Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Основы биохимии и токсикологии» для специальности 1-57 01 02 «Экологический менеджмент и аудит в промышленности»

данный ион металла депонируется в тканях. Например, ионы металлов соединений, находящихся в коллоидном состоянии длительно, остаются в печени и выделяются преимущественно с калом.

Таким образом, удалению через кишечник с калом подвергают-

ся:

1)вещества, не всосавшиеся в кровь при их пероральном поступлении;

2)выделенные с желчью из печени;

3)поступившие в кишечник через мембраны его стенки.

Через желудочно-кишечный тракт экскретируются хлорированные ароматические многоядерные углеводороды (многие инсектициды) как в неизмененном виде, так и в виде продуктов превращения.

Выделение прочими путями.

Промышленные яды выделяются из организма также с молоком, через кожу, в частности с потом.

С грудным молоком у животных и человека выделяются неэлектролиты, инсектициды (ДДТ, гексахлоран, 2,4-Д и др.), многие металлы, например ртути, селена, мышьяка и др.

Через кожу выделяются из организма многие неэлектролиты: этиловый спирт, ацетон, фенол, хлорированные углеводороды и др.

Спотом выделяются такие металлы, как ртуть, медь, мышьяк Известно, что содержание сероуглерода в поте превышает его

концентрацию в моче в три раза.

Вбалансе выделения ядовитых соединений из организма эти пути не играют существенной роли, но они могут иметь значение в развитии интоксикации.

Вобщей схеме показаны пути поступления, распределения и выведения токсикантов в организме человека ( рис. 2.4.8.)

Рисунок 2.5.10. Схема движения токсиканта в организме.

Практическая работа № 8. Расчетные методы определения временно допустимых концентраций воздуха рабочей зоны химических соединений

Расчетные методы исследования токсичности дают представление о сравнительной токсичности веществ и об их местном действии. Установленные ускоренным методом ориентировочные значения (LС50), (LD50) и ВДК могут служить дополнительным ориентиром при определении ПДК после проведения разносторонних, требующих длительного времени, токсикологических исследований. Эмпирические формулы (уравнения) представляют собой математическое выражение объективно существующих связей между ПДК и показателями токсичности или физико-химическими константами веществ. Наличие таких связей среди изученных токсикологами веществ может служить основанием для проведения расче-

тов ориентировочных ПДК (ВДК, ОБУВ) и для вновь вводимых в

промышленность соединений..

8.1. Цель работы: изучить расчетные методы определения ВДКр.з

8.2. Порядок выполнения работы: 1. изучить теоретическую часть; 2.ответить на контрольные вопросы

2.выполнить практическую часть;

3.оформить отчет.

8.3 Практическая часть.

1. Произвести расчеты ВДКр.з. для веществ 1 и 2 по практической работе №7 Данные занести в таблицу 8.П.1.

Таблица 8.П.1. Результаты расчетов.

2.Расчет ВДК воздуха рабочей зоны

Рабочая зона — пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих.

Формулы для расчета ВДК химических соединений в воздушной среде рабочей зоны выведены методом регрессионного анализа. Узаконенные ПДКр.з сопоставлялись с различными показателями токсичности и физико-химических свойств веществ.

2.1.Расчет ориентировочных ВДКр.з по показателям токсичности

а). Формулы для расчета ВДКр.з летучих органических соединений:

lg ВДКр.з = 0,91 lg LC50 -2,7+lg М, (1) lg ВДКр.з = 1,53 lg LD50 -5,7+lg М. (2)

LC50 - смертельная концентрация для 50% мышей при ингаляционной затравке в течение 2 часов и недельном периоде наблюдения, выраженная в мМ/дм3;

LD50 – смертельная доза для 50% мышей при введении вещества в желудок в 0,2 мл рафинированного подсолнечного масла, выраженная мМ/кг;

б). Расчет ВДКр.з органических соединений по LC50

В таблице 8.П.2 приведены уравнения для расчета ВДКр.з разных классов и групп органических соединений . Значения LC50 в уравнениях (3-14) даны в мг/л, а в уравнениях (13-17) – в мМ/л

Таблица 8.П.2. Формулы для расчета ВДКр.з по LC50

в). Расчет ВДКр.з органических соединений по LD50

Расчет ВДКр.з органических соединений, находящихся в воздухе в виде смеси паров и аэрозоля, производится по уравнениям (2026), исходя из величины LD50 при введении в желудок (табл. 8.П.3).

