)  and personal protective equipment  (e.g. Water jacketed clothing)

Heat Stress and Thermo Regulations

There are two types of animals- polikilotherms whose body temperature equals the environmental temperature and homeotherems whose body temperature fluctuates within a small range to maintain the temperature stability for metabolic functions. Human body maintains the temperature @ 36 to 39.5 degree C. To maintain this small range of thermal stability against too high or too low environmental temperatures, the homeotherems (which includes us)have to undergo some stresses which adversely affect performance and efficiency.
               High temperatures put stress on our bodies. When the body’s cooling system has  to work too hard to reduce heat stress, it can strain itself. The physical strain – combined with other stresses,  such as work, loss of fluids, or fatigue   may lead to heat disorders,  disability or even death. 
Heat stress is the burden or load of the heat that must be dissipated if the body is to maintain in thermal equilibrium and is represented by sum of metabolic heat(physical work)and environmental heat  load. The environmental factors are governed  by the air temperature,  humidity,  air movement and  the temperature of  surrounding ( radiation heat exchange) 

Thermal limits for comfort and efficiency:
        The effect of atmospheric condition I.e. temperature , ventilation, humidity, radiant heat, green house effect etc., upon worker's efficiency or susceptibility to accident is difficult to predict,  because,  it varies with person to person and one comfortable condition may uncomfortable to the others.  Much variation of body temperature  37 degree C is discomfort to the majority  of people doing light  work in factory. A dry bulb condition 18 degree C is is most satisfactory condition and  variations  2 to 3 degrees  from that seems little discomfort in effect.  In Indian atmosphere  20 to 30 degree C  is comfortable temperature for variety of workers. 

Problems in hot environment 

Types of heat disorders caused by exposures to Height heat are as under: 
  1. Skin disorders- pricky heat, skin cancer
  2. Systemic disorders - heat stroke , heat exhaustion, heat cramp( sweating deficiency ), water deficiency, salt deficiency.
  3. Psychoneurotic disorders - mild chronic heat fatigue,  acute loss of emotional control. 

These disorders can cause following effects

  1. Heat or sun stroke due to excess raise in body temperature resulting from failure of thermo  regulatory mechanism. 
  2. Heat exhaustion due to loss of body fluids ( with salt) in sweating.
  3. Heat or muscle cramps due to profuse sweating and salt loss, drinking much water and failure  to replace body's salt loss.
  4. Fainting due to more blood in the skin and lower part of the body, less returns 

Fire Tetrahedron

According to the new concept , four elements are necessary to start fire. There are as under-
Fire Tetrahedron
  1. Fuel( combustible material and reducing agent)
  2. Oxygen or oxydant or oxidiser ( from the atmosphere)
  3. Heat or source of ignition necessary to start the fire initially,  but maintained by the fire itself once it has started and 
  4. Chain reaction through free radicals to maintain the fire

                    If any one of the above four elements removed, the fire goes out there methods of fire extinguishment are depends on:
  1. Removing or shutting off the source of fuel
  2. Excluding oxygen or decreasing it below 14% to 18% by adding inert gas
  3. Removing the heat from the fire faster than its liberation and
  4. Removing free radicals to discontinue chain reaction and flame propagation.Dry powder chemicals and halogenated hydrocarbons capture free radicals  and put out fire in this way Thus fire is a rapid chemical oxidation reduction reaction. Oxygen in air acts as a reducing agent and burning material. It is an oxidation of substance ( which burns I.E fuel) accompanied by heat, light and flame. Due to incomplete combustion  it evolves smoke and carbon monoxide which create invisibility and toxic atmospheric for fire fighters. 

Telugu Safety Slogans With Beautiful Nature Backgrounds video

LPG Safety

What is  LPG:
  • Liquefied Petroleum Gas (LPG), stored as a liquid under pressure in cylinders, is widely used in homes as cooking gas.
  • The main hazards associated with LPG are fire or explosion in case of even minor leakage. 
  • LPG being colorless and odorless, a distinctive foul odor is added to enable easy detection of a leak.
  • As LPG vapors is heavier then air, these vapor accumulate at lower levels and a fire or explosion may result. 

Safety While Receiving Door Delivery:
·         Check whether valve-sealing tag is intact and safety protection cap is in position.
·         Check leakage from valve by applying soap solution.
·        Very important information. Most of us do not know this. There is an expiry date (physical life) for LPG cylinders? 
 Note: Expired Cylinders are not safe for use and may cause accidents. Before receiving check and receive.

How we can check the expiry of LPG cylinders: 

On one of three side stems of the cylinder, the expiry date is coded alpha numerically as A or B or C  or D and some 
two digit number following this e.g. D06. 
LPG expiry Date 
The alphabets stand for quarters - 
    A for March (First Quarter), 
    B for June (Second Quarter), 
    C for Sept (Third Quarter), & 
    D for December (Fourth Quarter). 
The digits stand for the year till it is valid. 
Hence D06 would mean December qtr of 2006.
Note: Incase of Industrial and two stem cylinders the expiry date will be mentioned by month followed year.
Example: 12-07 which means  valid up to Dec-07

Safety While Changing Cylinder:

·         Put out all fires in the room.
·         Switch off all electrical appliances.
·         Check the leakage from the rubber tube connection by applying soap solution.
·         Leave changing of a new cylinder to trained person.
·         Don’t drag, roll or drop the cylinders.
·         Open windows for free ventilation.
·         Preserve safety protection cap. 
·         Never light the matchstick to check the leakage.
Safe Usage  
  • ·         Always keep cylinder in upright position, away from any source of heat, 
  • ·         in a well-ventilated place. While moving cylinder, keep it upright.
  • ·         Don’t tilt it to draw the last bit of gas. Tilting or shaking can obtain no extra gas.
  • ·         Position stove or burner above the level of cylinder.
  • ·        To light the burner, open the cylinder valve, hold a lighted matchstick or gas lighter over the burner and only then turn the knob of the burner on.
  • ·         To turn off the burner, first close the cylinder valve and then the burner Knob.
  • ·        When the stove is not in use, keep the cylinder valve closed check this particularly every night and when ever you leave the house.
  • ·         If the flame goes out during use, do not re-light it immediately. First close the cylinder valve and burner knob. Open all doors and windows.   
  • ·         Allow time for leaked gas for dissipates. Only then relight the burner.
  • ·         Do not use synthetic fabric while operating the stove. Wear cotton dress.
  • ·         Keep children away from stove and cylinder.
  • ·         Use dry potholders when handling the pans on the stove. Do not use trailing towels, aprons etc.
  • ·         Never leave the stove or burner unattended when it is in operation.       
  • ·        Cooking material may overflow on the burners, Extinguish the flame and leakage of gas will occur. Accumulate gas could get ignite.
  • ·         Never try to repair or adjust any part of the gas installation or allow untrained person to do so.
  • ·         Do not position shelf or cabinet above the stove.
  • ·        If your stove is near the window, do not use curtains as they may blow over the burner and can catch fire.

In case you suspect LPG Leakage: 
  • ·         Close burner knobs and cylinder valves and re-fix safety protection cap.
  • ·         Extinguish any open flame.
  • ·         Don’t light a match or bring in other ignited material.
  • ·         pen windows for free ventilation.
  • ·         Do not touch electrical switches.
  • ·         Do not temper with installation
  • ·         Immediately contact your distributor and the fire brigade.