Лабораторная работа 1. Изучение основных токсикометрических параметров химических веществ и определение их пороговых концентраций

Цель работы: изучить основные токсикометрические параметры и методы определения пороговых концентраций по влиянию веществ на органолептические свойства воды и научиться определять предельную концентрацию вещества в воде.

Приборы и материалы: колбы стеклянные (4−5шт), цилиндры стеклянные (4−5шт), стаканы лабораторные емкостью 500мл (4−5шт), толуол (или другое химическое вещество с характерным запахом).

Теоретическая часть Раздел токсикологии, в рамках которого совершенствуется методология и осуществляется оценка токсичности химических веществ, называется «токсикометрия» .

Табл. 1.1.

Результаты токсикометрических исследований в медицинской практике используют для разработки системы нормативных и правовых актов, обеспечивающих химическую безопасность населения; оценки риска действия ксенобиотиков в условиях производства, экологических и бытовых контактов с токсикантами; сравнительной оценки эффективности средств и методов обеспечения химической безопасности населения и т. д.

Основные токсикометрические параметры приведены в табл. 1.1.

Особенность гигиенического нормирования химических веществ в воде заключается в том, что при установлении ПДК учитывается несколько признаков вредности: органолептический, токсикологический и общесанитарный. Минимальная из двух (или трех) величин рекомендуется как ПДК с указанием лимитирующего признака вредности.

Для определения оптимального объема исследований служит схема последовательного (этапного) нормирования, состоящая из следующих этапов:

• 1. Классификация опасности веществ, загрязняющих воду, которая осуществляется по ряду критериев (табл. 1.2)
• 1.1. Основной критерий — соотношение между признаками вредности. Если пороговые концентрации по органолептическому (ПКорг.) или общесанитарному (ПКсан.) признаку вредности существенно ниже, чем ПКхр. по токсикологическому признаку вредности, вещество рассматривается как мало опасное (4-й класс) или умеренно опасное (3-й класс).
• 1.2. Второй критерий — абсолютная величина ПКхр: чем ниже величина ПКхр., тем опаснее вещество.
• 1.3. Третий критерий — соотношение DL50/ПДхр. — количественный критерий кумулятивных свойств веществ. Используется для уточнения 1—3 классов опасности, установленных согласно п. 1.1 и с учетом положения, согласно которому вещество тем более опасно, чем более выражена его способность к кумуляции.
• 1.4. Четвертый критерий — способность веществ вызывать отдаленные эффекты — обусловлен тем, что отдаленные эффекты следует рассматривать как более опасное, по сравнению с общетоксическим, действие. По этому критерию оцениваются вещества при уточнении 1—3 классов опасности.
• 1.5. Пятый критерий — стабильность вещества. С учетом стабильности, относительной токсичности и опасности вещества и продуктов его трансформации могут быть изменены класс опасности, величина норматива и рекомендации к методам контроля.

Таблица 1.2 Классификация опасности веществ при этапном обосновании ПДК веществ в воде

2. Схема последовательного обоснования ПДК веществ состоит из шести стадий, представленных в табл. 1.3.

Таблица 1.3 Схема обоснования ПДК веществ в воде

Экспериментальная часть.

Определение пороговых концентраций по влиянию веществ на органолептические свойства воды.

Органолептические свойства воды — воспринимаемая рецепторами человека совокупность показателей качества воды: запах, привкус, окраска, прозрачность (мутность), наличие пленок или пены на поверхности воды, посторонних включений, плавающих примесей, осадка. Многие вредные вещества способны изменять органолептические свойства воды, поэтому более чем для половины изученных веществ эти свойства были определяющими при установлении их ПДК в воде. Целью изучения влияния веществ на органолептические свойства воды является установление пороговых концентраций (ПКорг.). Оценка интенсивности изменений органолептических свойств осуществляется людьми (дегустаторами), предпочтительно специалистами, имеющими опыт в данной области, нежелательно участие курящих лиц.

В эксперименте используются только безопасные для здоровья человека концентрации, которые выбираются по литературным данным.

Последовательность проведения эксперимента При проведении исследований помещение должно быть хорошо проветрено, без посторонних запахов. Дегустаторы допускаются к оценке воды через 1,5—2 часа после приема пищи, воды.

Предварительно они должны быть ознакомлены с характером запаха и привкуса исследуемой воды. Характер запаха определяется при температуре 20 и 60 °C, привкуса — при 20 и 40 °C.

