Лекция 4. Экологическая оценка воздействия вредных веществ, особенности их кумуляции и регламентации поступления в окружающую среду

1. Промышленная токсикология.

2.Санитарно-гигиенические нормативы: нормирование загрязняющих веществ в атмосферном воздухе рабочих зон и населенных пунктов.

3. Производственно-хозяйственные показатели.

4. Комплексные нормативы качества.

5. Нормирование загрязняющих веществ в водной среде города.

6. Нормирование загрязняющих веществ в почве города.

1.Химические вещества в зависимости от их практического использования классифицируются на:

— промышленные яды, используемые в производстве: например, органические растворители (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин);

— ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве: пестициды
(гексахлоран), инсектициды (карбофос) и др.;

— лекарственные средства;

— бытовые химикаты, используемые в виде пищевых добавок (уксусная кислота), средства санитарии, личной гигиены, косметики и т. д.;

— биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях и грибах (аконит, цикута), у животных и насекомых (змей, пчел, скорпионов);

— отравляющие вещества (ОВ): зарин, иприт, фосген и др. Ядовитые свойства могут проявить все вещества, даже такие, как поваренная соль в больших дозах или кислород при повышенном давлении. Однако к ядам принято относить лишь те, которые свое вредное действие проявляют в обычных условиях и в относительно небольших количествах.

К промышленным ядам относится большая группа химических веществ и соединений, которые в виде сырья, промежуточных или готовых продуктов встречаются в производстве.

В организм промышленные химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и неповрежденную кожу. Однако основным путем поступления являются легкие. Помимо острых и хронических профессиональных интоксикаций промышленные яды могут быть причиной понижения устойчивости организма и повышенной общей заболеваемости. Бытовые отравления чаще всего возникают при попадании яда в желудочно-кишечный тракт (ядохимикатов, бытовых химикатов, лекарственных веществ). Возможны острые отравления и заболевания при попадании яда непосредственно в кровь, например, при укусах змеями, насекомыми, при инъекциях лекарственных веществ.

Токсическое действие вредных веществ характеризуется показателями токсикометрии, в соответствии с которыми вещества классифицируют на: чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умеренно токсичные и малотоксичные. Эффект токсического действия различных веществ зависит от количества, попавшего в организм вещества, его физических свойств, длительности поступления, химизма взаимодействия с биологическими средами (кровью, ферментами). Кроме того, эффект зависит от пола, возраста, индивидуальной чувствительности, путей поступления и выведения, распределения в организме, а также метеорологических условий и других сопутствующих факторов окружающей среды.

Общая токсикологическая классификация вредных веществ приведена в таблице 1.

Таблица 1

Токсикологическая классификация вредных веществ

Общее токсическое воздействие	Токсичные вещества
Нервно-паралитическое действие (бронхоспазм, удушье, судороги и параличи)	Фосфорорганические инсектициды (хлорофос, карбофос, никотин, ОВ и др.)
Кожно-резорбтивное действие (местные воспалительные и некротические изменения в сочетании с общетоксическими резорбтивными явлениями)	Дихлорэтан, гексахлоран, уксусная эссенция, мышьяк и его соединения, ртуть (сулема)
Общетоксическое действие (гипоксические судорога, кома, отек мозга, параличи)	Синильная кислота и ее производные, угарный газ, алкоголь и его суррогаты, ОВ
Удушающее действие (токсический отек легких)	Оксиды азота, ОВ
Слезоточивое и раздражающее действие (раздражение наружных слизистых оболочек)	Пары крепких кислот и щелочей, хлор пикрин, ОВ
Психотическое действие (нарушение психической активности, сознания)	Наркотики, атропин

Яды наряду с общей обладают избирательной токсичностью, т. е. они представляют наибольшую опасность для определенного органа или системы организма. По избирательной токсичности выделяют яды:

— сердечные с преимущественным кардиотоксическим действием; к этой группе относят многие лекарственные препараты, растительные яды, соли металлов (бария, калия, кобальта, кадмия);

— нервные, вызывающие нарушение преимущественно психической активности (угарный газ, фосфорорганические соединения, алкоголь и его суррогаты, наркотики, снотворные лекарственные препараты и др.);

— печеночные, среди которых особо следует выделить хлорированные углеводороды, ядовитые грибы, фенолы и альдегиды;

— почечные — соединения тяжелых металлов этиленгликоль, щавелевая кислота;

— кровяные — анилин и его производные, нитриты, мышьяковистый водород;

— легочные — оксиды азота, озон, фосген и др.

Показатели токсикометрии и критерии токсичности вредных веществ — это количественные показатели токсичности и опасности вредных веществ. Токсический эффект при действии различных доз и концен траций ядов может проявиться функциональными и структурными (патоморфологическими) изменениями или гибелью организма. В первом случае токсичность принято выражать в виде действующих, пороговых и недействующих доз и концентраций, во втором - в виде смертельных концентраций.

Смертельные, или летальные дозы DL при введении в желудок или в организм другими путями или смертельные концентрации CL могут вызывать единичные случаи гибели (минимальные смертельные) или гибель всех организмов (абсолютно смертельные). В качестве показателей токсичности пользуются среднесмертельными дозами и концентрациями: DL₅₀, CL₅₀ - это показатели абсолютной токсичности. Среднесмертельная концентрация вещества в воздухе CL₅₀ —это концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при 2—4-часовом ингаляционном воздействии (мг/м³); среднесмертельная доза при введении в желудок (мг/кг), обозначается как DL^ж₅₀,, среднесмертельная доза при нанесении на кожу DL^K₅₀..

Степень токсичности вещества определяется отношением 1/DL₅₀ и 1/ CL₅₀; чем меньше значения токсичности DL₅₀, и CL₅₀, тем выше степень токсичности.

Об опасности ядов можно судить также по значениям порогов вредного действия (однократного, хронического) и порога специфического действия.

Порог вредного действия (однократного или хронического) — это минимальная (пороговая) концентрация (доза) вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения биологических показателей на организменном уровне, выходящие за пределы приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Порог однократного действия обозначается Lim_ac, порог хронического Lim_ch, порог специфического Lim_sp.

Опасность вещества - это вероятность возникновения неблагоприятных для здоровья эффектов в реальных условиях производства или применении химических соединений.

Возможность острого отравления может оцениваться коэффициентом опасности внезапного острого ингаляционного отравления (КОВОИО)

КОВОИО = С₂₀/( CL₅₀λ),

где С₂₀ —насыщенная концентрация при температуре 20 °С; λ —коэффициент распределения газа между кровью и воздухом.

При утечке газа или летучего вещества возможность острого отравления тем выше, чем выше насыщающая концентрация при температуре 20 °С. Если КОВОИО меньше 1 — опасность острого отравления мала, если КОВОИО выражается единицами, десятками и более, существует реальная опасность острого отравления при аварийной утечке промышленного яда, например, для паров этанола КОВОИО меньше 0,001, хлороформа около 7, формальгликоля около 600.

Если невозможно определить значение λ, то вычисляют коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО):

КВИО = С₂₀/CL₅₀

О реальной опасности развития острого отравления можно судить также по значению зоны острого действия. Зона острого (однократного) токсического действия Z_ac—это отношение среднесмертельной концентрации (дозы) вещества CL₅₀ к пороговой концентрации (дозе) при однократном воздействии С_min: Z_а_c = CL₅₀/ С_mi_.Чем меньше зона, тем больше возможность острого отравления и наоборот. Показателем реальной опасности развития хронической интоксикации является значение зоны хронического действия Z_ch,, т. е. отношение пороговой концентрации (дозы) при однократном воздействии С_min к пороговой концентрации (дозе) при хроническом воздействии Lim_ch. Чем больше зона хронического действия, тем выше опасность Z_ch= С_min/Lim_ch. Показатели токсикометрии определяют класс опасности вещества, определяющим является тот показатель, который свидетельствует о наибольшей степени опасности. Например, озон, будучи веществом остронаправленного действия, относится к 1-му классу опасности, его ПДК = 0,1 мг/м³; оксид углерода относится также к веществам остро-направленного действия, однако по показателям острой и хронической токсичности для него установлена ПДК = 20 мг/м³, 4-й класс опасности.

Очень важно отметить комбинированное действие вредных веществ на здоровье человека. На производстве и в окружающей среде редко встречается изолированное действие вредных веществ; обычно работающий на производстве подвергается сочетанному действию неблагоприятных факторов разной природы (физических, химических) или комбинированному влиянию факторов одной природы, чаще ряду химических веществ. Комбинированное действие – это одновременА или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления. Различают несколько типов комбинированного действия ядов в зависимости от эффектов токсичности:

- аддитивного;

- потенцированного;

- антагонистического;

- независимого действия.

Аддитивное действие — это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. Аддитивность характерна для веществ однонаправленного действия, когда компоненты смеси оказывают влияние на одни и те же системы организма, причем при количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси не меняется. Для гигиенической оценки воздушной среды при условии аддитивного действия ядов используют уравнение в виде:

где С_1, С_2, С₃_,…..,Сn – концентрация каждого из веществ, обладающих эффектом суммации, мг/м³; ПДК_1, ПДК₂_, ПДК₃_,…, ПДК_n – предельно допустимые концентрации этих веществ.

Примером аддитивности является наркотическое действие смеси углеводородов (бензола и изопропилбензола).

При потенцированном действии (синергизме) компоненты смеси действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комбинированного действия при синергизме выше, больше аддитивного и это учитывается при анализе гигиенической ситуации в конкретных производственных условиях. Однако количественной оценки это явление не получило. Потенцирование отмечается при совместном действии диоксида серы и хлора; алкоголь повышает опасность отравления анилином, ртутью и некоторыми другими промышленными ядами. Явление потенцирования возможно только в случае острого отравления.

Антагонистическое действие —эффект комбинированного действия менее ожидаемого. Компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого, эффект—менее аддитивного. Примером может служить антидотное (обезвреживающее) взаимодействие между эзерином и атропином.

При независимом действии комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого яда в отдельности. Преобладает эффект наиболее токсичного вещества. Комбинации веществ с независимым действием встречаются достаточно часто, например бензол и раздражающие газы, смесь продуктов сгорания и пыли.

Наряду с комбинированным влиянием ядов возможно их комплексное действие, когда яды поступают в организм одновременно, но разными путями (через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт, органы дыхания и кожу и т. Д.).

2.Санитарно-гигиенические нормативы – это устанавливаемые в законодательном порядке, обязательные для исполнения всеми ведомствами, органами и организациями допустимые уровни содержания химических и других соединений в объектах окружающей среды. Схема гигиенического нормирования (Рис. 1.) охватывает экологическую, производственную и жилищно-бытовую сферы жизни.

Признаки нормативов качества окружающей среды:

1. объект защиты (древесная растительность, человек).

2. среда, в которой нормируется и контролируется содержание вещества (воздух, вода, почва, биосубстраты человека – кровь, моча, волосы и т.д.).

3. критерий вредности (появление заболевания, снижение продуктивности, пищевой ценности растений).

4. регламентируемая временная характеристика (воздействие в течение всей жизни, рабочего стажа, короткого времени).

5. последствия («цена норматива») к которым может привести отсутствие, превышение допустимого уровня.

Анализ первичной информации о веществе

и его аналогах