2.2. Расчет ориентировочных ВДКр.з. по физико-химическим константам

При отсутствии данных о показателях токсичности рекомендуется расчет ориентировочных ВДКр.з по физико-химическим константам. Однако в настоящее время подобные расчеты рекомендуются только для органических веществ, физико-химические константы которых укладываются в следующие границы:

показатель преломления (nD) от 1,3до 1,6

Расчет следует проводить по одной из приведенных ниже формул, в основании каждой из которых находится одна из физико-

где ВДКр.з - выражены в мг/м3, σ – поверхностное натяжение жидкости в дин/см при 20ºС, nD – показатель преломления,

tºпл. – температура плавления, М – молекулярный вес,

tºкип. – температура кипения, Р – упругость пара в мм рт. ст., d – плотность (г/см3 ).

Расчет по одной константе редко бывает удовлетворительным. Рекомендуется провести расчет по всем имеющимся константам данного вещества (как правило, не меньше чем по двум). Расчет

доводится до lg ВДКр.з и берется число по среднему логарифму из всех рассчитанных по разным физико-химическим свойствам.

При расчете ВДКр.з по физико-химическим константам по возможности следует отдавать предпочтение поверхностному натяжению и температуре плавления; во вторую очередь – поверхностному натяжению и плотности; в третью (при отсутствии данных о поверхностном натяжении) – плотности и температуре плавления. При отсутствии сведений о поверхностном натяжении и температуре плавления расчет рекомендуется проводить по плотности и температуре кипения или показателю преломления. При отсутствии данных о поверхностном натяжении и плотности целесообразно использовать температуру плавления и показатель преломления.

При расчете по трем константам в отсутствии данных о поверхностном натяжении следует использовать наиболее часто известные константы: температуру плавления, плотность и молекулярный вес.

Приведенные эмпирические формулы выведены на основании сопоставления с установленными предельно допустимыми концентрациями физико-химических констант различных органических веществ, обладающих как неспецифическим, так и специфическим действием. Расчет ВДКр.з по любой из формул, базирующихся на физико-химических свойствах, для веществ с крайними типами действия (резко выраженным специфическим или, наоборот, преимущественно неспецифическим) дает значительные отклонения от узаконенных или рекомендованных предельно допустимых концентраций.

При этом расчетные ВДКр.з для веществ, обладающих малой химической активностью и преимущественно неспецифическим действием, оказываются заниженными, а для веществ с выраженной химической активностью и преимущественно специфическим действием – завышенными (что наиболее опасно). Поэтому для ряда веществ расчет ВДКр.з по физико-химическим константам требует применения поправок, выраженных в логарифмах, на химическое строение этих веществ.

При расчете ВДКр.з по формулам (27-33) для веществ, относящихся к некоторым классам химических соединений, требуется внесение в окончательный результат расчета специальных попра-

вок (логарифм рассчитанной ВДКр.з должен быть увеличен или уменьшен на величину в табл. 8.П.4.)

Таблица 8.П.4. Поправки при расчете ВДКр.з

Рекомендуется применение следующих поправок на химическое строение вещества:

2.3. Примеры расчетов ориентировочных ВДКр.з по показателям токсичности и по физико-химическим константам

1. Расчет ориентировочного значения ВДКр.з паров винила-

цетата по LC50 .

