Соотношения между показателями токсичности и ПДК

Уравнение	Размерность сопоставляемых величин	Область использования уравнения
ПДК» 0,066Lim ac	Одинаковая	Для паров органических соединений
ПДК» 0,0013LC50	Одинаковая	То же
lgПДК = 0,72lgLC50 - 0,31	ммоль/м3 и ммоль/дм3	Исключая пестициды
lgПДК = 0,77lgLim ac + 0,91	Одинаковая	То же
lgПДК = 0,88lgLD50 - 2,29	ммоль/м3 и ммоль/кг	То же
ПДК = 0,0008LD50	Одинаковая на 1 м3 и на 1 кг	Органические аэрозоли вместе с пестицидами
ПДК = 0,0008LD50 + 0,146	Одинаковая	Для пестицидов
ПДК = 0,0017LD50	Одинаковая	Для фосфорорганики
ПДК = 0,0012LD50	Одинаковая	Для хлорорганики
ПДК = 0,072 - 0,53 × 10–4LD50	Одинаковая	Для пестицидов
ПДК = 0,0075Кк - 10–7 ×LD50 + + 0,00017LD50 × К к	Одинаковая	То же
lgПДК = 0,88 + 0,61lgLim ir (кошки)	мг/м3 и мг/дм3	Для паров органических соединений
lgПДК = 1,25 + 0,57lgLim ir (кролика)	Одинаковая	То же
lgПДК = 1,94 + 0,76lgLim ir (человека)	Одинаковая	То же
lgПДК = 1,16 + 0,37lgLC50 + + 0,47lgLim ir (человека)	Одинаковая	То же

Для установления величины безопасного гигиенического регламента (ПДК) необходимо уменьшение заведомо токсичной концентрации. Это уменьшение характеризуется коэффициентом запаса, который устанавливается для каждого вещества с учетом количественных и качественных особенностей его действия и определяется отношением минимально действующей концентрации в хроническом опыте к ПДК. Обоснование величины коэффициента запаса основывается на следующих положениях. Коэффициент запаса должен увеличиваться:

- с увеличением абсолютной токсичности;

- с увеличением КВИО;

- с уменьшением зоны острого действия;

- с увеличением кумулятивных свойств (коэффициента кумуляции, зоны хронического действия, зоны биологического действия);

- при значительных различиях в видовой чувствительности подопытных животных;

- при выраженном кожно-резорбтивном действии (газов и паров).

Численно коэффициент запаса принимается не менее 3 и не более 20. При развитии необратимых процессов коэффициент запаса должен быть увеличен.

Полученные таким образом величины ПДК утверждаются в законодательном порядке. Однако вследствие приблизительного характера определения величины ПДК могут изменяться по мере получения новых данных о токсичности уже регламентированного вредного вещества или близких ему веществ по химической формуле и физико-химическим свойствам соединений.

Например, ПДК бензола менялась четыре раза: с 200 – до 100 мг/м³ (1930, 1947 г.) и затем до 50 (1954 г.), 20 (1963 г.), 5 (1971 г.); ПДК анилина – с 10 мг/м³ (1930 г.) до 5 (1954 г.), 3 (1963 г.), 0,01 (1973 г.).

Поскольку используемые для определения значений ПДК величины токсичности для одного и того же вещества в зависимости от пути проникновения в организм различны, выделяют следующие виды нормативов:

- ПДК_р.з – предельно допустимая концентрация поллютанта в воздухе рабочей зоны (рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих), мг/м³;

- ПДК_с.с – предельно допустимая концентрация поллютанта среднесуточная в воздухе населенных мест, мг/м³;

- ПДК_м.р – предельно допустимая концентрация поллютанта максимальная разовая в воздухе населенных мест, мг/м³;

- ОБУВ – ориентировочный безопасный уровень максимального разового воздействия химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³;

- ПДВ_водн – предельно допустимая концентрация загрязнителей в различных типах водоемов хозяйственно-питьевого (ПДК_х.п), культурно-бытового (ПДК_к.б), рыбохозяйственного (ПДК_р.х) назначения, мг/дм³;

- ПДК_п – предельно допустимая концентрация загрязнителей в почве, мг/кг массы почвы.

Необходимость раздельного нормирования поллютантов в воздушной среде населенных мест и рабочей зоны определяется условиями восприятия вредных веществ людьми: на предприятиях в течение рабочего дня (ограниченного времени) загрязненным воздухом дышат здоровые, прошедшие медицинское освидетельствование люди, а в населенных пунктах круглосуточно дышат таким воздухом взрослые и дети, пожилые и больные люди. Поэтому ПДК_р.з > ПДК_м.р > ПДК_с.с.

Например, для диоксида серы ПДК_р.з = 10 мг/м³, ПДК_м.р = 0,5 мг/м³, ПДК_с.с = 0,05 мг/м³.

Для ряда ксенобиотиков, в основном летучих органических соединений, установлена корреляционная зависимость значений ПДК (мг/м³) в воздухе рабочей зоны от физико-химических свойств соединений [15]:

Корреляционная зависимость ПДК неорганических веществ с их физико-химическими свойствами имеет более сложный характер. Установленная корреляция между ПДК (мг/м³) в воздухе рабочей зоны газов и паров неорганических соединений, определяемая уравнениями

lgПДК_р.з = lgM - 0,0075 t ^о_кип – 2,0,

lgПДК_р.з = lgM - 0,0077М – 1,4,

носит сугубо ориентировочный характер.

В зависимости от значения ПДК все химические вещества в воздухе рабочей зоны классифицируют по степени опасности [22]:

Класс опасности	ПДКр.з, мг/м3
I чрезвычайно опасные II высокоопасные III умеренно опасные IV малоопасные	< 0,1 0,1-1,0 1,0-10 > 10

В связи с тем, что установление величины ПДК основано на токсикологической оценке вещества, включающей острые и подострые опыты на животных, изучение отдаленных последствий и т.п., и вызывает определенные сложности, санитарно-гигиеническим нормативом, характеризующим состояние воздушного бассейна, для ряда ксенобиотиков являются значения ОБУВ, определяемые расчетным путем. Расчетные формулы определения величины ОБУВ для некоторых групп нелетучих и летучих органических соединений в зависимости от молярной массы имеют вид [22]:

Группа соединений	Свойства	Уравнение
Углеводороды	Нелетучие	lgОБУВ = 0,6 – 0,011М
Летучие	lgОБУВ = 1,3 – 0,017М
Предельные спирты	Нелетучие	lgОБУВ = -0,5 – 0,005М
Летучие	lgОБУВ = 3,0 – 0,04М
Нитросоединения	Нелетучие	lgОБУВ = -1,35 – 0,004М
Летучие	lgОБУВ = 1,4 – 0,023М
Амины	Нелетучие	lgОБУВ = -1,2 – 0,0046М
Летучие	lgОБУВ = -0,3 – 0,013М

Уравнение для расчета ОБУВ летучих органических соединений при корреляции с давлением насыщенных паров (Р) имеет следующий вид (в долях от насыщающей концентрации) [15]:

lgОБУВ = -0,70lg P – 2,8.

Поскольку для разных компонентов природной среды ПДК одного и того же вещества различны, для нахождения условий приведения его действия на эквивалентное загрязнение объектов окружающей человека среды могут быть использованы следующие соотношения:

lgПДК_с.с = -2 + 0,86lgПДК_р.з,

lgПДК_водн = 0,61lgПДК_р.з,

ПДК_с.с = 0,01ПДК^1,41_водн.

Значения ПДК загрязняющих веществ в различных объектах окружающей человека среды приведены в [18], [35] – [39] и другой справочной литературе.

При одновременном присутствии в объектах окружающей человека среды нескольких вредных веществ (с концентрацией С ₁, С ₂, ¼, С_i) однонаправленного действия при комбинированном воздействии на организм их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1:

.

В том случае, если вещества обладают синергетическим эффектом, в приведенную расчетную формулу вводят коэффициенты, характеризующие степень усиления токсичности веществ при их комбинированном воздействии:

.

Например, при совместном присутствии монооксида углерода и диоксида азота проявляется синергетический эффект. При этом нормативным показателем качества окружающей среды будет величина, рассчитанная по формуле

,

где коэффициенты 3 и 1,5 характеризуют степень усиления токсичности CO и NO₂ при их комбинированном воздействии.

В настоящее время количество загрязнителей по некоторым оценкам [16] достигает ~7 млн наименований. Ежегодно к этому количеству добавляется более 300 000 вновь синтезируемых химических веществ. Из всего многообразия существующих загрязнителей атмосферного воздуха нормировано (СН245-71) ~600 вредных веществ (для 525 веществ установлены ПДК, для остальных веществ – ОБУВ), для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения нормировано 1200 веществ, рыбохозяйственного - ~700, веществ, и только для 30 веществ, загрязняющих почву, разработаны и утверждены ПДК.

Причины такой ситуации заключаются прежде всего в том, что основой для установления ПДК служат токсикологические характеристики, определяемые для конкретных веществ по результатам воздействия их на лабораторных животных.

Кроме того, качество окружающей среды нормируется по величинам ПДК для индивидуальных веществ. В реальных же условиях одновременно присутствуют несколько загрязнителей, способных в комбинации вызвать эффекты, которые невозможно предугадать на основе однофакторных экспериментов. Это обусловлено тем, что:

- комбинации поллютантов могут действовать не только аддитивно, как предусмотрено при обосновании предельно допустимых уровней загрязнения, но и синергетически или антагонистически;

- поступившие в природные среды загрязнители подвергаются трансформации как в самой среде, так и в процессе биотрансформации; при этом одни соединения теряют свою токсичность, другие превращаются в продукты, во много раз более токсичные, чем исходные;

- многие виды устойчивых загрязнений в результате длительных процессов вторичной миграции способны перераспределяться в окружающей среде и накапливаться в повышенных концентрациях в отдельных компонентах экосистем;

- под действием антропогенных нагрузок и природных факторов в экосистемах проявляется широкое разнообразие реакций на различных уровнях биологической организации, причем время проявления воздействия для отдельных уровней неодинаково.

Совокупность этих взаимосвязанных факторов является предметом изучения экологической химии. В свою очередь, токсикология и экологическая химия являются теоретической основой экологической эпидемиологии, предметом изучения которой является риск здоровью, обусловленный воздействием окружающей среды, и определение концептуальных основ его снижения.