Токсикометрия. Установление основных параметров токсичности

Обновлено: 26.04.2024

Количественная характеристика токсичности веществ достаточно сложна и требует многостороннего подхода. Судить о ней приходится по результатам воздействия вещества на живой организм, для которого характерна индивидуальная реакция, индивидуальная вариабельность, поскольку в группе испытуемых животных всегда присутствуют более или менее восприимчивые к действию изучаемого токсина индивидуумы.

Токсикометрия - раздел токсикологии, изучающий зону и количество токсического действия ядовитых веществ. Поэтому дозы и концентрации ядовитых веществ принято подразделять в зависимости от степени выраженности вызываемого ими биологического эффекта.

Основные параметры и критерии токсичности веществ в токсикометрии:

1.Минимально действующая, или пороговая, доза (концентрация) ядовитого вещества - это такое его наименьшее количество, которое при однократном (остром) или многократном (хроническом) воздействии вызывает явные, но обратимые изменения жизнедеятельности. Их обозначают соответственно Lim_ac, Lim_ch.

2.Минимальная токсическая доза (концентрация) (LD₀, Cl₀) - максимально переносимая доза ядовитого вещества в мг/кг при однократном введении внутрь или подкожно, вызывающая токсический эффект без летального исхода, при этом отмечается выраженное отравление с комплексом характерных патологических сдвигов в организме.

3.Среднесмертельная (LD₅₀, Cl₅₀) или абсолютносмертельная доза (LD₁₀₀, Cl₁₀₀) (концентрация) -количества вещества, вызывающие гибель 50% или 100% особей при однократном введении токсического вещества внутрь или подкожно. Эти показатели используются в экспериментальных исследованиях. Принята следующая классификация веществ по признаку острой токсичности (LD₅₀ для крысы при пероральном введении, мг/кг):

• умеренно токсичные 50-500;

• практически нетоксичные 5000-15000;

• практически безвредные >15000.

4. Величина токсичности (Т) - рассчитывается применительно к сильным ядам, действующим ингаляционно, и определяется по модифицированной формуле Габера (1)

T = (1)

где C - концентрация, мг/л; t - экспозиция, время воздействия, мин; V - объем легочной вентиляции, л; g - масса тела, кг.

5.Токсичность (Т) вещества определяется величиной, обратной среднесмертельной дозе (концентрации): Т = 1 / LD₅₀ (Cl₅₀).

Показатель токсичности применяют в качестве меры несовместимости вещества с жизнью. Недостатком этой формулы является то, что она не учитывает возможность биотрансформации и детоксикации яда, а также возможности кумулятивного эффекта.

6.Коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО) (2)

КВИО = С 20град. по Цельсию / Cl , (2)

гдеС 20град по Цельсию -максимально достижимая концентрация вещества при 20 0 С; Cl (мин) - половинная смертельная концентрация при экспозиции 120 минут (распространенные в России условия опыта).

7.Зона острого токсического действия (Z_ас) (зона акута)также определяет опасность химического вещества. Является отношением величины концентрации, вызывающей гибель 50% животных, к минимальной пороговой дозе при однократном воздействии. Чем меньше этот показатель, тем более высокий класс опасности вещества, и чем более высокий показатель, тем меньше класс его опасности.

8.Зона хронического действия (Z_ch) -отношение величины пороговой дозы при однократном введении к многократной. Чем выше этот показатель, тем более опасно вещество при хроническом воздействии.

9.ПДК - предельно допустимая концентрация вещества в воздухе (мг/м 3 ), которая при ежедневном воздействии в течение сколь угодно длительного времени не вызывает токсических явлений у человека и животных в жизни настоящего и последующего поколений.

10. ОБУВ - ориентировочный безопасный уровень вещества в воздухе, мг/м 3 .

11.МДУ -максимально допустимые уровни содержания пестицидов в пищевых продуктах (мг/кг).

12. ДСД - допустимая суточная доза - ежедневное поступление вещества, не оказывающее негативного влияния на здоровье человека в течение всей жизни.

13.ДСП- допустимое суточное потребление - величина, рассчитываемая как произведение ДСД на среднюю величину массы тела (60 кг).

На жизнедеятельность человека оказывают влияние все виды загрязнений окружающей его среды и продуктов питания. Поэтому уровни загрязнений обязательно контролируются по предельно допустимым концентрациям (ПДК) предельно допустимых выбросов (ПДВ) и другим нормативам с целью предотвращения вредных воздействий на человека.

Воздействие вредных химических, физических, биологических факторов на биоценоз, т. е. качество окружающей среды, нормируется на государственном уровне. Предусмотрены предельно допустимые нормы антропогенного воздействия на окружающую среду, гарантирующие экологическую безопасность населения и сохранение генетического фонда. В основу нормативов качества окружающей среды положены три показателя, учитывающие:

ü медицинский уровень - угрозу здоровью человека;

ü технологический - способность к техническому и экономическому обеспечению выполнения установленных нормативов;

ü научно-технический - наличие и возможность средств контроля установленных норм.

К нормативам качества окружающей среды относятся:

ü предельно допустимые или временно согласованные нормы выбросов в атмосферу вредных веществ (ПДВ, ВСВ);

ü предельно допустимые или временно согласованные нормы сбросов в водоемы (ПДС, ВСС);

ü предельно допустимые нагрузки отходов производства на земли и почвы (ПДН) и др.;

ü предельно допустимые нормы и лимиты по изъятию и воспроизводству природных ресурсов исходя из необходимости поддержания равновесия в природной среде;

ü предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе, воде, почвах (ПДК), ориентировочно безопасные уровни воздействия их на людей (ОБУВ) или предельно допустимые дозы воздействия вредных веществ на людей (ПДД);

ü нормы предельно допустимого количества микроорганизмов и других биологических факторов в атмосфере, воде, почвах;

ü нормы предельно допустимых или ориентировочно допустимых уровней (ПДУ, ОДУ), предельно допустимых доз (ПДД) для шума, вибрации, электрических и электромагнитных полей и иных физических факторов, которые могут оказывать влияние на здоровье людей и их работоспособность;

ü нормы предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания, устанавливающие минимально допустимые дозы (МДД), которые безвредны для человека по каждому используемому химическому веществу и при их суммарном воздействии;

ü нормы предельно допустимого уровня или предельно допустимой дозы безопасного содержания радиоактивных веществ в окружающей среде и продуктах питания, а также ПДУ и ПДД радиационного облучения людей;

ü нормативы на санитарно-защитные зоны и полосы.

Лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) включает три характеристики загрязняющего вещества: относительная токсичность вещества, способность к аккумуляции, устойчивость.

1. Относительная токсичность вещества определяется как летальная концентрация вещества, приводящая к гибели 50% особей (ЛК₅₀) за определенный период воздействия (96-120 час). По этому показателю выделяются шесть групп веществ (табл. 1).

2. Способность к аккумуляции характеризуется коэффициентом аккумуляции (К_АК) - отношением концентрации вредного вещества в объекте или живом организме к концентрации этого же вещества в среде или в пище в равновесном состоянии (табл. 2).

Таблица 1 - Классификация веществ по показателю относительной токсичности

Груп-па	Токсичность	ЛК₅₀ за 96-120 час, мг/л	ПДК, мл/л	ЛК₅₀/ ПДК
Особо высокая			>100
Высокая	1,0-0,001	0,01-0,0001
Средняя	10-1,0	0,1-0,01	>50
Умеренная	100-10	10-1,0	>10
Малая	1000-100	200-10	>5
Очень малая	>1000	>200	≤5

Таблица 2 - Классификация веществ по способности к аккумуляции

Группа	Аккумуляция	К_АК = Концентрация вещества в организме ∕ Концентрация вещества в среде
Сверхвысокая	>1000
Выраженная (высокая)	1000-201
Умеренная	200-51
Слабовыраженная	50-1,1
Отсутствует	1,0 и

3. Устойчивость к распаду - характеризуется временем снижения концентрации вещества в 20 раз - τ₉₅, сутки (табл. 3).

4. На основании степени токсичности загрязнителя, его аккумулятивности и стабильности выделяются четыре класса опасности (табл. 4).

Таблица 3 - Классификация веществ по устойчивости к распаду

Основные параметры токсикометрии.

Ксенобиотики при воздействии на организм в определенных дозах проявляют токсичность - внутренне присущую химическому веществу способность оказывать вредное действие, которое проявляется только при взаимодействии с живыми организмами. Токсичность- понятие количественное, при этом измерению подлежат биологический эффект, формирующийся в результате действия яда, и доза (концентрация), в которой он вызывает повреждения различной степени. Наиболее объективна оценка токсичности по смертельному эффекту. Токсичность зависит от пути проникновения ядов в организм, возраста, пола, вида, условий его обитания и других факторов. Разработка методов измерения токсичности входит в задачи целого раздела токсикологии- токсикометрии. Токсикометрия представляет собой совокупность, систему принципов, методов и приемов оценки токсичности и опасности химических веществ. При этом под опасностью понимают вероятность проявления химическим веществом своих токсических свойств в определенных условиях.

Степень опасности любого вещества определяет его доза, которую определяют опытным путем на лабораторных животных.

Основными параметрами токсикометрии являются:

Доза Lim ac - это минимальная пороговая доза токсического вещества, выраженная в мг/кг при однократном введении внутрь, внутрибрюшинно, подкожно или внутримышечно, вызывающая у животных нарушения жизнедеятельности организма, выходящие за пределы приспособительных физиологических реакций, т.е. порог однократного (острого) действия. Это наименьшее количество вещества, вызывающее изменения в организме.

ЛД₀ - максимально переносимая доза ядовитого вещества, выраженная в мг/кг, при однократном оральном, подкожном или внутрибрюшинном введении вызывающая токсический эффект без летального исхода в течение двух недель.

ЛД₅₀ - это среднесмертельная доза ядовитого вещества в мг/кг, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при однократном, определенном способе введения (внутрь, под кожу и т.д. кроме ингаляции) в течение двух недель последующего наблюдения.

ЛД₁₀₀ - абсолютно смертельная доза в мг/кг, вызывающая гибель всех животных при однократном оральном, внутрибрюшинном или подкожном введении при наблюдении в течение двух недель.

CL₅₀ и CL₁₀₀ - это концентрация токсических веществ в воздухе, выраженная в мг/м 3 , вызывающая гибель соответственно 50% и 100% подопытных животных при температуре +20 0 С и экспозиции 2 часа при ингаляционном воздействии.

ПДК - это предельно допустимая концентрация вещества в воздухе, воде, почве выраженная в мг/м 3 , мг/л, мг/кг не вызывающая токсических явлений у подопытных животных, т.е. не влияют отравляюще на здоровых животных и человека. Определяется экспериментально.

МДУ - максимально допустимый уровень ядовитых веществ в продуктах питания и кормах, выраженный в мг/кг, который при поступлении в организм на протяжении жизни не вызывает патологического процесса.

Время ожидания (срок ожидания) - это время, в течение которого пестицид распадается во внешней среде или в организме до ПДК или МДУ, то есть время между последней обработкой пестицидом и уборкой урожая или обработкой животных и убоем на мясо или употреблением молока в пищу людям.

Классификация ядовитых веществ:

По происхождению: эндогенные и экзогенные.

Эндогенные - яды, которые образуются в организме, как в норме, так и при патологиях (индол, скатол, кетоновые тела) что иногда приводит к аутоинтоксикации и к токсикологии имеет лишь косвенное отношение.

Экзогенные или ксенобиотики - яды, поступающие в организм человека и животных из вне.

Их подразделяют на:

1. Минеральные (соединения тяжелых металлов, мышьяка, фтора).

2. Растительные (алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, смолистые вещества, органические кислоты).

3. Животные (яды змей, пауков, насекомых).

4. Грибковые (афлотоксины, фузариотоксины).

5. Микробные (ботулотоксин).

6. Синтетические (фосфор- и хлорорганические соединения, карбаматы).

Классификация отравлений как заболеваний химической этиологии имеет в своей основе три ведущих принципа: этиопатогенетический, клинический и нозологический.

Этиопатогенетический

По причине развития: случайные (поедание токсичного корма, собственно ядов, аварии на химических производствах) и преднамеренные (с целью убийства, с целью вызвать беспомощное состояние).

По условиям или месту развития: ятрогенные (передозировка лекарственных веществ).

По пути поступления яда: пероральные, парентеральные и т.д.

По происхождению яда: животного, минерального, синтетического и др.

Токсикометрия, общие понятия

Под токсикометрией понимается определение зоны токсического действия изучаемого вещества. Основные задачи токсикометрии: 1) оценка токсичности и опасности химических соединений; 2) токсикологическая оценка технологических процессов. Значение токсикометрии состоит в том, что она позволяет: 1) дать рекомендации по изменению производства с целью уменьшения и исключения из технологического цикла вредных выделяемых в окружающую среду продуктов; 2) сформулировать медико-технические требования к планированию производственных помещений, аппаратуре, санитарио-техническому оборудованию, в том числе очистному, а также к индивидуальным средствам защиты.

Одним из основных параметров токсикометрии является определение ПДК — предельно допустимых концентраций веществ в различных средах или продуктах питания. ПДК — это количество вредного вещества при постоянном, периодическом или однократном воздействии на человека, не вызывающее отклонений в состоянии его здоровья и не вызывающее негативных последствий у его потомства. ПДК являются нормативами, которые устанавливаются в законодательном порядке. В последнее время при определении ПДК учитывается не только влияние опасных веществ на здоровье человека, но и их воздействие на диких животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом. Исследования последнего времени выявили отсутствие ПДК для ионизирующей радиации и канцерогенов. Любое превышение ими привычных природных фонов опасно для живых организмов, прежде всего генетически, в цени поколений. Для каждого токсического вещества устанавливается два норматива ПДК: ПДК_м.р.— максимальная разовая и ПДК_с.с. — среднесуточная. Первый норматив необходим для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, раздражение слизистых и т. д.) при кратковременном воздействии вещества — в течение 20—30 минут. Второй используется с целью предупреждения общетоксического, канцерогенного и других действий веществ и является усредненной концентрацией за 24 часа экспозиции. Необходимо отметить, что существует раздельное нормирование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосфере населенных пунктов. Часто ПДК, исходя из экономических интересов, завышаются по сравнению с величинами, обоснованными токсикологами, что угрожает здоровью людей и состоянию биоты. ПДК рассчитаны на практически здорового человека среднего возраста. Более чувствительные к вредным веществам лица (беременные женщины, дети, старики, люди с ослабленным здоровьем) могут подвергаться риску для здоровья и при соблюдении ПДК. Кроме того, ПДК учитывают воздействие только одного отдельно взятого вещества, а не нескольких, действующих, в условиях производств, как правило, одновременно и комплексно. ПДК устанавливается на основании учета нескольких критериев: органолептического, общесанитарного, санитарно-токсикологического и др. При этом выделяется лимитирующий признак вредности — это один из признаков вредности вещества, определяющий его преимущественное негативное действие при наименьшей концентрации.

Основанием для установления ПДК является порог вредного действия вещества — это минимальная концентрация (доза) вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических адаптивных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.

Основные токсикологические характеристики. Степень токсичности вещества измеряется его абсолютным количеством (дозой), вызывающим определенный биологический эффект, те или иные патологические изменения в организме. Из двух веществ более токсическим является то, которое вызывает одинаковые патологические проявления в меньшей дозе (или концентрации).

Неблагоприятный эффект воздействия различных доз и концентраций может проявляться в форме гибели организма или его функциональных изменениях. В первом случае говорят о летальных (смертельных) концентрациях (ЛК или СL) или дозах (ЛД или DL), во втором - действующих , пороговых или недействующих концентрациях (дозах).

Существуют следующие дозы (концентрации) вредных веществ:

Минимальная смертельная доза (концентрация) вещества ЛДmin - ЛКmin - наименьшее количество (концентрация) вещества, уже способное вызвать гибель отдельных животных;

Максимальная (абсолютно смертельная) или стопроцентная доза (концентрация) ЛДmах (ЛД₁₀₀), ЛКmах (ЛК₁₀₀) - наименьшее количество (концентрация) вещества, которое вызывает гибель всех подопытных животных.

Средпесмертельная (или абсолютно смертельная) доза при введении в желудок ЛД_50ж -количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 или 100% животных соответственно при однократном введении в желудок.

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) дот при нанесении на кожу ЛД_50к -количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 или 100% животных соответственно при однократном нанесении на кожу.

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) концентрация вещества в воздухе ЛД₅₀ - концентрация вредного вещества, вызывающего гибель 50 или 100% животных соответственно при ингаляционном воздействии в течении 2-4 часов.

Порог вредного действия (однократного Lim_ас и хронического Lim_ch - это минимальная концентрация (доза) вещества в объекте окружающей среды, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, т.е. скрытая (временно компенсированная) патология.

Порог специфического (избирательного) действия Lim_sp - минимальная концентрация (доза), вызывающая изменения биологических функций отдельных органов и систем организма, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций.

7. Кадмий, влияние на флору, фауну и организм человека.

Кадмий воздействует на человека при проведении сварочных работ и в ходе других производственных процессов. В настоящее время кадмий рассматривается как один из опаснейших экотоксикантов.

Cd представляет собой серебристый, кристаллический металл, напоминающий цинк. Валентность кадмия в его кислородных соединениях: +1, +2. Чаще металл образует двухвалентные соединения, включая оксиды, гидроксиды, сульфиды, селениды, теллуриды, галлиды. В водных растворах образует с галлидами комплексные анионы.

Металл широко распространен в окружающей среде. Он встречается в природе в форме редких минералов гринокит (CdS) и отавит (CdCO₄). Оба соединения обнаруживаются в цинковых и цинково-свинцовых рудах. Потребление кадмия и загрязнение им почвы, воды и воздуха в результате производственной деятельности неуклонно возрастает. Источниками большинства антропогенных загрязнений являются: выброс кадмия в сточные воды, производство и использование фосфатных удобрений, сжигание отходов, угля бензина и т.д. Однако больше всего в окружающую среду кадмий поступает в виде побочного продукта при выплавке и электролитической очистке Zn.

Производства и процессы опасные в плане воздействия кадмия: производство (выплавка) кадмия; выплавка цинка и свинца; электроанодирование металлов; изготовление кадмиево-никилиевых батарей, переплавка анодированных кадмием металлов, производство сплавов (с медью, серебром); производство стабилизаторов пластмасс; производство красителей; ювелирное производство; электронная промышленность.

Кадмий относится к числу высокотоксичных металлов. Он действует на самые разные органы и системы. Металл обладает очень высокой кумулятивной способностью. Пары кадмия, образуемые при плавлении, являются чрезвычайно опасными и представляют собой основную причину острых смертельных интоксикаций металлами. Установленные и подозреваемые эффекты кадмия (от гипертонии до канцерогенеза) наряду с его широким и все возрастающим использованием и накоплением в окружающей среде заставляют предположить, что этот металл представляет наивысшую угрозу человечеству, как экополлютант.

В большинстве стран отсутствует регламент на содержание Сd в пищевых продуктах. ВОЗ рекомендует максимально допустимую дозу металла, поступающую с водой и пищей до 400-500 мкг/неделю, в качестве максимально допустимого уровня заражения воздуха концентрацию 10 мкг/м 3 .

Абсорбция кадмия в первую очередь зависит от пути поступления, а затем уже от строения соединения. Большинство солей кадмия плохо абсорбируются в желудочно-кишечном тракте. По расчетам лишь около 5% вещества, попавшего в желудочно-кишечный тракт, всасывается в кровь, хотя ряд факторов, таких как характер пищи и железодефицитная анемия, могут усиливать поступление вещества. Время прохождения металла по желудочно-кишечному тракту достаточно продолжительно, вероятно, вследствие захвата его клетками слизистой оболочки.