• 1. Для проведения эксперимента готовится исходный истинный раствор вещества, обладающий отчетливым запахом или привкусом. Ряд исследуемых образцов готовится путем последовательного разведения каждой пробы в 2 раза. Определение ведут в направлении от меньшей концентрации к наибольшей в ряду исследуемых проб, сопоставляя каждый образец с контрольной пробой. Опыты проводят в несколько серий с различными концентрациями вещества. Группа дегустаторов должна состоять не менее, чем из пяти-семи человек.
• 2. Для определения запаха воды используются широкогорлые с притертыми пробками колбы объемом 500 мл, в которые наливают по 200 мл исследуемого образца. В качестве контрольной используется колодезная, ключевая или дехлорированная водопроводная вода, не имеющая не свойственного ей запаха (привкуса).

Колбу с 200 мл исследуемого образца закрывают пробкой и перемешивают ее содержимое вращательными движениями, после чего колба открывается и дегустатор делает несколько глубоких вдохов, определяя характер и интенсивность запаха. Запах характеризуется качественно в зависимости от его вида, например, ароматический, нефтепродуктов, гнилостный, землистый и др.

Оценка запаха при 60 °C проводится следующим образом: горлышко колбы закрывается стеклом и колба подогревается на водяной бане до нужной температуры, после чего анализируется интенсивность запаха.

3. Для определения привкуса воды 10—15 мл исследуемой воды набирается в рот и задерживается на 3—5 сек (как, например, при дегустации вина), затем воду удаляют из полости рта. Качественно характеризуется вкус воды: соленый, кислый, горький, сладкий, или привкус: щелочной, терпкий, затхлый, металлический и т. д.

Интенсивность запаха (или привкуса) оценивается по соответствующей шкале (табл. 1.4).

Таблица 1.4. Шкала интенсивности запаха (привкуса)

Результаты обобщаются в виде сводной таблицы (пример — табл. 1.5). На основании исходных данных рассчитывают среднегеометрические концентрации, соответствующие 1 и 2 баллам. За пороговую концентрацию рекомендуется принимать нижнюю доверительную границу средней величины, которая обеспечивает 95%-ную достоверность.

Аналогичные расчеты применимы и для оценки влияния веществ на привкус воды.

Критерием гигиенического нормирования веществ является порог восприятия запаха (привкуса), соответствующий 1 баллу.

Таблица 1.5 Пример определения интенсивности запаха воды с различным содержанием в ней полихлорпинена.

• 4. Определение пороговых концентраций по влиянию на окраску, мутность воды проводится в столбе раствора высотой 10 и 20 см. Используются 4—5 цилиндров Генера, которые устанавливаются на белой бумаге при равномерном освещении.
• 5. Пороговая концентрация по пенообразованию определяется с помощью градуированных цилиндров емкостью 1000 мл с притертыми пробками. В них наливается по 500 мл исследуемого раствора и контрольная вода. В течение 15 секунд производится 15 умеренно резких опрокидывании цилиндров — сначала контрольных, а затем опытного — и отмечается интенсивность пенообразования. За пороговую принимается концентрация, при которой отсутствует стабильная крупнопузырчатая пена, а высота мелкопузырчатой у стенок цилиндра не превышает 1 мм.
• 6. Определение пороговых концентраций по посторонним включениям или плавающим примесям проводится в стакане объемом 500 мл, в который наливается 250 мл раствора, а в 4 других стакана — аналогичные растворы сравнения. Пороговой считается количество вещества, при котором не обнаруживается визуально ни одной видимой частицы в толще, на поверхности или на дне.

Наименьшая из пороговых концентраций по тому или иному органолептическому показателю принимается за пороговую по органолептическому признаку вредности.

Контрольные вопросы.

• 1. Что изучает токсикометрия?
• 2. Назовите основные токсикометрические параметры химических веществ?
• 3. По каким признакам вредности устанавливают ПДК химических веществ?
• 4. Критерии для классификации вредных веществ.
• 5. Этапы определения ПДК.
• 6. Что относится к органолептическим свойствам воды?
• 7. Как должны проводиться эксперименты по оценке органолептических показателей?
• 8. Как оцениваются пороговые концентрации вредных веществ: а) по запаху, б) по привкусу; в) по окраске и мутности; г) по пенообразованию; д) по посторонним включениям?
• 9. Как устанавливается пороговая концентрация по органолептическому признаку вредности?