Основы токсикологии
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
О.В. Долгих, Н.В. Зайцева
ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2011
УДК 504(075.8)(035) ББК 28.080я7
Д64
|
Рецензенты: |
|
|
д-р мед. наук, профессор В.П. Рочев |
|
|
(Пермский государственный национальный |
|
|
исследовательский университет); |
|
|
д-р мед. наук, профессор П.З. Шур |
|
|
(Пермский национальный исследовательский |
|
|
политехнический университет) |
|
|
Долгих, О.В. |
|
Д64 |
Основы токсикологии: учеб. пособие / О.В. Долгих, |
|
|
Н.В. Зайцева. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. поли- |
|
|
техн. ун-та, 2011. – 342 с. |
|
|
ISBN 978-5-398-00721-3 |
|
|
Рассмотрены аспекты решения проблемы регламентации нега- |
|
|
тивных экологических факторов. Дан подробный анализ механизмов |
|
|
негативного влияния техногенных факторов на человека, рассмотрены |
|
|
вопросы регламентации факторов измененной |
окружающей среды |
|
и экстраполяции полученных в эксперименте |
данных на человека, |
|
а также дан анализ критериев опасности возникновения негативных |
|
|
последствий воздействия техногенных химических факторов. |
|
|
Предназначено для студентов направлений «Защита окружающей |
|
|
среды» и «Техносферная безопасность», изучающих курс «Основы |
|
|
токсикологии», а также для специалистов в области экологии, про- |
|
|
мышленной токсикологии, природоохранной деятельности и рацио- |
|
|
нального природопользования. |
|
|
УДК 504(075.8)(035) |
|
|
|
ББК 28.080я7 |
ISBN 978-5-398-00721-3 |
© ПНИПУ, 2011 |
|
2 |
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. ПРЕДМЕТ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ТОКСИКОЛОГИИ. |
|
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ |
|
(ЯДОВ) .................................................................................................. |
9 |
1.1. Предмет токсикологии и основные этапы ее развития........ |
9 |
1.2. Задачи токсикологии............................................................ |
11 |
1.3. Методы токсикологии.......................................................... |
15 |
1.4. Промышленные яды и их классификация.......................... |
19 |
2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСНОВНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ |
|
ДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЯДОВ ................................................ |
23 |
2.1. Представление о теории рецепторов................................... |
23 |
2.2. Общее и специфическое в действии промышленных |
|
ядов ............................................................................................... |
25 |
2.3. О соотношении между концентрацией (дозой) яда, |
|
временем его воздействия и возникающим эффектом............. |
29 |
2.4. Элементы токсикометрии и критерии токсичности |
|
промышленных ядов ................................................................... |
31 |
2.5. Проявления действия промышленных ядов....................... |
39 |
3. ОСТРЫЕ И ХРОНИЧЕСКИЕ ОТРАВЛЕНИЯ. ПОРОГОВОЕ |
|
ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ.................................................................. |
64 |
3.1. Острые отравления............................................................... |
64 |
3.2. Хронические отравления...................................................... |
66 |
3.3. Пороговые концентрации при однократном |
|
воздействии яда............................................................................ |
67 |
3.4. Пороговые концентрации промышленных |
|
вредных веществ, определяемые в опытах на людях............... |
74 |
3.5. Пороговые концентрации и дозы при хроническом |
|
воздействии вредных веществ.................................................... |
76 |
|
3 |
3.6. Хронические интоксикации при интермиттирующих |
|
воздействиях вредных веществ .................................................. |
79 |
4. КУМУЛЯЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЯДОВ И ПРИВЫКАНИЕ К НИМ.... |
84 |
4.1. Материальная и функциональная кумуляция..................... |
84 |
4.2. Количественная оценка кумулятивных свойств |
|
промышленных ядов.................................................................... |
85 |
4.3. Определение коэффициента кумуляции |
|
на пороговом уровне.................................................................... |
90 |
4.4. Привыкание к промышленным ядам как частный |
|
случай адаптации к изменению внешних условий................... |
92 |
4.5. Привыкание кядам какфазахронической интоксикации.... |
94 |
4.6. Взаимосвязь кумуляции ядов и привыкания к ним........... |
98 |
4.7. Содержание вещества в крови животных |
|
при привыкании к нему и при срыве привыкания.................... |
99 |
4.8. Изменения в организме при привыкании к ядам............. |
100 |
4.9. Состояние неспецифически повышенной |
|
сопротивляемости...................................................................... |
106 |
4.10. Привыкание к ядам со специфическим действием........ |
111 |
4.11. Привыкание к ядам в различные возрастные периоды ... |
114 |
4.12. Привыкание при различных режимах воздействия |
|
промышленных ядов.................................................................. |
115 |
4.13. Вероятные механизмы привыкания к ядам.................... |
116 |
4.14. Привыкание к комбинированному и комплексному |
|
воздействию веществ................................................................. |
122 |
4.15. Перспективы интерполяции результатов исследований |
|
привыкания животных для прогнозирования привыкания |
|
лиц, работающих на производстве........................................... |
124 |
4.16. Значение привыкания к промышленным ядам |
|
и развития СНПС....................................................................... |
126 |
4 |
|
5. КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЯДОВ ....... |
131 |
5.1. Токсический эффект при воздействии нескольких |
|
вредных веществ........................................................................ |
131 |
5.2. Однократное (острое) воздействие ядов........................... |
135 |
5.3. Хроническое воздействие ядов.......................................... |
140 |
5.4. Предельно допустимые дозы и концентрации вредных |
|
веществ при их совместном присутствии во внешней среде.... |
145 |
5.5. Токсические эффекты при воздействии |
|
парогазоаэрозольных смесей.................................................... |
147 |
5.6. Токсический эффект при совместном воздействии |
|
химических и физических факторов производственной |
|
среды........................................................................................... |
150 |
6. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПОСТУПЛЕНИЕ, |
|
ТРАНСПОРТ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ВЫДЕЛЕНИЕ |
|
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЯДОВ ИЗ ОРГАНИЗМА...................................... |
166 |
6.1. Всасывание ядов из дыхательных путей .......................... |
168 |
6.2. Всасывание ядов из желудочно-кишечного тракта......... |
172 |
6.3. Всасывание ядов через кожу.............................................. |
174 |
6.4. Транспорт ядовитых соединений...................................... |
175 |
6.5. Транспорт ядов через гематоэнцефалический |
|
и плацентарный барьеры........................................................... |
176 |
6.6. Распределение и депонирование ядов............................... |
177 |
6.7. Превращения ядовитых соединений................................. |
179 |
6.7.1. Метаболизм органических соединений.................. |
180 |
6.7.2. Метаболизм металлов .............................................. |
185 |
6.8. Видовые, возрастные и половые особенности |
|
метаболизма органических ядов............................................... |
186 |
6.9. Выделение ядовитых соединений из организма.............. |
187 |
6.10. Методы, используемые при изучении судьбы яда |
|
в организме................................................................................. |
192 |
|
5 |
7. ТОКСИКОКИНЕТИКА ..................................................................... |
194 |
7.1. Методы токсикокинетики.................................................. |
196 |
7.2. Параметры токсикокинетики............................................. |
200 |
7.3. Основные токсикокинетические зависимости................. |
206 |
7.4. Кинетика токсического эффекта........................................ |
213 |
7.5. Задачи и перспективы токсикокинетики .......................... |
215 |
8. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ........... |
219 |
8.1. Взаимодействие токсических веществ с ферментами..... |
219 |
8.2. Механизмы гемолиза.......................................................... |
230 |
8.3. Механизмы метгемоглобинообразования......................... |
235 |
9. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗМА |
|
И ТОКСИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ............................................................... |
238 |
9.1. Видовые различия чувствительности к ядам.................... |
238 |
9.2. Влияние пола на токсический эффект............................... |
244 |
9.3. Возраст и токсический эффект.......................................... |
245 |
9.4. Индивидуальная вариабельность |
|
чувствительности к ядам........................................................... |
245 |
9.5. Биоритмы и токсический эффект...................................... |
246 |
10. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОФИЛАКТИКИ |
|
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ОТРАВЛЕНИЙ ............................................. |
252 |
10.1. Строительные и иные нормы и правила......................... |
252 |
10.2. Гигиеническая регламентация......................................... |
255 |
10.3. Индивидуальные средства защиты.................................. |
258 |
10.4. Лечебно-профилактическое питание .............................. |
260 |
10.5. Медицинские осмотры..................................................... |
263 |
6
11. СВЯЗИ СОСТАВА, СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ХИМИЧЕСКИХ |
|
СОЕДИНЕНИЙ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ |
|
И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПРЕДСКАЗАНИЙ ВЕРОЯТНОГО |
|
ТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА.............................................................. |
266 |
11.1. Типичныеслучаизависимости токсическогодействия |
|
органическихсоединенийотихсостава, строенияи свойств..... |
269 |
11.2. Изменениетоксичностивгомологическихрядах |
|
органическихсоединений иихиспользование длярасчета........ |
277 |
11.3. Понятиеорасчетах показателей токсичности вразличных |
|
группахгенетически родственныхсоединений наоснове |
|
корреляционных уравненийорганической химии........................ |
282 |
11.4. Система неэлектролитов Н.В. Лазарева. Связи |
|
показателей токсичности разнообразныхорганических |
|
соединений сих физико-химическими характеристиками......... |
287 |
11.5. Изменение качественной стороны действия |
|
органических соединений при изменении их физико- |
|
химических констант................................................................. |
293 |
11.6. Уравнения для расчетов показателей токсичности |
|
и ПДК органических соединений............................................. |
296 |
11.7. О приблизительных соотношениях между |
|
различными показателями токсичности и ПДК...................... |
300 |
11.8. Связь токсичности неорганических соединений |
|
с их строением и физико-химическими свойствами .............. |
301 |
11.9. Значение расчетных методов определения |
|
параметров токсичности ........................................................... |
305 |
12. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ РЕГЛАМЕНТАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ...... |
309 |
12.1. История возникновения гигиенической |
|
регламентации и ее задачи........................................................ |
309 |
12.2. О роли экспериментальных исследований |
|
для определения ПДК................................................................ |
314 |
|
7 |
12.3. Методы установления ПДК вредных веществ |
|
в воздухе рабочей зоны............................................................. |
316 |
12.4. Гигиеническая регламентация пылей, пестицидов, |
|
аллергенов, канцерогенов и веществ, вызывающих |
|
генетические эффекты............................................................... |
323 |
12.5. Биологические предельно допустимые концентрации |
|
и экспозиционные тесты........................................................... |
326 |
12.6. Особенности гигиенической регламентации в России |
|
и за рубежом............................................................................... |
327 |
12.7. Гигиеническая стандартизация........................................ |
329 |
CПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ..................................... |
334 |
8
1. ПРЕДМЕТ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ТОКСИКОЛОГИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ (ЯДОВ)
1.1. Предмет токсикологии и основные этапы ее развития
Токсикология (от гр. tохiсоn – яд и 1оgоs – учение) – это наука, изучающая взаимодействие организма и яда. Промышленная токсикология является, с одной стороны, разделом токсикологии, в задачу которого входит изучение действия вредных веществ, встречающихся в производственных условиях, с другой – это раздел гигиены труда. Гигиена труда в свою очередь является профилактической дисциплиной, изучающей воздействие трудового процесса и окружающей производственной среды на организм работающих с целью разработки санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на создание наиболее благоприятных условий труда и обеспечение высокого уровня, состояния здоровья и трудоспособности коллектива.
История становления промышленной токсикологии тесно связана с развитием учения о вредном действии на организм человека производственно значимых веществ, она уходит в далекие времена Гиппократа (около 460–377 гг. дон.э.), Галена (около 130–200 гг.), а затем Парацельса (1493–1541 гг.) и Рамацзини (1633–1714 гг.), когда изучение профессиональных отравлений занимало видное место в ряду различных болезней. Наблюдения тех времен касались отравлений, вызываемых, главным образом, окисью углерода и металлами. Развитие учения о профессиональных отравлениях постоянно отставало от развития производства, поскольку экспериментальные исследования до второй половины прошлого века не проводились, ао действии производственных ядов судили лишьпоклиническим проявлениямуработающих.
Во второй половине прошлого столетия и в начале нашего века начинается изучение действия вредных промышленных
9
веществ на организм экспериментальных животных. В России пионером этих исследований был Е.В. Пеликан (1824–1884), за рубежом – Lеhmаn (1858–1940). В 1920–30-х гг. в СССР появ-
ляются первые переводные и оригинальные монографии и руководства по промышленной токсикологии, авторами которых были: Гендерсон и Хаггард (1930); Штаркенштейн, Рост,
Поль (1929); |
Н.С. Правдин (1934); |
Флюри Церник (1938); |
Н.В. Лазарев (1938). |
|
|
Основоположниками промышленной токсикологии как нау- |
||
ки в нашей |
стране являются |
Н.В. Лазарев (1895–1973) |
иН.С. Правдин (1882–1954), научная деятельность которых началась в 1920-х гг. Работами этих ученых был создан теоретический фундамент промышленной токсикологии, сформулированы ее основные цели и задачи. Написанное Н.В. Лазаревым
иизданное в 1938 г. «Руководство по промышленной токсикологии» не потеряло своей научной значимости и в наши дни, а его книга «Неэлектролиты» (1944) представляет первую и до сих пор единственную биолого-физико-химическую систематику органических веществ. Н.С. Правдин особое внимание уделял разработке научных основ гигиенического нормирования, разработке и совершенствованию методов токсикологической оценки химических веществ (1947).
ВРоссии существует сеть научно-исследовательских институтов, занимающихся изучением вопросов гигиены труда
иразработкой профилактических мероприятий, в которых имеются отделы и лаборатории промышленной токсикологии. Работы по токсикологической оценке новых веществ интенсивно ведутся также на гигиенических кафедрах медицинских институтов, в токсикологических лабораториях санитарно-эпидемио- логических станций, в лабораториях различных ведомств. На основании экспериментальных и клинико-гигиенических исследований разрабатываются санитарные нормы и правила работы с вредными химическими продуктами, даются научно обоснованные рекомендации по обеспечению безопасных ус-
10