Поступивший в кровь кадмий быстро связывается эритроцитами и альбуминами плазмы. Связавшийся с плазмой металл быстро переходит в различные ткани и органы, преимущественно печень и почки (до 50% поступившего в организм Сd).

Кадмий очень медленно выводится из организма. Период его полувыведения из организма человека составляет по современным оценкам 25-30 лет. Первоначально Сd в неизмененном состоянии выделяется через почки.

Кадмий и его соединения представляют реальную опасность, как при остром, так и хроническом воздействии.

Острая интоксикация может развиться как при ингаляционном, так и алиментарном поступлении Сd в организм. Хроническое поражение людей зараженной Сd водой, которую использовали для ирригации рисовых полей, проявлялось, в частности, в форме болезни Итай-итай.

Проявления хронического воздействия кадмия наиболее отчетливо прослеживаются со стороны дыхательной системы и почек. Поражение легких возникает исключительно при ингаляционном способе воздействия, в то время как почки страдают при поступлении кадмия в организм всеми возможными способами. Другими эффектами хронического действия металла являются поражения опорно-двигательного аппарата, нарушение функций сердечно-сосудистой системы. Иммуносупрессивное действие кадмия может быть причиной канцерогенеза, встречающегося у работников, контактирующих с металлом.

Основы токсикометрии

Оценки токсичности и опасности вредных веществ. Изучение любого вредного вещества предусматривает установление количественных показателей токсичности и опасности его, т. е. показателей токсикометрии.

Токсикометрия - это совокупность методов и приемов исследований для количественной оценки токсичности и опасности ядов.

Токсический эффект при действии разных доз и концентраций вредных веществ может проявиться в виде нарушений отдельных или многих функций или деятельности всего организма, вплоть до его гибели.

Наиболее статистически значимы в характеристике токсичности ядов по сметельному эффекту средняя смертельная концентрация у воздухе (CL50) и средняя смертельная доза (DL50) при введении в желудок или другими путями.

Средняя смертельная концентрация вредного вещества в воздухе - это концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух-, четырехчасовом ингаляционном воздействии, средняя смертельная доза при введении в желудок - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок.

Величины средних смертельных концентраций и доз, установленные непосредственно в эксперименте, рассматриваются как показатели абсолютной токсичности вредных веществ.

Токсичность ядов тем больше, чем меньше величины CL50 и DL50, т. е. токсичность равна 1/CL50 или 1/DL50.

В оценке промышленных ядов важным является не только установление верхних показателей токсичности, т. е. смертельных концентраций и доз, являющихся крайними формами воздействия вещества. Неменьшее значение имеет установление порога вредного действия (однократного и хронического), а также порога специфического действия.

Порога вредного действия (однократного и хронического) - это минимальная концентрация (доза) вещества в объекте окружающей среды, при воздействии которой в организме (при конкретных условиях поступления веществ и стандартной статистической группе животных) возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций или скрытая (временно компенсированная) патолология.

Порог однократного действия обозначается символом Limac, порог хронического действия - Limch.

Порог специфического (избирательного) действия - минимальная концентрация (доза), вызывающая изменение биологических функций отдельных органов и систем организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций, обозначается символом Limsp.

Для установления порога однократного действия проводится серия острых опытов на лабораторных животных с применением разных доз и концентраций изучаемого вещества. При этом устанавливают ту минимальную концентрацию (дозу), при воздействии которой в организме опытной группы животных возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций или скрытая патология. Для этого обычно используют интегральные показатели интоксикаций - показатели, характеризующие изменение общего состояния организма, подвергнутого токсическому воздействию (например, масса тела, температура тела).

Установление порога хронического действия осуществляется в хронических опытах на животных (в течение 4 мес) при разных уровнях воздействия вредного вещества. Во время эксперимента проводится всестороннее изучение действия вещества на организм, выявление наиболее чувствительных к нему органов и систем, функциональных и морфологических изменений в них.

