5.1. Токсикология и нормирование вредных веществ

Следствием попадания в организм чужеродных химических соединений (ксенобиотиков) может быть его отравление. Тогда вещество,вызвавшее отравление, называют ядом.

Яды -это вещества, которые при поступлении в организм человека через дыхательные органы, кожные покровы или через пищеварительный тракт в малых количествах способны вступать во взаимодействие с жизненно важными структурами организмами и вызывать нарушение его жизнедеятельности, переходящее в болезненное состояние, то есть в отравление.

Яд - достаточно условное понятие. Действие вещества на организм зависит от многих условий: дозы, поступившей в организм, времени воздействия (экспозиции), содержания в окружающей среде и др. Так, кислород для аэробных организмов является необходимым, а для анаэробных - представляет собой опасный яд. Мышьяк в малых дозах используется в качестве лекарственного средства, а поваренная соль в больших количествах может вызвать отравление. Ртуть постоянно присутствует в организме, но определенные ее соединения при попадании в окружающую среду и далее в организм приводят к тяжелым функциональным расстройствам.

Вещества, содержащиеся в сбросах и выбросах предприятий, в зависимости от их специфических особенностей, также оказываются ядами, а ситуации, связанные с угрозой отравления человека, получили название "экологических ловушек". Так как источником ксенобиотиков является промышленно-техническая деятельность, их называют промышленными ядами.

Токсикологией (от греч. токсикон - яд) называют науку, исследующую взаимодействие организма и яда.

Раздел этой науки, касающийся токсичных веществ промышленного происхождения, называется промышленной токсикологией. Последняя, в свою очередь, является разделом гигиены труда, связанным с проблематикой охраны труда и техники производственной безопасности. Однако фактически задачи промышленной токсикологии шире, поскольку воздействию промышленных ядов люди подвергаются не только в условиях трудового процесса, но и в населенных пунктах, которые оказываются в зонах рассеивания промышленных выбросов и сбросов.

Первой важнейшей задачей промышленной токсикологии является токсикологическая оценка вредных веществ промышленного происхождения с целью их гигиенической регламентации. Это означает, что в условиях, когда избежать присутствия вредных веществ в окружающей среде нельзя, необходимо устанавливать предельные (максимальные) значения их содержания, при которых эти вещества не оказывают негативного воздействия на организм человека. Таким образом, речь идет о нормировании загрязняющих веществ, т.е. об установлении так называемых предельно допустимых концентраций или других ограничительных нормативов.

В условиях производства человек обычно находится под воздействием не одного, а нескольких разных ксенобиотиков, а также под совместным воздействием химических и физических факторов.

Отсюда второй задачей промышленной токсикологии является изучение и регламентация совместного воздействия на организм различных неблагоприятных факторов окружающей среды.

Кроме того, токсикология изучает проявление различных эффектов действия ядов в организме: мутагенных, канцерогенных, эмбриотропных (воздействие на зародыши) и др.

В токсикологии принято различать токсичность и опасность вещества. Способность химических веществ вызывать отравление организма называется токсичностью. Это мера несовместимости вещества с жизнью или здоровьем. Опасность характеризуется как вероятность отравления этим веществом в реальных условиях его применения или присутствия.

Количество яда оценивается в единицах его массы, отнесенных к единице массы или объема субстрата (мг/м³ воздуха, мг/л воды и т.д.). Такая характеристика называется концентрацией. Если количество яда, поступившего в организм, относится к массе его тела (мг/кг), то эта удельная характеристика называется дозой вещества. Кроме того, концентрации вредных веществ могут выражаться в процентах или частях на миллион (ррb) или биллион (ppb).

В токсико метрических исследованиях одной из наиболее важных количественных характеристик является токсическая смертельная доза (концентрация), которая вызывает отравление, заканчивающееся смертью подопытного животного; она обозначается символами ЛК (летальная концентрация) или ЛД (летальная доза). Наиболее объективную оценку токсичности исследуемого вещества, приемлемую для сравнения разных веществ, дает та доза (концентрация), которая вызывает гибель половины (50 %) всех подопытных организмов, т.е. ЛК50 или ЛД50.

Естественно, что чем выше степень токсичности того или иного вещества, тем более жесткие требования предъявляются при работе с ним или к его присутствию в окружающей среде. Поэтому все токсичные вещества делят на группы токсичности (их называют классами токсичности) (табл. 4.1). Чем меньше значения устанавливаемых в эксперименте токсических доз (концентраций вещества), тем более ядовитым, т.е. токсичным или опасным оно является.

