Оценка вредных веществ

Способность химических веществ вызывать нарушение жизнедеятельности организма (отравление) называется токсичностью. Токсичность (вредность, ядовитость) характеризуется как мера несовместимости вещества с жизнью или здоровьем, а опасность — как вероятность отравления этим веществом в реальных условиях его применения или присутствия [13].

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 поступившем 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, отнесенных 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.

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 (ppm).

Устанавливаются три количественных характеристики веществ:

1. 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 К_мии(С_мин) или Д_мин (D_мин) (минимальная концентрация или доза);

2. токсическая несмертельная доза (концентрация),. которая вызывает видимые проявления отравления без смертельного исхода и обозначается символами ЕД или ЕК;

3. токсическая смертельная доза (концентрация), которая вызывает отравление, заканчивающееся смертью подопытного животного; обозначается символами ЛК и ЛД, где Л—первая буква латинского слова леталис, что означает смертельный.

Токсикометрические исследования проводятся на группах животных.

Наиболее объективную оценку токсичности исследуемого вещества, приемлемую для сравнения разных дает та доза (концентрация), которая вызывает гибель половины (50%) всех подопытных организмов, т. е. ЛК₅₀ или ЛД₅₀. Обратные им величины ЛК₅₀^-1 и ЛД₅₀^-1 рассматриваются в качестве степени токсичности вещества.

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. 5.1). Чем меньше значения устанавливаемых в эксперименте токсических доз (концентраций вещества), тем более ядовитым, т. е. токсичным или опасным оно является.

Классификация вредных веществ по степени токсичности и опасности.

Таблица 5.1.

* Первые четыре показателя характеризуют степень токсичности, а три последние – степень опасности вещества.

Указанные оценки — не единственные из числа определяемых в экспериментах для определения степени токсичности вещества. Существуют и многие другие, но они различны в зависимости от того, в каком субстрате (воздухе, воде, почве) содержится данное вещество и каким путем поступает в организм.

Воздействие вредных веществ на организм может вызвать два вида отравлений: острое и хроническое. При авариях, нарушениях техники безопасности или регламентов работы оборудования возможно резкое скачкообразное возрастание содержания вредных веществ. При этом могут наступить острые отравления, которые возникают после однократного воздействия и 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).

Хроническое отравление — это заболевание, развивающееся в результате систематического воздействия таких доз вредного вещества, которые при однократном поступлении в организм не вызывают отравления. Действие многих промышленных ядов связано именно с хроническим отравлением, поскольку в обычных производственных условиях, как правило, не создается концентрации, 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.

Для обоснования нормирования загрязняющих веществ в окружающей среде необходимо устанавливать не одно, а два значения пороговых концентраций: для однократного К_{мин. остр} и хронического К_{мин. хрон} воздействия. Если значения таких показателей как ЛК₅₀ или ЛД₅₀ характеризуют токсичность вредных веществ (их несовместимость с жизнью и здоровьем), то вероятность угрозы отравления (опасность) оценивается другими показателями (см. табл. 5.1).

Это, в частности, так называемая зона однократного острого (Z_ocтр) и хронического (Z_хрон) действия и зона (коэффициент) возможного ингаляционного отравления (КВИО).

Величина Z_ocтp характеризует диапазон концентраций между среднесмертельной концентрацией ЛК₅₀ и порогом однократного воздействия К_{мин. остр} и определяется по формуле

Z_остр = ЛК₅₀ /К_{мин. остр.} (5.1)

Величина Z_xpoн 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 К_{мин. остр}/К_{мин. хрон}.

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. (5.2)