Если известны механизмы токсического действия вредного вещества, то устанавливают порог специфического действия. Для этого в эксперименте на лабораторных животных используют специфические показатели токсического действия вещества, например определение активности фермента холинэстеразы при действии фосфорорганических веществ.

Определение средних смертельных концентраций и доз, порогов вредного действия необходимо также для оценки опасности вредных веществ, установления возможности острых и хронических отравлений на производстве, определения безопасных концентраций расчетными методами.

Опасность вещества - это вероятность возникновения вредных для здоровья эффектов в реальных условиях производства или применения химических веществ.

Различают 2 группы количественных показателей опасности:

1) потенциальной вазможности поступления вредных веществ в организм (критерии потенциальной опасности).

2) компенсаторных свойств организма по отношению к данному яду (критерии реальной опасности).

К потенциальным показателям опасности относится, например коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) - отношение максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20 ºС (C 20 ) к средней смертельной концентрации вещества для мышей (при 2-часовой экспозиции и 2-недельном сроке наблюдения).

Анализ оценки опасности различных промышленных ядов по величине КВИО показывает, что в ряде случаев малотоксичное, но высоколетучее вещество в условиях производства может оказаться более опасным в развитии острого отравления, чем, высокотоксичное, но малолетучее соединение.

Так, например, ацетальдегид, обладая умеренной токсичностью (CL50 = 21800 мг/м 3 ), является высоколетучим (С 20 = 182*10 4 мг/м 3 ) и по величине КВИО относится к высокоопасным веществам (КВИО = 82). В то же время бензальхлорид, являясь чрезвычайно токсичным (CL50 = 400 мг/м 3 ), но имея низкую летучесть (С 20 = 1100 мг/м 3 ), оказывается веществом малоопасным (КВИО = 2,7). О реальной опасности развития острого отравления можно судить также по величине зоны острого действия.

Зона острого действия (Zас) - это отношение средней концентрации (дозы) к пороговой концентрации (дозе) при однократном воздействии. Она является интегральным показателем компенсаторных свойств организма, его способности к обезвреживанию и выведению яда из организма и компенсации поврежденных функций.

Величина Zас обратно пропорциональна опасности ядов при однократном воздействии, т. е. чем меньше её количественная характеристика, тем больше возможность развития острого отравления.

При сравнительной токсикологической оценке промышленных ядов нельзя исходить только из результатов острых экспериментов, так как при хроническом воздействии некоторых вредных веществ интоксикации имеют иной патогенез, нежели патогенез острой интоксикации. Часто промышленные яды, обладающие низкой токсичностью в остром опыте, при хроническом воздействии в малых концентрациях оказываются высокоопасными.

Классическими примерами таких ядов являются свинец, марганец, ртуть и другие тяжелые металлы; среди органических ядов - бензол, тринитротолуол и многие другие соединения.

Известно, что одним из ведущих факторов, обусловливающих развитие хронических отравлений, являются процессы кумуляции.

Различают материальную (накопление самого яда в организме) и функциональную (накопление эффекта при повторном воздействии вещества) кумуляцию.

Количественная оценка кумулятивных свойств вредных веществ в промышленной токсикологии осуществляется по величине коэффициента кумуляции.

Коэффициент кумуляции - отношение величины суммарной дозы яда, вызывающей определенный эффект (чаще смертельный) у 50% подопытных животных при многократном пробном введении, к величине дозы, вызывающей тот же эффект при однократном воздействии. Необходимо отметить, что этот коэффициент - величина, обратная интенсивности кумуляции: чем она меньше, тем кумуляция больше.

Степень кумулятивных свойств вредного вещества характеризует реальную опасность развития хронической интоксикации, и поэтому коэффициент кумуляции должен учитываться при гигиенической регламентации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Другим показателем реальной опасности развития хронической интоксикации является величина зоны хронического действия и величина зоны биологического действия.

3она хронического действия (Zch) - отношение пороговой концентрации (дозы) при однократном воздействии к пороговой концентрации (дозе) при хроническом воздействии.

3она биологического действия (Zbef) - отношение средней смертельной кондентрации (дозы) к пороговой концентрации (дозе) при хроническом воздействии.

Величина зоны хронического действия используется для характеристики опасности яда при хроническом воздействии. Опасность хронического отравления прямо пропорциональна величине зоны хронического действия, т. е. чем зона хронического действия шире, тем больше опасность хронической интоксикации, и наоборот.

Таблица 13. Классификация вредных веществ по степени воздействия на организм.

2.2. Параметры и основные закономерности токсикометрии

Изучение любых вредных веществ предусматривает установление количественных показателей токсичности и опасности его, т. е. параметров токсикометрии.

ТОКСИКОМЕТРИЯ - совокупность методов и приемов исследований для количественной оценки токсичности и опасности ядов.

ОПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВА - это вероятность возникновения неблагоприятных для здоровья эффектов в реальных условиях производства или применения химических соединений.

ТОКСИЧНОСТЬ - способность некоторых химических соединений и веществ биологической природы оказывать вредное действие на организм человека, животных и растений.

Токсикометрия токсичных соединений включает большой объем исследований, обязательными из которых являются установление смертельных исходов, выявление и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожно-раздражающего, резорбтивного, сенсибилизирующего действия, хронического воздействия на организм с учетом отдаленных эффектов.

Параметры (критерии) токсикометрии, которые определяются непосредственно в эксперименте, называются экспериментальными, или первичными. В качестве экспериментальных параметров используются следующие.

CL₅₀ - концентрация средняя смертельная - вызывает гибель 50 % подопытных животных (мыши, крысы) при ингаляционном воздействии в течение соответственно 2 и 4 ч и последующем 14-дневном сроке наблюдения (мг/м 3 , мг/л).

DL₅₀ - доза средняя смертельная - вызывает гибель 50 % подопытных животных при однократном введении в желудок, брюшную полость с последующим 14-дневным сроком наблюдения (мг/кг).

DL₀(CL₀) - доза (концентрация) максимально переносимая - наибольшее количество вредного вещества, введение которого в организм не вызывает гибели животных.

DL₁₀₀(CL₁₀₀) - доза (концентрация) абсолютно смертельная - наименьшее количество вредного вещества, вызывающее гибель 100 % подопытных животных.

Lim_ac _int - порог острого интегрального действия - минимальная доза (концентрация), вызывающая изменения биологических показателей на уровне целостного организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций.

Lim _ac _sp - порог острого избирательного (специфического) действия - минимальная доза (концентрация), вызывающая изменения биологических функций отдельных органов и систем организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций.

Lim_ch _int - порог общетоксического хронического действия - минимальная доза (концентрация) вещества, при воздействии которой в течение 4ч по пять раз в неделю на протяжении не менее 4 месяцев возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.

Lim _ch _sp - порог отдаленных эффектов - минимальная доза (концентрация) вещества, вызывающая изменения биологических функций отдельных органов и систем организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций в условиях хронического воздействия.

Порог хронического действия служит наиболее важным параметром токсикометрии, позволяющим обосновать гигиенический регламент.

Наиболее статистически значимы в характеристике токсичности ядов по смертельному эффекту CL₅₀и DL₅₀.

Степень токсичности - величина, обратная средней смертельной дозе (концентрации).

Одним из ведущих факторов, обусловливающих развитие хронического отравления, является процесс кумуляции.

Коэффициент кумуляции - отношение суммарной дозы яда, вызывающей смертельный эффект у 50 % подопытных животных при многократном дробном введении, к величине дозы, вызывающей тот же эффект при однократном введении:

где DL_{50 (}_n₎ - суммарная средняя смертельная доза приn-кратном воздействии.

Этот коэффициент - величина, обратная интенсивности кумуляции. Величина коэффициента кумуляции менее 1 свидетельствует о способности вещества к сверхкумуляции; от 1 до 3 - о выраженной, от 3 до 5 - о средней, более 5 - о слабой способности к кумуляции.

Читайте также: