Промышленные яды. Токсикометрия химических веществ

Токсикометрия химических веществ

В целях предупреждения отрицательных последствий влияния промышленных ядов на состояние здоровья рабочих и населения в целом, сложилась система предупредительных мероприятий, среди которых одним из главных является токсикологическая оценка химических веществ. Представляя собой совокупность методов и приемов количественной оценки токсичности и опасности ядов, токсикометрия, как методологическая основа промышленной токсикологии и эко-токсикологии, занимает особое место в оценке степени токсичности и опасности химических веществ и их композиций.

Токсикометрия химических веществ включает большой диапазон исследований и оценок, но среди них обязательными являются такие этапы, как установление смертельных эффектов, выявление и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожно-раздражающего, кожно-резорбтивного, сенсибилизирующего действия, хронического воздействия на организм с целью установления порогов вредного действия. Особое значение приобретают токсико-кинетические и метаболические критерии оценки, исследование таких отдаленных эффектов, как бластомогенез и мутагенез, влияние на репродуктивную систему. В таблице № 19 приведены критерии класса опасности химических веществ на основе ведущих токсикометрических показателей.

Токсикометрия — раздел токсикологии, посвященный определению токсичности и опасности химических соединений. Токсикометрия является системой принципов и методов количественной оценки токсичности и опасности ядов.

Токсикометрическая информация в обязательном порядке должна включать не только верхние показатели токсичности (смертельные концентрации и дозы), но и самые низкие, при которых возникают начальные сдвиги в обменных процессах в организме. Наиболее значимыми показателями в характеристике токсичности ядов по смертельному эффекту являются средняя смертельная концентрация в воздухе (CL50), средняя смертельная доза (DL50) при введении в желудок или другими путями.

CL50 — концентрация, вызывающая гибель 50% подопытных животных при ингаляционном воздействии веществ при определенной экспозиции и определенном сроке последующего наблюдения.

DL5o — доза, вызывающая гибель 50% подопытных животных при введении в желудок, в брюшную полость, при нанесении на кожу и т.д. при определенных условиях и определенном сроке последующего наблюдения.

Основой для установления безопасных уровней содержания химических веществ в различных объектах окружающей среды является концепция пороговости вредного действия ядов, определяющая, что для каждого химического вещества, вызывающего те или иные неблагоприятные эффекты в организме, существуют дозы (концентрации), при которых изменение функций организма будут минимальными (пороговыми). Пороговость всех типов действия — ведущий принцип гигиены и профилактической токсикологии.

Limac — порог однократного (острого) действия — минимальная концентрация (доза), вызывающая изменения биологических показателей на уровне целостного организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций.

Limch — порог хронического действия — минимальная концентрация, вызывающая вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа пять раз в неделю на протяжении менее 4 месяцев.

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

Определение средних смертельных концентраций и доз, порогов вредного действия необходимо для оценки опасности вредных веществ, установления возможности острых и хронических отравлений, а также установления безопасных концентраций расчетными методами. Вероятность возникновения вредных для здоровья эффектов, в реальных условиях производства, или применения химических веществ, представляет собой такую характеристику вещества, как опасность вещества. В настоящее время выделено две группы количественных показателей опасности: критерий потенциальной опасности (потенциальная возможность поступления вредных веществ в организм) и критерий реальной опасности (компенсаторные свойства организма по отношению к яду).

Одним из путей повышения надежности разрабатываемых гигиенических регламентов химических веществ в производственной и окружающей среде являются учет и использование адаптационных реакций организма. Однако, в практике гигиенического регламентирования, пороговые и предельно допустимые концентрации вредных веществ устанавливаются без учета состояния адаптационных процессов организма.

В указанном аспекте представляется важным разграничение истинных физиологических приспособительных реакций (адаптация) от скрытой, временно компенсированной патологии в условиях научного обоснования порогов вредного действия химических веществ на организм.

Адаптация — истинное приспособление организма к изменяющимся условиям окружающей среды, которое происходит без обратимых нарушений данной биологической системы и без превышения нормальных (гомеостатических) способностей ее реагирования.

Компенсация — приспособление организма к изменяющимся условиям окружающей среды, обусловленное возникновением напряженности в системах гомеостаза, которые превышают пределы обычных (естественных) возможностей. Компенсация является временно скрытой патологией и со временем может обнаруживаться в виде явных патологических изменений (декомпенсации).

При длительном воздействии промышленных ядов и снижении защитных иммунологических реакций, достаточно быстро наступает срыв адаптации, и фаза физиологической адаптации переходит в фазу компенсированной патологии. При этом промышленные яды в высоких дозах могут приводить к значительным морфофункциональным повреждениям внутренних органов и систем организма.

Потенциальный показатель опасности характеризует коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО). Анализ оценки опасности различных промышленных ядов по величине КВИО показывает, что в ряде случаев малотоксичное, но высоколетучее вещество может оказаться более опасным в развитии острого отравления, чем высокотоксичное, но малолетучее соединение.

КВИО — коэффициент возможности ингаляционного отравления — отношение максимально достижимой концентрации вещества в воздухе при 200С к средней смертельной концентрации вещества для мышей.

С целью характеристики компенсаторных возможностей организма, его способности к обезвреживанию, выведению вещества и восстановлению поврежденных функций при однократном воздействии используется вычисление зоны острого (однократного) действия (Zac), а при хроническом действии вещества вычисляется зона хронического действия (Zch). Опасность хронической интоксикации прямо пропорциональна величине зоны хронического действия, то есть, чем зона хронического действия шире, тем больше опасность хронического отравления, и наоборот (Таблица № 20).

Таблица № 20. Общая схема параметров токсикометрии

* В настоящее время учитывается порог отдаленных эффектов (ускоренное старение, канцерогенез, мутагенез, гонадотропное и эмбриотропное действие и др.).

Zac — зона острого действия — отношение средней смертельной концентрации вещества к порогу однократного действия.

Zch — зона хронического действия — отношение порога однократного действия к порогу хронического действия.

Учитывая многообразие общетоксического и специфического (кожно-раздражающего, кожно-резорбтивного) действия химических веществ на организм, характера биотрансформации промышленных ядов и особенностей выведения из организма дополнительно используются такие токсикометрические параметры, как вычисление зоны биологического действия (Zbiol), зоны специфического действия (Zsp).

Zbioi — зона биологического действия — отношение средней смертельной концентрации к порогу хронического действия.

Zsp — зона специфического действия — отношение порога острого действия, установленного по интегральным показателям, к порогу острого действия по специфическим показателям.

Опасность токсических веществ для человека в значительной мере предопределяется их способностью к кумуляции, поэтому изучение кумуляции является непременным условием токсикологической характеристики того или иного химического вещества и необходимо при их гигиеническом регламентировании. Процессы кумуляции зачастую обусловливают развитие хронических отравлений. При накоплении самого яда в организме говорят о материальной кумуляции, а при накоплении изменений в организме (биохимических, гистохимических, функциональных и пр.), возникших при повторном воздействии химического вещества — о функциональной кумуляции.

Количественная оценка функционального кумуляционного эффекта вредного вещества называется коэффициентом кумуляции (Ccum) и определяется как отношение суммарной дозы, полученной организмом при неоднократном экспериментальном введении вещества в количестве, равном среднесмертельной дозе (концентрации), то есть DL50, к той же величине, но при однократном введении.

Обратное отношение этих двух величин (S) называется степенью кумуляции и обычно выражается в процентах.

По кумулятивному воздействию все токсичные вещества также делят на четыре группы:

1. сверхкумулятивные (Ccum <1, S> 100);
2. с выраженной кумулятивностью (Ccum= 1WWW3, S = 100 ? 34);
3. среднекумулятивные (Ccum= 3WWW5, S = 33 WWW20);
4. слабокумулятивные (Ccum> 5, S < 20).