Токсичность вредных веществ, яды, токсикометрия, биологическое действие промышленных ядов

     2.2. Основные токсикометрические характеристики

     Степень токсичности вредных веществ  измеряется его абсолютным количеством (дозой), вызывающим определенный биологический  эффект, те или иные патологические изменения в организме. Из двух веществ  более токсическим является то, которое вызывает одинаковые патологические проявления в меньшей дозе, или концентрации.

     Неблагоприятный эффект воздействия различных доз  концентраций может проявляться  в форме гибели организма или  его функциональных изменений. В первом случае говорят о летальны (смертельных) концентрациях (ЛК, СL) или дозах (ЛД, или DL), во втором – действующих, пороговых или недействующих концентрациях (дозах).

     Существуют  следующие дозы (концентрации) вредных  веществ:

     минимальная смертельная доза (концентрация) вещества ЛД_min - ЛК_min – наименьшее количество (концентрация) вещества, уже способное вызвать гибель отдельных животных;

     максимальная (абсолютно смертельная) или стопроцентная доза (концентрация) ЛД_mаn (ЛД₁₀₀), ЛК_mаn (ЛК₁₀₀) – наименьшее количество (концентрация) вещества, которое вызывает гибель все подобных животных.

     Поскольку величины ЛД_min и ЛД_mаn изменяются в широких пределах вследствие индивидуальной чувствительности живых организмов и различных условий, то чаще указывают величины статистических наиболее достоверные – среднесмертельные дозы и концентрации ЛД₅₀.

     Доза  выражается в единицах массы или  объема вредного вещества на единицу  массы животного (мг/кг). Концентрация воздействующего вещества выражается обычно в следующих единицах: мг/м³, мг/л, мг/см³, %, в частях на миллион (ррm).

     Среднесмертельная (или абсолютно  смертельная) доза при введении в желудок ЛД_50ж – количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 ли 100 % живых соответственно при однократном введении в желудок.

     Среднесмертельная (или абсолютно смертельная) доза при нанесении на кожу ЛД_50к – количество вредного вещества, вызывающего гибель 50 ли 100 % живых соответственно при однократном нанесении на кожу.

     Среднесмертельная (или абсолютно  смертельная) концентрации вещества в вождухе ЛД₅₀ – концентрация вещества, вызывающего гибель 50 ли 100 % испытуемых животных соответственно при ингаляционном воздействии в течение 2 - 4 ч.

     В токсикологической практике для  оценки токсичности различных радионуклидов  определяют летальные дозы (абсолютно летальную, минимально летальную дозу, вызывающую гибель 50 % животных), отнесенные к определенному сроку, например ЛД₅₀/₃₀(табл.2.1). 

     Таблица 2.1.

     Доза  радиоактивных веществ, вызывающая гибель 50 % животных в течение 30 сут

 

     Опасность веществ устанавливаются не только показателям острой токсичности. Учитывается  также степень опасности хронических  отравлений по так называемым зонам острого и хронического действия. Для определения ранних функциональных изменений в биологических организмах определяют действующие дозы и концентрации, которые вызывают признаки интоксикации организма, а также пороговые и действующие величины. Под термином пороговость статистические достоверные изменения в организме, выходящие за пределы гомеостаза. Определение порогового и острого хронического действия позволяет установить зоны острого и хронического действия и подойти к обоснованию предельно допустимых концентраций. Связь между величинами, характеризующими возможность отравления, приведена на рис. 2.1. 

     Рис. 2.1. Принципиальная схема  биологической реакции  организма на количество поступившего в него токсического вещества 

     Порог вредного действия (однократного Lim_ac и хронического Lim_ah) –это минимальная концентрация (доза) вещества в объекте окружающей среды, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, т.е. скрытая (временно компенсированная) патология.

     Порог специфического (избирательного) действия Lim_sp – минимальная концентрация (доза), вызывающая изменения биологических функций отдельных органов и систем организма, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций.

     Более полно характеризовать степень  отравления живых организмов позволяют  и другие показатели, приведенные  в табл.1.3.

     Зона  острого действия Z_ac соответствует изменению биологических показателей, выходящих за рамки приспособительных физиологических реакций, на уровне целостного организма.

              ЛК₅₀ (ЛД₅₀)

     Z_ac = ------------------

              Lim_ac

     Зона  острого действия показывает диапазон концентраций (от начальных до крайних), оказывающих действие на организм при  однократном поступлении. Чем меньше Z_ac и ниже порог, тем больше опасность острого отравления, тем опаснее вещество, так как даже небольшое превышение пороговой концентрации может вызвать смертельны  исход.

     Зона  хронического действия Z_сh показывает, насколько велик разрыв между концентрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при однократном и длительном поступлении в организм.

            Lim_ac

     Z_ch = ---------

             Lim_ch

     Чем шире Z_сh тем опаснее вещество, так как концентрация, оказывающие хроническое действие, значительно меньше концентраций, вызывающие острые отравления. Хронические отравления при действии таких веществ развиваются, скрыто, незаметно.

     Большое значение выявление опасности веществ по показателям избирательности вызываемого эффекта: аллергенного, раздражающего и т.д. соответствующие зоны специфического действия Z_sp определяются отношением порога острого действия по интегральным показателям к соответствующему порогу специфического действия Lim_sp

            Lim_ac (int eg)

     Z_sp = ------------------

             Lim_sp

Зона  специфического действия, превышающая единицу, свидетельствует об избирательном действии химического вещества на изучаемую функцию. Величина Z_sp позволяет определить степень опасности вещества в развитии отдельного эффекта.

      Помимо  непосредственного установления указанных параметров токсичности  рассчитывается такой показатель опасности развития острого отравления как коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО), который представляет собой отношение насыщенной концентрации вещества при 20 ⁰ С к среднесмертельной концентрации. 
 

                    ЛК_max

      КВИО = ----------

                      ЛК₅₀

      Таким образом, КВИО объединяет два важных показателя опасности острого отравления: летучесть вещества и дозу, вызывающую наибольший биологический эффект, т.е. гибель организма. Чем больше величина КВИО и уже зона острого действия, тем опаснее вещество (см. табл.1.3.).

      Порог хронического действия является базовым  параметром токсикометрии, на основе которого рассчитывается коэффициент запаса К_s и ПДК. При установлении значения ПДК необходимо уменьшить заведомо токсическую концентрацию. Это обусловлено К_s, который устанавливается для каждого вещества с учетом количественных и качественных особенностей его действия. Коэффициент запаса принимается, чем больше, тем выше кумулятивные, кожно-резорбтивные, сенсибилизирующие свойства токсического вещества. Числено он обычно принимается 3 < К_s < 20. Величина К_s возрастает при наличии специфического отдельного действия токсического вещества. В этом случае К_s определяется, исходя из величины зоны специфического действия (табл. 2.2).

      Таблица 2.2.

      Классификация потенциальной опасности  влияния промышленных токсических веществ  на репродуктивную функцию 

 

      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 отдельные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

      Для веществ, на которые ПДК не установлены, временно устанавливают ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и оговариваются 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. 2.3).

      Таблица 2.3.

      Классификация вредных веществ  по степени токсичности  и опасности (ГОСТ 12.1.007 – 76)