3. Параметры и основные закономерности токсикометрии 3.1

3. Параметры и основные закономерности токсикометрии
3.1. Количественные оценки токсичности и опасности в
токсикометрии
Оценки токсичности должны иметь четкую количественную
интерпретацию, т. е. быть основанными на измерениях. Такие измерения
являются предметом токсикометрии. В
основе токсикометрических
исследований
находится изучение зависимости между количеством
ядовитого вещества, содержащимся в конкретной среде (субстрате) или
поступившим в организм, и реакцией последнего в виде острого, подострого,
хронического или смертельного отравления, а также в форме того или иного
отдаленного эффекта. При этом имеют значение не только собственно дозы,
но и пути поступления вещества в организм, продолжительность его
воздействия, состояние самого организма, условия окружающей среды.
Количество яда оценивается в единицах его массы, отнесенной
к единице массы или объема субстрата (мг/м3 воздуха, мг/л воды, мг
или г/кг воздушно-сухой почвы). Эти характеристики называются
концентрациями и обозначаются либо латинской буквой С, либо
русской К.
В токсикологии принято различать токсичность и опасность вещества.
Токсичность (вредность, ядовитость) характеризуется как мера
несовместимости вещества с жизнью или здоровьем, а о п а с н о с т ь - как
вероятность отравления этим веществом в реальных условиях его применения
или присутствия
Количество яда, поступившего в организм, соотносится с
массой его тела (мг/кг) и называется дозой вещества (Д или D).
Кроме того, концентрации вредных веществ могут выражаться в
процентах или частях на миллион (ррт).
В токсикометрических исследованиях устанавливаются как
минимум три количественные характеристики вещества:
пороговая доза (или концентрация), иначе называемая
порогом однократного воздействия; это наименьшее количество
вещества, вызывающее при однократном воздействии такие
изменения в организме, которые обнаруживаются при помощи
специальных биохимических или физиологических тестов при
отсутствии внешних признаков отравления у подопытного животного;
обозначаются символами Кмин (Сmin) или Дмин (Дmin) (минимальная
концентрация или доза);
то кси чес кая нес ме р тел ь н ая д оза (кон цен тр а ция),
которая вызывает видимые проявления отравления
без
смертельного исхода и обозначается символами ЕД или ЕК;
токсическая
смертельная
доза
(концен трация),
которая
вызывает
отравление,
заканчивающееся
смертью
подопытного животного, ЛК и ЛД, где Л - первая буква латинского
слова леталис, что означает смертельный. Кроме того, различают
понятие среднесмертельной и абсолютно смертельной доз
(концентраций).
Среднесмертельная
(абсолютно
смертельная) доза - наименьшее количество яда, вызывающее
гибель 50% (100 %) подопытных животных при определенном
способе введения (внутрь, на кожу и т.д.) в течение
двухнедельного срока наблюдения. Обозначается символом ЛД50
(ЛД100) выражается в мг/кг. Среднесмертельная (абсолютно
смертельная) концентрация – концентрация вызывающая
гибель 50% (100 %) подопытных животных при ингаляционном
воздействии, Обозначается символом ЛК50 (ЛК100) выражается в мг/м3
воздуха. Обратные им величины ЛК50-1 или ЛД50-1 рассматриваются в
качестве степени токсичности вещества .
Основными параметрами токсикометрии являются также
понятия порог (или лимит) вредного однократного (Lim a c ) и
вредного
хронического
(Lim хр )
воздействия,
т.
е.
минимальная концентрация (доза) вещества в окружающей среде,
при которой в организме возникают изменения, выходящие за
пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая
(временно компенсируемая) патология.
Предельно
допустимые
концентрации ПДК - это норматив количество вредного вещества в окружающей среде, отнесенное к массе или
объему ее конкретного компонента, которое при постоянном контакте или
при воздействии в определенный промежуток времени практически не
оказывает влияния на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных
последствий у его потомства.
ОБУВ - ориентировочный безопасный уровень воздействия,
или временно допустимые концентрации (ВДК), мг/м 3.
