Аспирационный пробозаборник может пропускать исследуемый воздух сквозь мембранный фильтр с заданным диаметром пор. Собирающая поверхность нужна для того, чтобы на нее оседали частицы определенного размера. Данный принцип является ключевым для споровой ловушки Бухарда, где собирающая поверхность может перемещаться со скоростью около 2 миллиметров в час. Это дает возможность следить за тем, как изменяется концентрация частиц в исследуемом воздухе. У прибора есть флюгер, а потому направление ветра не влияет на окончательные результаты.
Оценивание результатов гравитационного метода отбора позволяет обнаруживать крупные частицы (например, пыльцу амброзии). В научных целях используются более мощные и точные объемометрческие способы.
Исследования загрязнений
В соответствии с действующим законодательством происходит отбор проб воздуха. ГОСТ 17.2.3.01-86 необходим для правильного анализа и подсчета погрешностей.
Для того чтобы изучать степень загрязнения воздуха в Российской Федерации, разработали специальный термин – "предельно допустимая концентрация". На сегодняшний день определили предельно допустимые нормы. Концентрация в воздушной среде вредных веществ должна составлять не более чем пятьсот веществ. Пробы воздуха позволяют контролировать ситуацию.
Предельно допустимой считается максимально концентрированная примесь атмосферного воздуха, которая относится к определенному промежутку времени и периодически или на протяжении всей жизни человека не окажет вредного влияния на него (учитываются и отдаленные последствия) или на окружающую среду.
В случае большой концентрации газов осуществляется пробой воздуха, напряжение в таком случае составляет около 33 кВ/см. При росте давления увеличивается и напряжение.
Существуют лаборатории, исследовательские институты и отдельные квалифицированные специалисты, которые при помощи современных приборов и высокотехнологичных устройств определяют и устраняют вредные вещества, находящиеся в домах, квартирах, офисах, на земельных участках и пр. Отбор проб воздуха производится работниками санэпидемстанций, а далее проходят исследования в лабораторных условиях.
Гигиеническая регламентация вредных (загрязняющих) веществ в воздухе заключается в установлении так называемых санитарно- гигиенических нормативов их содержания. Устанавливаемые для них нормативы содержания загрязняющих веществ представляют собой упомянутые выше предельно допустимые концентраци ПДК.
ПДК - это норматив - количество вредного вещества в окружающей среде, отнесенное к массе или объему ее конкретного компонента, которое при постоянном контакте или при воздействии в определенный промежуток времени практически не оказывает влияние на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.
Данное определение универсально, но с точки зрения токсикологии является слишком неконкретным. В предыдущем разделе было показано, что в воздействии загрязняющих веществ, содержащихся в воде, воздухе или почве, на организм имеются существенные различия и, следовательно, ПДК должны устанавливаться на основе различных токсикометрических оценок. Поэтому и принципы нормирования загрязняющих веществ в разных средах различаются. Напомним, что с позиции экологии ПДК вредных веществ имеют смысл верхнего предела устойчивости организма, при превышении которого то или иное вещество (т.е. фактор) становится лимитирующим. Все загрязняющие вредные вещества в токсикологии принято оценивать по их воздействию на организм. Наиболее характерными являются собственно токсические (резорбтивные) и рефлекторные (органолептические) воздействия. Рефлекторные реакции могут проявляться в форме ощущения запаха, световой чувствительности и т.п. Резорбтивное действие может быть общетоксическим, канцерогенным, мутагенным др. Эти обстоятельства вызвали необходимость устанавливать для загрязняющих воздух веществ два вида предельно допустимых концентраций: максимальную разовую и среднесуточную. Первая вводится с целью предупреждения негативных рефлекторных реакций при кратковременном воздействии и обозначается ПДК м.р., а вторая - для предупреждения токсического действия (ПДК с.с) среднесуточная.
Слово "разовая" имеет определенный количественный смысл: кратковременным рефлекторным действием вещества считается 20 мин, и поэтому при контроле загрязненности воздуха такими веществами пробы берутся однократно в течение двадцати или тридцати минут. С ПДК с.с. сравнивают концентрации, определяемые несколько раз в течение суток (обычно 4 раза, иногда - каждый час). При этом учитываются следующие обстоятельства.
Во-первых, из-за неустойчивости направлений ветра примеси могут присутствовать или отсутствовать в населенном пункте: ветер может быть направлен от источника выброса к населенному пункту или в сторону от него. Поэтому концентрации могут быть выше или ниже ПДК с.с. в течение того или иного отрезка времени.
Во-вторых, вредные вещества могут обладать как рефлекторным, так и резорбтивным действием на организм. Например, то или иное вещество может оказать рефлекторное воздействие при значительно более низкой концентрации, чем резорбтивное. Таковые летучие вещества, обладающие резким запахом или раздражающим действием, например хорошо известный метилмеркаптан. Другие вещества, не обладая раздражающим действием (не имея запаха и цвета), ядовиты при низких концентрациях, т.е. отравление начинается раньше, чем человек способен ощутить присутствие этих веществ. Примером может служить монооксид углерода, т.е. угарный газ.
Поэтому существует такое правило: если рефлекторное (раздражающее) действие токсиканта начинается при более низкой концентрации, т.е. раньше, чем резорбтивное, то ПДКм.р. = ПДКс.с. Если же при более низкой концентрации начинается токсическое (отравляющее) действие, то ПДК м.р. превышает ПДКс.с. в 2 - 10 раз. Для веществ, порог токсического воздействия которых на организм пока не известен, а также для особо опасных веществ существует только максимальные разовые ПДК. Для условий производственных помещений устанавливаются для всех нормируемых веществ только максимальные разовые ПДК.
Очевидно, что содержание примесей в воздухе рабочего помещения неизбежно больше, чем на площадке предприятий и, тем более - за пределами, т.о. в населенных пунктах, куда примеси доходят в той или иной мере рассеяными. В этих обстоятельствах нереально иметь единую ПДК для того или иного загрязняющего вещества. Поэтому разработаны так называемые принципы раздельного нормирования загрязняющих веществ. Это значит, что для каждого вредного веществ устанавливается несколько максимальных разовых предельно допустимых концентраций в воздушной среде: как минимум две. В частности, одно значение ПДК устанавливается в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.)., под которой понимают пространство в двух метрах от пола, где находятся места постоянного или временного пребывания работающих, другое - в атмосферном воздухе населенного пункта (ПДК а.в.).
ПДКр.з.(рабочей зоны) - это концентрация, которая при ежедневной, кроме выходных дней, работе в течение 8 ч. или при другой продолжительности рабочего дня, но не более 41 ч. в неделю в течение всего рабочего стажа, не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Необходимость раздельного нормирования загрязняющих веществ определяется известным законом толерантности: на предприятии в течение рабочего дня загрязненным воздухом дышат практически здоровые, прошедшие необходимое медицинское освидетельствование люди, а в населенных пунктах - круглосуточно находятся не только взрослые, но и дети, пожилые люди, беременные и кормящие женщины, люди, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой, дыхательной системы. Поэтому ПДКр.з.> ПДКа.в. Например, для диоксида серы ПДК р.з. = 10 мг/м3 , а ПДКа.в. = 0,5 мг/м3.
Токсичность – способность веществ, действуя на биологические системы, вызывать их повреждение, нарушая физиологические функции организма,а при тяжелых повреждениях его гибель.
Токсический процесс – формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящее к ее повреждению (нарушению функции, жизнеспособности) или гибели. В токсикологии используют и другие термины, характеризующие химические вещества, как потенциальную или реализовавшуюся причину повреждения биологических систем:
Яд (токсин) – под определением яд можно понимать вещество, приводящее к нарушению жизнедеятельности организма в небольших дозах (относительно массы тела), к возникновению отравления (интоксикации) или каких либо заболеваний и патологических состояний.
Токсин – как правило, высокотоксичное вещество бактериального, животного, растительного происхождения: − к токсинам (ядам) бактериального (микробного) происхождения относят практически все патогенные микроорганизмы: ботулотоксин,столбнячный токсин,дифтерийные токсины, стафилококковые энтеротоксины, шигеллотоксин и патогенные клостридии, вызывающие анаэробную инфекцию мягких тканей человека и др.; − к токсинам животного происхождения (зоотоксины) относят: сакситоксин, тетрадотоксин, батрахотоксин, бунгаротоксин и др. яды насекомых, земноводных, пресмыкающих, различных морских и др. животных. Нейротоксины специфически действуют на нервные клетки; − к ядам (токсинам) растительного происхождения (фитотоксины) относят: мускарин, никотин, рицин, абрин, курцин и др. токсины выделенные из растений. Растительные яды многочисленны по своей природе и очень разнообразны.
Токсикант – более широкое, чем яд, понятие, употребляющееся для обозначения веществ, вызывающих не только интоксикацию, но 7 провоцирующих и другие формы токсического процесса, и не только организма, но и биологических систем (клетки, популяции).
Отравляющее вещество (ОВ) – химический агент, предназначенный для применения в качестве оружия в ходе ведения боевых действий.
Ксенобиотик – чужеродное (не участвующее в пластическом или энергетическом обмене организма со средой) вещество, попавшее во внутренние среды организма, способное вступать во взаимодействие с различными структурами организма и вызывать нарушение его жизнедеятельности, переходящее при определенных условиях в болезненное состояние (отравление)
Токсичность – свойство химических веществ нарушать дееспособность, вызывать заболевания или даже смерть, действуя на организм в определенных дозах и концентрациях, которое можно измерить. Измерение токсичности означает определение количества вещества, действуя в котором оно вызывают различные формы токсического процесса. Чем в меньшем количестве вещество инициирует токсический процесс, тем оно токсичнее. Степень токсичности вещества характеризуется величиной токсической дозы, токсической концентрации, токсодозы, действия которых вызывают различные неблагоприятные эффекты (нарушают работоспособность, вызывают заболевание или смерть и т.д.).
Токсическая доза (D) –количество вещества, попавшее во внутренние среды организма и вызвавшее токсический эффект. Она выражается в единицах массы токсиканта на единицу массы организма (мг/кг).
Токсическая концентрация (С) – количество вещества, находящееся в единице объема (массы) некоего объекта окружающей среды (воды, воздуха, почвы), при контакте с которым развивается токсический эффект. Она выражается в единицах массы токсиканта на единицу объема среды (воздуха, воды) − (мг/л; г/м 3 ) или единицу массы среды (почвы, продовольствия) – (мг/кг).
Токсодоза (Ct) – количество вещества, находящееся в единице объема воздуха за единицу времени, при контакте с которым развивается токсический эффект. Единица измерения токсодозы– мгмин/м 3 . Эта величина характеризует токсичность веществ, действующих в виде пара, газа или аэрозоля и учитывает не только содержание токсиканта в воздухе (токсическую концентрацию), но и время пребывания человека в зараженной атмосфере.
В токсикологии, как правило, можно оценить несколько уровней эффектов, развивающихся при действия токсиканта на организм: − смертельный: характеризуется величиной летальной дозы, (концентрации, токсодозы) – LD100,LC100, LCt100; и вызывает 100% поражения; − непереносимый: характеризуется величиной дозы (концентрации, токсодозы), вызывающей существенное нарушение дееспособности (транзиторную токсическую реакцию) – ID,IС,ICt; − пороговый: характеризуется дозой (концентрацией), вызывающей начальные проявления действия токсиканта – Lim D (Lim C). Поскольку чувствительностью к токсиканту любого живого организма неодинакова в связи с внутривидовой изменчивостью, различиями веса, пола, возраста, состояния здоровья и т.п., наиболее точной количественной характеристикой токсичности любого вещества считается средняя доза (концентрация, токсодоза), под воздействием которой эффект проявляется у 50% пораженных.
Оценка среднего уровня эффектов действия токсиканта на организм характеризуется величинами: − среднесмертельная доза LD50, концентрация LC50, токсодоза – LC50t; − средненепереносимая доза ID50, концентрация IC50, токсодоза IC50t; − среднепророговая доза – LimD50, концентрация LimC50. Токсическим процессом называется формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящих к её повреждению (т.е. нарушению её функций, жизнеспособности) или гибели.
Цитотоксичность выявляется при непосредственном действии соединения на структурные элементы клетки.
Органотоксичность оценивают и исследуют, прежде всего, в процессе изучения свойств (биологической активности, вредного действия) новых химических веществ; в процессе диагностики заболеваний, вызванных химическими веществами.
Интоксикация (отравление)
Из всех форм проявления токсического процесса наиболее изученной и значимой для врача является интоксикация. Механизмы формирования и особенности течения интоксикаций, зависят от строения ядов, их доз, условий взаимодействия с организмом и т.д. Однако можно выделить некоторые общие характеристики этой формы токсического процесса. В зависимости от продолжительности взаимодействия химического вещества и организма интоксикации могут быть острыми, подострыми и хроническими.
Острой называется интоксикация, развивающаяся в результате однократного или повторного действия веществ в течение ограниченного периода времени (как правило, до нескольких суток).
Подострой называется интоксикация, развивающаяся в результате непрерывного или прерываемого во времени (интермитирующего) действия токсиканта продолжительностью до 90 суток. Хронической называется интоксикация, развивающаяся в результате продолжительного (иногда годы) действия токсиканта. Не следует путать понятие острой, подострой, хронической интоксикации с острым, подострым, хроническим течением заболевания, развившегося в результате контакта с веществом. Острая интоксикация некоторыми веществами (иприты, люизит, диоксины, галогенированные бензофураны, паракват и др.) может сопровождаться развитием длительно текущего (хронического) патологического процесса.
Периоды интоксикации. в течение любой интоксикации можно выделить четыре основных периода: 1. период контакта с веществом, 2. скрытый период 3. период разгара заболевания 4. период выздоровления. Иногда особо выделяют период осложнений. Выраженность и продолжительность каждого из периодов зависит от вида и свойств вещества, вызвавшего интоксикацию, его дозы и условий взаимодействия с организмом. В зависимости от локализации патологического процесса проявления интоксикации могут быть местными и общими.
Местными называется проявления, при которых патологический процесс развивается непосредственно на месте аппликации яда. Возможно местное поражение глаз, участков кожи, дыхательных путей и легких, различных областей желудочно-кишечного тракта. Местное действие может проявляться альтерацией тканей (формирование воспалительно-некротических изменений - действие кислот и щелочей на кожные покровы и слизистые; ипритов, люизита на глаза, кожу, слизистые желудочно-кишечного тракта, легкие и т.д.) и функциональными реакциями (сужение зрачка при действии фосфорорганических соединений на орган зрения).
Общими называются проявления, при которых в патологический процесс вовлекаются многие органы и системы организма, в том числе удаленные от места аппликации токсиканта. Причинами общей интоксикации, как правило, являются: резорбция токсиканта во внутренние среды, резорбция продуктов распада пораженных покровных тканей, рефлекторные механизмы. Если какой-либо орган или система имеют низкий порог чувствительности к токсиканту, в сравнении с другими органами, то при определенных дозовых воздействиях возможно избирательное поражение именно этого органа или системы. Вещества, к которым порог чувствительности того или иного органа или системы значительно ниже, чем других органов, иногда обозначают как избирательно действующие. В этой связи используют такие термины как: нейротоксиканты (например, норборнан), нефротоксиканты (соли ртути), гапатотоксиканты (четыреххлористый углерод), гематотоксиканты (мышьяковистый водород), пульмонотоксиканты (фосген) и т.д. Такое действие развивается крайне редко, как правило, при отравлениях чрезвычайно токсичными веществами (например, ботулотоксином, тетродотоксином, аманитином и т.д.). Чаще общее действие ксенобиотика сопровождается развитием патологических процессов со стороны нескольких органов и систем (например, хроническое отравление мышьяком сопровождается поражением нервной системы, кожи, легких, системы крови). В большинстве случаев отравления носят смешенный характер, и сопровождаются признаками, как местного, так и общего плана. В зависимости от интенсивности воздействия токсиканта (характеристика, определяющаяся дозо-временными особенностями действия) интоксикация может быть легкой, средней степени тяжести, и тяжелой.