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.
6.2.2 Этапы гигиенической оценки химических соединений
Токсиколого-гигиеническая оценка вновь синтезированного химического вещества в соответствии с масштабами его разработки осуществляется в три этапа.
Предварительная токсикологическая оценка соответствует стадии лабораторного синтеза и опытного производства вещества. Она начинается во время разработки проектного задания или технического проекта еще до разработки рабочих чертежей. Предвари тельной токсикологической оценке подвергаются все без исключения вновь синтезированные химические вещества и материалы, предназначенные для промышленного и сельскохозяйственного производства, отделки жилых и общественных зданий, хранения и упаковки пищевых продуктов, изготовления водопроводных труб, одежды, обуви. Значительная часть химических веществ на этом этапе отсеивается вследствие высокой токсичности, низких технологических или потребительских качеств, дороговизны сырья. Предв установлении ориентировочных. ПДК или ОБУВ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных пунктов и воде водоемов санитарно-бытового водопользования.
Расчетные ПДК (ОБУВ) устанавливаются математическими методами, основанными на объективных связях, существующих между санитарными стандартами и физико-химическими свойства ми, химическим строением веществ, а также параметрами их ост рой токсичности.
Существует четыре способа расчета ориентировочных ПДК (ОБУВ), основанных на физико-химических свойствах; структурных химических формулах; близости химических свойств; экспериментально установленных параметрах острой токсичности. Так, для расчета ориентировочных ПДК (ОБУВ) в воздухе рабочей зоны летучих органических соединений первым способом могут быть использованы следующие уравнения:
1g ПДК = 1,12- О, 058 cr + 1g М;
1gПДК = 14,2-10YJn +lgM;
1gПДК=1,2-0,012tпл +1gM;
1gПДК = 0,40- 0,01YJn + 1gM;
1gПДК = 0,6 -0,01tкип +1gM;
1gПДК = 1,6- 2,2d + 1gM,
где cr - величина поверхностного натяжения жидкости; М - молекулярная масса; YJn- показатель преломления; tnл - те плавления; fкиn- температура кипения; d- относительная плотность.
Следует отметить, что производить расчеты по формулам можно лишь для тех органических веществ, физико-химические константы которых укладываются в следующие границы:
молекулярная масса от 30 до 300
плотность от 0,6 до 2,0
температура кипения от -100 до +300 ·с
температура плавления от -190 до +180 ·с
показатель преломления от 1,3 до 1,6
Для атмосферного воздуха населенных пунктов расчетную среднесуточную ПДК для газов, паров газов и паров органических со-· единений можно получить, зная температуру кипения, по уравнению
1gПДК = 0,5-0,0013tкип
Для воды водоемов санитарно-бытового водопользования наиболее надежные ориентировочные ПДК рассчитывают по таким физико-химическим параметрам как температура плавления и кипения (первый способ)
1gПДК = -0,45 + 0,007 tпл;
1g ПДК =О, 85 + 0,01 fкип·
Второй способ предусматривает расчет ориентировочных ПДК (ОБУВ) по величине биологической активности изучаемого соединения. За величину биологической активности условно принимается минимальный объем воздуха (в литрах), в котором допустимо содержание одного миллимоля (ммоль) химического вещества. Значение биологической активности отдельных видов химических связей (11) в гомологических рядах имеется в справочной литературе.
Третий способ предусматривает ориентировочное регламентирование исследуемого вещества по аналогии с другими близкими по химическому строению соединениями, хорошо изученными в токсикологическом отношении. В этом случае применяется метод интерполяции или экстраполяции свойств какого-либо класса соединений на данное новое вещество, относящееся к тому же классу.
Четвертый способ является наиболее точным, поскольку математическое прогнозирование ориентировочных ПДК (ОБУВ) в различных объектах окружающей среды обитания человека по параметрам острой токсичности дает наибольшее приближение расчетных значений ПДК к предельно допустимым концентрациям, установленным в эксперименте на животных по полной таксикометрической схеме. Так, расчетное определение ПДК в воздухе рабочей зоны летучих органических веществ по величине средней смертельной концентрации (ЛК50 , ммоль/л), средней смертельной дозы (ЛД50, ммольjкг) и молекулярной массе проводят по следующим формулам:
1gПДК = 0,911gЛК 50 - 2, 7 + 1gM;
1g ПДК = lg ЛД50 - 2, О + 1g М.
Для аэрозолей оксидов или других малорастворимых соединений металлов ориентировочные ПДК (ОБУВ) можно вычислить по уравнению
1g ПДК =О, 851g ЛД50 (ммольjкг)- 3, О+ 1g М -1g N,
где N- число атомов металла в молекуле.
При регламентировании органических соединений в воде водоемов для ориентировочного определения ПДК (ОБУВ) рекомендованы такие уравнения:
1gПДК = -2,12 + 1, 71gЛК 50 ;
lg ПДК = -4,76 + 1, 391g ЛД50 .
Кроме того, предложен целый ряд уравнений, позволяющих про водить расчет ориентировочных ПДК (ОБУВ) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и воде водоемов санитарно-бытового назначения по значениям ПДК в воздухе рабочей зоны:
lgПДКмз =-1,78+1gПДКрз; 1gПдКсс = -2,00 +0,861gПДКрз·
Предварительная токсикологическая оценка дает не только ориентировочное значение ПДК (ОБУВ) в различных объектах окружающей человека среды, но и предусматривает получение сведений о клинической картине острого смертельного отравления, общем характере действия на организм. Кроме того, предусматривая установление наряду со смертельными значениями пороговых концентраций, она позволяет судить о степени опасности возникновения острых отравлений, в том числе смертельных, и возможности появления отдаленных эффектов.
Полная токсикологическая оценка совпадает с проектированием многотоннажного производства и широким внедрением химического вещества в народное хозяйство. Она должна быть завершена до приема в эксплуатацию промышленного объекта, что вполне возможно, если ОБУВ этого вещества был известен проектным организациям к моменту разработки чертежей и учитывается в ходе проектирования.
Полная токсикологическая оценка предполагает проведение острых, подострых и хронических экспериментов с использованием как минимум четырех видов лабораторных животных. При проведении экспериментов устанавливаются все параметры токсичности и опасности, предусмотренные схемой токсикометрии (см. табл. 6.3). Особое внимание уделяется установлению порогов острого и хронического общетоксического и возможного специфического действия. Если обнаружен специфический эффект при однократном воздействии, в обязательном порядке устанавливается пороговый уровень соответствующего специфического действия (канцерогенного, мутагенного, тератогенного) в хроническом эксперименте.
Основной целью проведения полной таксикаметрической оценки является экспериментальное обоснование значения ПДК, которое в дальнейшем экстраполируется на людей.
Помимо токсикометрических, на данном этапе могут проводиться дополнительные исследования, направленные на изучение тонких механизмов действия вещества, знание которых необходимо для разработки приемов и методов профилактики интоксикаций, обусловленных изучаемыми соединениями. Кроме того, проводятся клинико-гигиенические исследования на лабораторных и полузаводских установках.
Клинико-гигиеническая корректировка ПДК осуществляется в течение первых трех лет работы новой технологической установки, но может продолжаться и далее для изучения отдаленных последствий воздействия вещества на население. Этот этап предполагает проведение натурных исследований, направленных на установление так называемых клинико-гигиенических параллелей, т.е. изучение и последующее сопоставление данных, характеризующих санитарное состояние объекта окружающей среды, для которого разработан норматив, с данными о состоянии здоровья контингента населения, подвергающегося воздействию изучаемого вещества. Выявление повышенной заболеваемости и изменений в состоянии здоровья того или иного контингента по сравнению с контрольной группой свидетельствует о недостаточной надежности разработанного норматива и служит основанием к его пересмотру и снижению. На этом этапе применяются различные современные методы гигиенических, клинических и статистических исследований. Широкое распространение получил метод многофакториого (корреляционного, регрессионного, дисперсионного) математического анализа. Метод клинико-гигиенической корректировки не может заменить экспериментальный, но дополняет последний и дает возможность проверить утвержденную на основе эксперимента ПДК.
Таким образом, поэтапная комплексная количественная оценка токсичности и опасности вредного химического вещества может служить надежной основой для разработки системы профилактических мероприятий.
6.3 Действие комплекса вредных факторов окружающей среды
В среду, окружающую человека, ежегодно поступают все новые и новые химические агенты. Это приводит к беспрерывному изменению химического состава среды проживания человека. Кроме того, на человека воздействуют и другие вредные факторы окружающей среды: физической (шум, вибрация, ионизирующее из лучение, неблагоприятный микроклимат и др.), биологической (препараты биотехнологии, микробиологических процессов) и психофизиологической природы. Гигиенические и медико-биологические исследования, проведенные в разных отраслях промышленности (горнодобывающей, металлургической, машиностроительной, химической) и сельском хозяйстве, свидетельствуют о возможном действии комплекса вредных факторов производственной среды на организм работников. Так, проведение взрывных работ сопровождается выделением в воздух оксидов углерода и азота, воздействием неблагоприятного микроклимата, интенсивного шума и вибрации; в доменных, мартеновских, кузнечно-прессовых и термических цехах рабочие подвергаются вредному воздействию неблагоприятного микроклимата, пыли, оксида углерода, сернистого газа; получение искусственных кож на основе поливинилхлорида сопровождается выделением в воздух паров хлорвинила, дибутилфталата, хлораводорода и пьши силиката свинца.
В некоторых случаях влияние комплекса химических факторов производственной среды обусловлено многокомпонентным составом применяемых в производстве или получаемых продуктов (каменноугольные смолы и лаки, комбинированные пестициды), технологических выбросов (сварочные аэрозоли). Современные аналогические процессы характеризуются одновременным лением в воздух рабочей зоны производственных помещений одиночных, а, как правило, нескольких или многих вредных химических веществ.
В связи с этим различают комбинированное, комплексное сочетанное действие вредных факторов. Под комбинированным действием подразумевают совместное действие двух или нескольких факторов одной природы (например, комбинаций ядов; шума и вибрации; вибрации и охлаждающего микроклимата). Сочетанное действие означает совместное·влияние факторов различной природы (например, физических и химических: шума или вибрации и токсических веществ). О комплексном воздействии говорят в тех случаях, когда производственные яды воздействуют на организм в результате поступления разными путями (например, пары бензола могут поступать в организм через органы дыхания и всасываться через кожу, пестициды попадают в организм человека с пищевыми продуктами, питьевой водой и атмосферным воздухом).
Комбинированное действие. Биологический эффект от комбинированного действия нескольких факторов одного происхождения · может равняться сумме эффектов, которые наблюдаются при раз дельном влиянии каждого из них, быть большим или меньшим этой суммы. Выделяют три вида комбинированного действия:
1) аддитивное (суммирование) - совместный эффект равняется сумме эффектов каждого из химических веществ при изолированном воздействии на организм;
2) более чем аддитивное (синергизм, или потенцирование) - совместный эффект превышает сумму эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм;
3) менее чем аддитивное (антагонизм) - совместный эффект меньше суммы эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм. Данная классификации дает возможность осуществлять не только качественную, но и количественную оценку комбинированного эффекта вредных факторов.
Показателем типа и степени выраженности комбинированного действия в данном случае служит соотношение наблюдаемого эффекта и эффекта, который теоретически ожидается в случае аддитивного типа комбинированного действия. Обнаружение эффекта комбинированного действия, для которого это соотношение > 1, свидетельствует о потенцировании, при соотношении < 1 речь идет об антагонизме.