Общие сведения об исследования токсичности

Работа 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ТОКСИКОЛОГИИ

Общие сведения об исследования токсичности

Контакт человека с промышленными ядами в условиях производ­ства может приводить к возникновению профессиональных отравлений, а, в общем случае, вызывать самые разнообразные заболевания. Ниже представлены примеры наиболее распространенных токсических веществ.

Анилин – производство красителей, красильные предприятия.

Бензол – синтез пластмасс, производство красок, лаков.

Бериллий – производство керамики, производство радиоламп, порошковая металлургия, производство люминофоров.

Кадмий – производство щелочных аккумуляторов, изготовление кадмиевых ламп.

Марганец – производство стекол, электросварка.

Мышьяк – производство инсектицидов, в фармацевтической промышленности, в электронике.

Нитрогазы – производство удобрений, взрывные работы, испытание высоковольт­ной аппаратуры.

Ртуть – производство пестицидов, производство взрывча­тых веществ, в термометрах, мано­метрах, рентгеновских трубках, электролампах, амальгамы в стоматологии.

Свинец – производство свинцовых красок, производство аккумуляторов, полиграфическое производство.

Сернистый газ – производство серной кислоты, процесс отбеливания в текстильной промышленности, дезинфекция фрук­тов.

Сероводород – процесс осаждения металлов из растворов в текстильной и кожевенной промышлен­ности.

Угарный газ (оксид углерода) – процесс неполного сгорания материалов, содержащих углерод.

Фтор – производство суперфосфата, синтез полимеров.

Следует различать понятия «отравление острое» и «отравление хроническое». Острое отравление наблюдается редко, возникает внезапно, в основном, при аварийных ситуациях с выделением или выбросом значительного количества вредных веществ. Хроническое отравление возникает медленно при длительной работе в условиях воздействия относительно невысоких концентраций вредных веществ. Хронические отравления возникают при действии ядов, обладающих свойст­вом вызывать материальную или функциональную кумуляцию в организме.

Задачами промышленной токсикологии являются всесторонняя токсикологическая характеристика промышленных ядов в условиях острого и хрониче­ского воздействия и обоснование предельно допустимых концентраций (ПДК) токсических веществ. В основе установления последних лежит представление о пороговости действия токсических веществ.

Во многих случаях токсические эффекты наступают, если достигается определенная интенсивность воздействия – порог острого или хронического действия. Пороговость действия позволяет устанавливать предельно допустимые концентрации токсических веществ для различных объектов окружающей среды и в том числе для воздуха рабочей зоны промышленных предприятий. Наличие этого норматива, в свою очередь, позволяет ограничивать загрязнение воздуха промышленными предприятиями, что является важной мерой профилактики острых и хронических отравлений.

В соответствии со стандартами по гигиене труда ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.4.034 действует следующее определение ПДК:

“концентрации, которые при ежедневной (кроме вы­ходных дней) работе в тече­ние 8 ч или при другой продолжи­тельности (но не более 41 ч в неделю) в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений”.

Установление величины ПДК для определенного вещества является итогом токсикологических исследований. Схема исследования химических веществ, внедряемых в производство, включает следующие основные этапы:

1. Получение информации о физико–химических свойствах и условиях применения изучаемого вещества. ¯

2. Оценка токсичности в условиях острого воздействия (определение средних смертельных доз и концентраций, порога острого действия, коэффициента кумуляции, изучение местного и кожно–резорбтивного действия). Эти данные позволяют составить представление об опасности острых отравлении при воздействии данного яда. ¯

3. Изучение воздействия яда в условиях хронического эксперимента, позволяющее определить пороговые концентрации при длительной экспозиции.

Основные токсикологические показатели устанавливаются на основе пороговых концентраций, определяемых на лабораторных животных в острых и хронических экспериментах. Затравка животных проводится в специальных затравочных камерах. Задачей хронического эксперимента является выявление пороговых (минимально действующих) и недействующих концентраций при длительной экспозиции в течение 4 мес. при ежедневном 4-часовом воздействии токсического вещества. Как правило, опыты проводятся на белых крысах, а при выраженных различиях видовой чувствительности и на более чувствительном виде животных.

Для оценки токсического действия применяются следующие показатели:

1. Интегральные показатели, отражающие общее состояние организма: оценка функционального состояния центральной нервной системы (метод условных рефлексов, электроэнцефалография, хронаксиметрия, способность к суммации подпороговых импульсов), изучение работоспособности, функции внешнего дыхания и др.

2. Показатели, выявляющие функциональное отдельных органов и систем, например, показатели функционального состояния печени (определение белков сыворотки крови, осадочные пробы, проба Квика, исследование углеводного обмена и др.).

3. Изучение состояния биохимических систем (определение активности различных ферментов).

4. Морфологические методы (патогистологическое и гистохимическое исследование органов и тканей, определение весовых коэффициентов органов, определение картины крови).

1.2. Ориентировочная оценка токсичности веществ по некоторым химическим и физико - химическим свойствам

Биологическое действие веществ зависит от их химического строения и физико-химических свойств. Наличие связи между химическим строением вещества и его токсикологическим действием важно для промышленной токсикологии, так как, зная химическую структуру вещества, возможно в некоторой сте­пени предвидеть характер его токсического действия. В связи с этим для оценки новых соединений используют сведения о токсичности веществ, сходных по химическому строению и физико-химическим свойствам.

Характеристику вещества начинают с получения сведений о его структурной формуле, физических и физико-химических свойствах (молекулярная масса, температура кипения, упругость пара, растворимость в воде и др.). Из физико-химических свойств в первую очередь принимают во внимание абсолютную летучесть, коэффициенты распределения вода/воздух и масло/вода.

Абсолютная летучесть ― максимально достижимая концентрация вещества в воздухе при данной температуре. Её определяют по формуле:

,

где ― абсолютная летучесть при температуре 20 °С, мг/л;

Р ― давление насыщенного пара (упругость) при температуре 20°С, мм рт. ст.;

М ― молекулярная масса;

18.3 ― коэффициент (760´22.4´(273+20)/(273´1000)).

Вещества, имеющие высокую летучесть, легко испаряются и создают в воздухе рабочих помещений большие концентрации токсических веществ. Поэтому при возможности выбора предпочтение отдается менее летучим веществам. Для суждения о непосредственной опасности возникающих концентрации для развития острых отравлений сопоставляют летучесть с величиной средних смертель­ных концентраций.

Для суждения о накоплении в организме паров и газов, поступаю­щих в кровь через легкие на основе закона диффузии (так называемых нереагирующих паров и газов), в промышленной токсикологии используется коэффициент распределения в сис­теме артериальная кровь/альвеолярный воздух. Коэффициент распределения в системе артериальная кровь/альвеолярный воз­дух без большой погрешности может быть заменен коэф­фициентом растворимости вода/воздух l и вычислен по формуле:

,

где S – раствори­мость в воде, г/л;

Т – абсолютная температура в градусах Кельвина, К (273+t °С);

М – молекуляр­ная масса, г;

P – упругость пара, мм рт.ст.

Вещества, хорошо растворяющиеся в воде, имеют большие значе­ния коэффи­циента l. Эти вещества легко диффундируют из альвеоляр­ного воздуха в кровь, но скорость насыщения артериальной крови до концентраций, максимально воз­можных при данном содержании ве­щества в воздухе, для них незначительна. Наоборот, вещества, имею­щие малое значение коэффициента l, быстро насыщают артериальную кровь и опасны в отношении развития острых отравлений.

Показателем растворимости веществ в жирах и липоидах служит коэффици­ент распределения масло/вода (Овертон – Мейера). Неэлектролиты, имеющие высокие значения этого коэффициента (10…10⁵ и более), проникают через неповрежденную кожу и слизистые оболочки, легко про­ходят через клеточные мембраны, быстро прони­кают в клетки и быстро из них выводятся. Их распределение в организ­ме определяется условиями кровоснабже­ния органов и тканей. Особен­но быстро насыщается мозг, содержащий много липидов и имеющий развитую систему кровоснабжения.