LC50 = 4,7 мг/дм3; М = 86; LC50 в мМ/дм3 = 4,7:86 = 0,055; lgLC50

в мМ/дм3 = 2 ,74 или -1,26; lg М = 1,93;

lg ВДКр.з = 0,91·(-1,26) + 0,1 + 1,93 = -1,15 + 0,1 + 1,93 = 0,88;

ВДКр.з = 7,6 ≈ 8 мг/м3 (узаконенная ПДК = 10 мг/м3).

2. Расчет ориентировочного значения ПДК паров этиленок-

сида по физико-химическим константам

М = 44; d = 0,887; t 0кип. = 10,7º (формулы 30, 33, 31).

lg ВДКр.з = -0,01·М + 0,4 + lg М = -0,01·44 + 0,4 + 1,64 = 1,60. lg

ВДКр.з = -0,01· t 0кип. + 0,6 + lg М = -0,01·10,7 + 0,6 + 1,64 = 2,13. lg ВДКр.з = -2,2· d + 1,6 + lg М = -2,2·0,887 + 1,6 + 1,64 = 1,29.

Средний lg ВДКр.з = (1,60 + 2,13 + 1,29):3 = 1,67.

В полученный конечный результат расчета следует внести поправку на химическое строение этиленоксида (Таблица8.П.4). Для подобных соединений (содержащих эпоксигруппу) предусмотрена поправка, равная -1,5.

lg ВДКр.з = 1,67 – 1,5 = 0,17.

ВДКр.з = 1,48 ≈ 1,5 мг/м3 (узаконенная ПДК = 1 мг/м3).

8.4. Контрольные вопросы

1. Что такое ВДКр.з,

2.Расчет ВДКр.з по физико-химическим константам.

3.Расчет ВДКр.з по показателям токсичности

4. Преимущетва и недостатки рассчетных методов определения ВДКр.з

2.6. Соотношение между концентрацией яда, временем его действия и возникновением эффекта. Влияние различных факторов на действие ядов

Зависимость концентрации яда от времени его действия и возникновением токсического эффекта. Формулы Габера, Майера. Хроноконцентрационные и концентрационные яды. Влияние температуры, влажности воздуха, количества кислорода, УФ облучения и ионизирующей радиации на развитие токсического эффекта ядов. Зависимость развития токсического эффекта от биологических особенностей организма. Влияние физико-химических свойств

истроения токсиканта развитие токсического эффекта.

Кколичественным характеристикам токсиканта относятся: -концентрация токсиканта в организме; -время его контакта с организмом.

Зависимость токсического эффекта яда (W) от его концентрации

(C) и времени воздействия (T) описывается следующими уравнениями:

а) Уравнение Габера:

W = C T

б) Уравнение Майера:

W= k C,

где k – постоянная, зависящая от свойств яда.

Яды, токсический эффект которых описывается уравнением Майера, называются концентрационными ядами

Кконцентрационным ядам относятся вещества, действие которых зависит главным образом от концентрации, а не от времени.

Типичными примерами такого вида веществ могут служить многие летучие наркотики, местноанестезирующие вещества (кураре, кокаин).

Яды, токсический эффект которых описывается уравнением Габера, называются хроноконцентрационными ядами

Хроноконцентрационными ядами являются вещества, токсический эффект которых весьма существенно зависит от времени воздействия.

Ктакому типу веществ относится фосген и яды, оказывающие действие на обмен веществ и на ферментные системы, особенно в тех случаях, когда яд играет роль катализатора (например карбонил никеля, фосген, ацетон).

Примером яда, при воздействии которого зависимость Габера между тремя указанными показателями сохраняется более или менее удовлетворительно, является фосген.

Для фосгена время воздействия и концентрация, приводящие к смерти кошек от отека легких, определяются следующим уравнением:

C t = 450.

C • t оставалось неизмененным и равнялось ~ 450. Поэтому при концентрации фосгена 45 мг/м3 время воздействия составит около 10 минут, а при 10 мг/м3 – 45 минут.

Факторы, определяющие токсическе действие веществ

Кфакторам, определяющим токсическое действие вещества, относятся: