Токсикометрия. 
Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности

Параметры токсичности и опасности вредных химических веществ

Количественной оценкой токсичности и опасности ядов занимается раздел токсикологии, именуемый токсикометрией (в дословном переводе с греческого — измерение токсичности). Используя определенные качественные и количественные критерии, токсикометрия позволяет осуществлять целенаправленный отбор менее токсических и опасных веществ на стадии синтеза новых соединений и композиций для последующего внедрения их в сфере производства и быта.

Токсикометрия химических соединений включает большой диапазон исследований и оценок, обязательными среди которых являются установление смертельных и пороговых доз в остром опыте, выявление и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожно-раздражающего, кожно-резорбтивного, сенсибилизирующего действия, хронического воздействия на организм для установления пороговых концентраций. Особое значение приобретают исследования отдаленных эффектов онкогенного, мутагенного и нейротоксического воздействия на репродуктивную функцию и сердечно-сосудистую систему, а также критерии оценки таксико­кинетических и метаболических эффектов.

Токсикометрия предусматривает определение в эксперимент параметров (показателей), характеризующих токсичность химических веществ на разных уровнях воздействия и опасность возникновения отравления в тех или иных условиях воздействия вредных веществ на организм (см. табл. 6.3).

На практике установление параметров токсичности и опасности химических соединений осуществляется моделированием интоксикаций в острых, подострых и хронических экспериментах на лабораторных животных (крысах, мышах, кроликах).

Хронические эксперименты на животных являются основой гигиенического нормирования химических веществ в различных средах. В хроническом эксперименте устанавливается порог общетоксического и специфического (если оно обнаружено) действия, изучается механизм (патогенез) интоксикации. Данные хронического эксперимента экстраполируются (переносятся) непосредственно на человека и в дальнейшем уточняются наблюдением за здоровьем людей. Длительность хронического эксперимента составляет от 4−6 мес. при нормировании вредных веществ в воздухе рабочей зоны и в атмосфере до 10−12 мес. при установлении ПДК в пищевых продуктах и воде.

Эксперименты по изучению отдаленных последствий воздействия химических веществ могут продолжаться в течение всей жизни лабораторных животных.

Неблагоприятный эффект воздействия различных доз и концентраций может проявляться в форме гибели организма или функциональных изменений. В первом случае говорят о (смертельных) концентрациях (ЛК, или CL) или дозах (ЛД, DL), во втором — действующих, пороговых концентрациях (дозах).

Доза выражается в единицах массы или объема вредного вещества на единицу массы животного (мг/кг). Концентрация воздействующего вещества выражается обычно в следующих единицах: Мг/м, мг/л, мг/см 3, %, в частях на миллион (ppm).

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) доза при введении в желудок ЛД50ж — количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 или 100% животных соответственно при однократном введении в желудок.

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) доза при нанесении на кожу Лдsок — количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 или 100% животных соответственно при однократном нанесении на кожу.

Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) концентрация вещества в воздухе ЛК50 — концентрация вещества, вызывающая гибель 50 или 100% испытуемых животных соответственно * при ингаляционном воздействии в течение 2−4 ч.

В токсикологической практике для оценки токсичности различных радионуклидов определяют летальные дозы (абсолютно летальную, минимально летальную и дозу, вызывающую гибель 50%.

Особенности обмена и депонирования радионуклидов в органах и тканях оценивают в единицах кБк/г, что отражает удельную радиоактивность массовой доли того или иного органа, подвергающегося воздействию. При этом необходимо иметь в виду различную радиочувствительность органов и тканей к облучению и разную скорость восстановительных процессов в них.

Опасность веществ устанавливается не только по показателям острой токсичности. Учитывается также степень опасности хронических отравлений по так называемым зонам острого и хронического действия. Для определения ранних функциональных изменений в биологических организмах определяют действующие дозы и концентрации, которые вызывают признаки интоксикации организма, а также пороговые и недействующие величины. Под термином порагавость понимают статистически достоверные изменения в организме, выходящие за пределы гомеостаза. Определение по­ рогов острого и хронического действия позволяет установить зоны острого и хронического действия и подойти к обоснованию пре­ дельно допустимых концентраций. Связь между величинами, характеризующими возможность отравления, приведена на рис. 6.4.

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

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

Большое значение имеет выявление опасности веществ по показателям избирательности вызываемого эффекта: аллергенного, раздражающего и т. д. Соответствующие зоны специфического действия Z, P определяются отношением порога острого действия по интегральным показателям к соответствующему порогу специфического действия Lim, P.

Более полно характеризовать степень отравления живых организмов позволяют и другие показатели, приведенные в табл. 6.3.

Зона острого действия Zac соответствует изменению биологических показателей, выходящих за рамки приспособительных физиологических реакций, на уровне целостного организма.

Зона острого действия показывает диапазон концентраций (от начальных до крайних), оказывающих действие на организм при однократном поступлении. Чем меньше Zac и ниже порог, тем больше опасность острого отравления, тем опаснее вещество, так как. даже небольшое превышение пороговой концентрации может вызывать смертельный исход.

Зона хронического действия Zch показывает, насколько велик разрыв между концентрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при однократном и длительном поступлении в организм.

Чем шире Z" h, тем опаснее вещество.

Зона специфического действия, превышающая единицу, свидетельствует об избирательном действии химического вещества на изучаемую функцию. Величина Z, P позволяет определить степень опасности вещества в развитии отдаленного эффекта.

Помимо непосредственного установления указанных параметров токсичности рассчитывается такой показатель опасности развития острого отравления как коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО), который представляет собой отношение насыщающей концентрации вещества при 20 ос к среднесмертельной концентрации.

Таким образом, КВИО объединяет два важнейших показателя опасности острого отравления: летучесть вещества и дозу, вызывающую наибольший биологический эффект, т. е. гибель организма. Чем больше величина КВИО и уже зона острого действия, тем опаснее вещество (см. табл. 6.3).

Порог хронического действия является базовым параметром токсикометрии, на основе которого рассчитываются коэффициенты запаса К, и ПДК. При установлении значения ПДК необходимо уменьшить заведомо токсическую концентрацию. Это обусловлено К" который устанавливается для каждого вещества с учетом количественных и качественных особенностей его действия. Коэффициент запаса принимается тем больше, чем выше кумулятивные, кожно-резорбтивные, сенсибилизирующие свойства токсического вещества. Численно он обычно принимается 3 < К, <20. Величина К, возрастает при наличии специфического отдаленного действия токсического вещества. В этом случае К, определяется, исходя из величины зоны специфического действия (табл. 6.5).

ПДК вредного вещества во внешней среде — это такая концентрация, при воздействии которой на организм человека периодически или в течение всей жизни не возникает соматических или психических заболеваний (в том числе скрытых) или изменений состояния здоровья, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, обнаруживаемых современными методами исследования, в настоящее время или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Для веществ, на которые ПДК не установлены, временно устанавливают ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и оговаривают условия их применения в каждом отдельном случае. Помимо этого для санитарной оценки воздушной среды может использоваться показатель ВДК — временно допустимая концентрация вещества, устанавливаемая на 2−3 года.

На основании сопоставления установленных параметров токсичности и опасности с нормами ГОСТ 12.1.007−76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» определяется класс опасности химического соединения (табл. 6.6).

Разработанные таким образом ПДК после утверждения Министерством здравоохранения РФ включаются в межгосударственные стандарты, нормы и правила, другие нормативно-технические документы и служат юридической основой для осуществления текущего и предупредительного государственного санитарного надзора.