Таблица 4.1. Классификация вредных веществ по степени токсичности и опасности.

Показатели*	Классы	токсичности(опасности)
	1 чрезвычайно токсичные	2 высоко- токсичные	3 умереннотоксичные	4 малотоксич-ные
ЛД50 мг/кг при введе- нии внутрь	< 15	15-150	150-1500	>1500
ЛД50,мг/кг,
накожно	< 100	100-500	501-2500	>2500
ЛД50, мг/л	<0,5	0,5-5,0	5,1-50	>50
ДКмин, мг/л	< 0,01	0,01-0,1	0,11-1,0	>1,0
Z остр	<6	6-18	18,1-54	>54
Z хрон	>10	-10-5	4,9-2,5	<2,5
ВИО	>300	300-30	30-3	<3

* Первые четыре показателя характеризируют степень токсичности, а три последние - степень опасности вещества.

Воздействие вредных веществ на организм может вызывать два вида отравлений: острое и хроническое. При авариях, нарушениях техники безопасности или регламентов работы оборудования возможно резкое скачкообразное возрастание содержания вредных веществ. При этом могут наступить острые отравления, которые возникают после однократного воздействия и могут приводить к смертельному исходу, хотя и не сразу после отравления (например, оксиды азота могут привести к такому исходу через неделю или более после острого отравления).

Хроническое отравление - это заболевание, развивающееся в результате систематического воздействия таких доз вредного вещества, которые при однократном поступлении в организм не вызывают отравления. Действия многих промышленных ядов связано именно с хроническим отравлением, поскольку в обычных производственных условиях, как правило, не создается концентраций, способных вызывать острое отравление, Это относится, например, к соединениям свинца, марганца, парам ртути и др. Но некоторые вещества (например, синильная кислота) вызывают только острые отравления.

Если значение таких показателей как ЛК₅₀ или ЛД₆₀ характеризуют токсичность вредных веществ (их несовместимость с жизнью и здоровьем), то вероятность угрозы отравления (опасность) оценивается другими показателями (см. табл. 4.1)

Это, в частности, так называемая зона(коэффициент) однократного острого (Z_octp) и хронического (Z_xpoн) действия и зона (коэффициент) возможного ингаляционного отравления (КВИО).

Величина Z_octp характеризует диапазон концентраций между среднесмертельной концентрацией ЛК50 и порогом однократного воздействия К мин.остр и определяется по формуле

Z_octp = ЛК₅₀ / К мин. остр.

Понятно, что чем ближе друг к другу значение числителя и знаменателя, тем меньше отношение между ними и тем более опасным является данное вещество. Правда, эти значения могут оказаться близкими как для высокотоксичных, так и для малотоксичных веществ, вследствие чего значения Z оцениваются с указанием фактических границ токсичности.

Величина Z_xpoн характеризует опасность хронического поступления (интоксикации): чем шире данная зона, тем выше опасность, поскольку при этом возрастает угроза накопления (т.е. кумуляции) вещества в организме. Эта величина определяется как отношение К мин. остр. / К мин. хрон.

Что касается коэффициента возможного ингаляционного отравления,КВИО, то этот показатель характеризует эффективную токсичность вещества и определяется как отношение его насыщающей концентрации в воздухе при температуре 20^о  С (К₂₀) к среднесмертельной ЛК₅₀:

КВИ = К₂₀/ЛК₅₀

Принадлежность вещества к тому или иному классу токсичности (опасности) определяет правила техники безопасности работы с ним и производственной гигиены, а также специфику нормативов его содержания в окружаю­щей среде.

Все рассмотренные выше характеристики ядовитых веществ в конечном счете необходимы для обоснованного гигиенического нормирования их содержания в природных средах, т.е. для установления ПДК. В промышленной токсикологии нормируется содержание вредных веществ преимущественно в воздушной среде предприятий - в рабочих помещениях и на территории. Но в санитарной охране окружающей среды учитывают и то обстоятельство, что в зонах рассеивания промышленных выбросов могут оказаться населенные пункты, где загрязненным воздухом будет дышать население, т.е. те же трудящиеся в нерабочее время и - круглосуточно - члены их семей.