При авариях, нарушениях техники безопасности или регламентов
работы оборудования возможно резкое скачкообразное возрастание
содержания вредных веществ. При этом могут наступить острые отравления,
которые могут приводить к смертельному исходу, хотя и не сразу после
отравления (например, оксиды азота могут привести к такому исходу через
неделю или более после острого отравления).
Действие многих промышленных ядов связано с хроническим
отравлением, поскольку в обычных производственных условиях, как
правило, не создается концентраций, способных вызвать острое отравление.
Это относится, например, к соединениям свинца, марганца, парам ртути и др.
Но некоторые вещества (например, синильная кислота) вызывают только
острые отравления.
Поэтому для обоснования нормирования загрязняющих веществ в
окружающей среде необходимо устанавливать не одно, а два значения
пороговых концентраций: для однократного Кмин.остр и хронического
Кмин.хрон воздействия. Значения пороговых хронических концентраций
ниже, чем острых (однократных). Например, некоторое вещество может
вызвать заболевание при длительном воздействии в концентрации в
воздухе 0,05 мг/м 3, а острое отравление - при разовом воздействии в
концентрации 1,0 мг/м3.
Если значения таких показателей, как ЛК50 или ЛД50, характеризуют
токсичность вредных веществ (их несовместимость с жизнью и здоровьем),
то вероятность угрозы отравления (опасность) оценивается показателями
зона однократного острого (Z ОСТР ) и хронического (Z xpон ) действия и
зона (коэффициент) возможного ингаляционного отравления
(КВИО).
КВИО - характеризует эффективную токсичность вещества и
определяется как отношение его насыщающей концентрации в воздухе при
температуре 20 °С (К20) к среднесмертельной ЛК50:
КВИО = К20/ЛК50.
Величина Zостp характеризует диапазон концентраций между
среднесмертельной концентрацией ЛК50 и порогом однократного воздействия
Кмин. остр и определяется по формуле
zостр = ЛК50/Кмин
Величина Zxpoн характеризует опасность хронического поступления
(интоксикации): чем шире данная зона, тем выше опасность, поскольку при
этом возрастает угроза накопления (т. е. кумуляции) вещества в организме.
Эта величина определяется как отношение порога однократного воздействия
к порогу хронического воздействия .
Zxpoн= Кмин. остр./Кмин.хрон
Чем выше степень токсичности того или иного вещества, тем более
жесткие требования предъявляются при работе с ним или к его присутствию
в окружающей среде. Поэтому все токсичные вещества делят на группы
токсичности (их называют классами токсичности) (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Классификация вредных веществ по степени токсичности и опасности
Классы токсичности (опасности)
I
II
III
IV
Показатели
чрезвычайно
токсичные
высокотоксичные
умереннотоксичные
малотоксичные
ПДК вредных веществ в <0,1
0,1-1,0
1,1-10,0
>10,0
воздухе
рабочей
зоны,
мг/м3
ЛД50, мг/кг, при введении
внутрь
ЛД50, мг/кг, накожно
15-150
150-1500
>1500
<15
<100
100-500
501-2500 >2500
ЛК50, мг/л
<0,5
0,5-5,0
5,1-50
>50
ЛКмин, мг/л
<0,01
0,01-0,1
0,11-1,0
>1,0
Zостр
<6
6-18
18,1-54
>54
Zхрон
>10
10-5
4,9-2,5
<2,5
КВИО
>300
300-30
30-3
<3
 Первые четыре показателя характеризуют степень токсичности, а три
последних – степень опасности вещества.
Принадлежность вещества к тому или иному классу токсичности
(опасности) определяет правила техники безопасности и производственной
гигиены, а также специфику разработки нормативов его содержания в
окружающей среде.
3.2. Оценка опасности вредных веществ в водной среде.
Для оценки опасности вредных веществ при их поступлении в воду
используют совокупность иных специфических токсикометрических
характеристик, в зависимости, от значений которых конкретное вещество и
относят к тому или иному классу опасности. Основным показателем здесь
является подпороговая (максимальная недействующая) концентрация
МНК, мг/л, определяемая по санитарно-токсикологическим признакам при
поступлении вещества в организм с водой.
Под МНК понимают максимальную концентрацию вещества в воде,
которая при энтеральном и/или накожном воздействии на организм на
протяжении всей его жизни не оказывает прямого или опосредованного
(через внешнюю среду) неблагоприятного влияния на состояние здоровья
настоящего и будущих поколений. И в данном случае понятен экологический
смысл этого показателя - верхний предел толерантности организма.
Другим показателем является подпороговая (максимальная
недействующая) доза МНД:
МНД = МНК/20
Таким образом, подпороговая доза в 20 раз меньше, чем
соответствующая концентрация данного вещества в воде.
Наряду с раздражающим, токсическим или комплексным действием,
используемая вода может обладать свойствами, воспринимаемыми
рецепторами человека. Эти свойства воды - запах, привкус, окраска,
мутность, наличие пленок или пены на поверхности - называются
органолептическими.
Поэтому
оценивается
подпороговая
органолептическая концентрация ППКорл, определяемая в эксперименте
восприятием вещества органами чувств специально подобранных
испытателей.
Кроме названных к токсикометрическим характеристикам вредных
веществ в воде относятся:
пороговая концентрация,
не влияющая
на санитарные
характеристики воды в водном объекте, ПКсан;
пороговая доза по отдаленным эффектам ПДотд;
пороговая доза по общетоксическому действию ПДобщ.
Класс опасности вещества в воде устанавливается в четыре этапа,
причем на первых двух этапах чрезвычайно опасные вещества не
определяются. Для установления класса опасности используют различные
отношения между экспериментально установленными характеристиками
(табл.3.2).
Таблица 3.2
Последовательность установления класса опасности химического вещества в
воде и критерии классов опасности
ПоследоваКритерии
тельность
оценки
(этап
исследований)
1
МНК/ПКорл
МНК/ПКсан
2
МНК, мг/л
3
ЛД50/МНД
4
ПДотд/ПДобщ
чрезвычайно
опасные
I
0,001
106
1
Классы опасности
Высокоумеренно
опасные
опасные
II
III
1
1-10
1
1-10
0,001-0,1
0,1-10
106-105
105-104
Малоопасные
IV
10 и более
То же
…
104 и менее
3.3. Оценка опасности загрязняющих веществ в почве
Загрязнение почвы - это антропогенное изменение ее физических,
химических и биологических характеристик, вызывающее снижение
плодородия или опасность для здоровья населения, животных и
растительных организмов. Почва может загрязняться преимущественно
твердыми и жидкими отходами промышленных и сельскохозяйственных
предприятий, бытовыми отходами. К числу наиболее значимых
загрязняющих компонентов почвы принадлежат патогенные вирусы,
микроорганизмы (бактерии, грибы и др.), вызывающие заболевания человека
и животных. Химическое загрязнение почвы происходит в сельском
хозяйстве в результате применения пестицидов и удобрений, а на
территориях свалок - полигонов - вследствие накопления токсичных твердых
отходов.
Периодическое загрязнение почвы, способное переходить в
хроническое, возникает и при временном складировании твердых отходов на
территории предприятий. Вредные химические вещества, содержащиеся в
почве, непосредственно на человека не влияют, но могут поступать в
организм в основном через разные звенья пищевых цепей, а также в
результате загрязнения воздуха и воды.
Экспериментальными методами устанавливаются, в частности,
токсикометрические характеристики загрязняющих веществ в почве:
миграционный воздушный показатель вредности МА, мг/м3,
характеризующий переход веществ из пахотного слоя почвы в атмосферный
воздух;
транслокационный
показатель
вредности
ТВ,
мг/кг,
характеризующий переход химического вещества из пахотного слоя почвы
через корни в растение и накопление его в зеленой массе;
общесанитарный показатель вредности ОС, мг/кг, характеризующий
влияние химического вещества на способность почв к самоочищению и на
микрофлору почвы (на 1 кг воздушно-сухой почвы).