Промышленная токсикология. Методические указания к практическим занятиям

CL50 – среднесмертельная концентрация вещества, мг/м3, мг/л. Значения CL50 выражают также в мг-молекулах на литр (мМ/л). Для перевода мг/л в мМ/л необходимо разделить исходное значение CL50 на молекулярную массу вещества.

CL100 – абсолютная смертельная концентрация вещества, мг/м3,

мг/л.

DL50 – среднесмертельная доза вещества, мг/кг. Значения DL50 выражают также в мг/молекулах на килограмм (мМ/кг) и в мг-атомах на килограмм (мА/кг).

Для перевода мг/кг в мм/кг надо разделить исходное значение DL50 на молекулярную массу вещества. Для перевода мг/кг в мА/кг надо разделить исходное значение DL50 на молекулярную массу вещества и умножить на число атомов металла, входящих в молекулу вещества.

DL50К – среднесмертельная доза вещества при нанесении на кожу, мг/кг.

Задача №4

На открытой площадке проводятся строительно-ремонтные работы при температуре наружного воздуха Тнар.

Рядом с площадкой расположено хранилище химпродуктов, на котором в результате аварии произошла утечка газа (хлористого водорода), и концентрация HCl в воздухе на площадке достигла СHCl.

Требуется проверить:

- соблюдается ли при этом условие безопасности для работников, находящихся на площадке, приняв ПДК для хлористого водорода равным 5 мг/м3.

Для решения задачи использовать таблицу 8 и методические указания к задаче.

Методические указания к задаче №4

Определяем величину среднесмертельной дозы LD50 (мг/кг) для хлористого водорода при повышенной температуре воздуха:

LD50 = - 0,009 Tнар + 0,81.

После этого определяем величину ПДК для хлористого водорода при повышенной температуре воздуха в рабочей зоне, используя формулу перехода от параметра LD50 к ПДК:

lg ПДК = 0,88 lg LD50 - 2,29.

Используя найденное значение ПДК, проверяем условие безопасности и делаем соответствующий вывод.

21

Контрольные вопросы

1.Каковы принципы классификации ядов?

2.Чем отличается среднесмертельная концентрация вещества CL50 от среднесмертельной дозы ДL50?

3.Основные показатели санитарной оценки воздушной среды: ПДКр-з,

ПДКм.р, ПДКс.с.

4. Что понимают под кумуляцией токсичных веществ в организме?

22

5. Санитарно-гигиеническое нормирование вредных веществ

Санитарно-гигиеническое нормирование - установление нормативов предельно допустимых воздействий человека на окружающую среду. Нормированию вредных веществ осуществляется в различных объектах внешней среды – в атмосферном воздухе, воде водоемов, в почве. Гигиеническая регламентация содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны осуществляется в три этапа:

1.обоснование ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ);

2.обоснование ПДК;

3.корректировка ПДК с учетом условий труда работающих и состояния их здоровья.

Ориентировочный безопасный уровень воздействия устанавливают временно, на период, предшествующий проектированию производства. Значение ОБУВ определяется путем расчета по физико-химическим свойствам или путем интерполяций и экстраполяции в гомологических рядах (близких по строению) соединений или по показателям острой токсичности. Наибольшей достоверностью обладают те значения ОБУВ, которые получены при использовании закономерностей изменения токсичности, присущих отдельным гомологическим рядам соединений. ОБУВ не устанавливаются:

- для веществ, опасных в плане развития отдаленных и необратимых эффектов;

- для веществ, подлежащих широкому внедрению в практику. Расчетные методы основаны на зависимости токсичности

веществ от:

- химического строения, -физико-химических свойств, -энергетических, - термохимических и других характеристик.

Наибольшая практическая значимость принадлежит поискам корреляционных связей между предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) веществ и их физико-химическими свойствами, так как появляется возможность прогнозирования токсичности новых соединений по сравнительно доступным

23

показателям – молекулярной массе, плотности, температуре плавления, поверхностному натяжению и т.д.

Сопоставления физических констант с ПДК веществ позволяет выявить ряд закономерностей и при дальнейшей математической обработке данных получить расчетные зависимости. При этом удобно использовать соответствующие логарифмические выражения ПДК, поскольку. в токсикологии хорошо известен факт логарифмической зависимости силы действия яда от величины концентрации. Такие зависимости позволяют рассчитывать ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) веществ, который действует до 2 лет. Затем этот показатель уточняется или утверждается как ПДК.

Для летучих органических веществ ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) в рабочей зоне производственных помещений предлагается рассчитать по формулам:

сравнительно невелики следовательно, сила линейной зависимости незначительна (при строгой линейной зависимости r ± 1,0).

24

Для получения более достоверных результатов необходимо произвести расчет по всем имеющимся показателям, а затем найти среднее логарифмическое значение ОБУВ.

Данные уравнения являются общими для различных классов органических веществ и поэтому требуются поправки, учитывающие химическое строение (таблица.9).

25

Величина поправки прибавляется к среднему значению lq ОБУВ, найденному по известным уравнениям. Если для данного вещества отсутствует поправка к lq ОБУВ, то расчет производят без учета поправки.

Формулы для расчета ОБУВ веществ в отдельных гомологических рядах представленных в таблице10.

Более высокая точность достигается при расчетах по формулам, выведенным для определения гомологических рядов и особенно по тем константам, которые характеризуют химическую активность веществ

Например, расчетные зависимости, связывающие токсичность веществ с изменением атомно-молекулярных энергетических характеристик – потенциала ионизации молекулы и энергии разрыва связей.

Высокое значение коэффициента корреляции (Z>0,9) для выше произведенных зависимостей свидетельствуют о высокой силе связи

26

между ОБУВ и потенциалом ионизации молекулы и энергии разрыва связей и следовательно о возможности получения достоверных результатов при расчете ОБУВ.

Приступая к прогнозированию ОБУВ химических веществ необходимо проанализировать возможность использования известных расчетных зависимостей, основанных на взаимосвязи токсичности веществ с физико-химическими свойствами и энергетическими показателями. Первоначально определяют, какие показатели физикохимических свойств и энергетические характеристики необходимы для расчетов по данным уравнениям. Далее, пользуясь справочной литературой, собирают необходимые данные физико-химических и энергетических констант. Располагая определенными величинами выше упомянутых показателей, определяют те зависимости, которые будут использованы для расчетов.

Для каждого уравнения, как правило, дается коэффициент корреляции, характеризующий силу линейной связи. Наиболее достоверные результаты расчета обеспечивают те уравнения, для которых значения коэффициента корреляции высоки. Такими уравнениями чаще всего являются расчетные зависимости, установленные для соединений отдельного гомологического ряда. Поэтому в первую очередь стремятся использовать эти уравнения. Если для вещества данного гомологического ряда нет таких зависимостей, то используют общие расчетные зависимости, справедливые для всех классов соединений. Но в этом случае предпочтение должно быть отдано тем зависимостям, для которых достаточно высок коэффициент корреляции. Кроме этого следует учесть, что при использовании общих зависимостей необходимо вносить поправки на химическое строение веществ (табл.9).

Требуется рассчитать ОБУВ веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений согласно заданному варианту (табл.11). 1, Для заданных веществ пользуясь таблицей 12 выбрать исходные данные физико-химических и энергетических показателей.

2.Произвести подбор формул для расчета ОБУВ.

3.Рассчитать ОБУВ по всем выбранным формулам.

4.Сравнить ОБУВ с утвержденной ПДК и дать оценку достоверности расчета или рекомендовать ОБУВ вещества, если нет для него регламентированный ПДК.

27

Таблица 11

Исходные данные к задаче №5.

Номер Химические вещества варианта

1Ацетальдегид, октан, этиламин

2Ацетон, этиламин, гексан

3Бензол, пирролидин, трихлорметан

4Этиленимин, хлористый аллил, нитробензол

5Пропиленбензол, циклогексан, пиперидин

6Гексаметиленимин, циклогексан, метиланилин

7Хлористый аллил, этиленимин, бензол

8о-метиланинилин, пирролидин, ацетальдегид

9Изопропиламин, пропилбензол, пиперидин Трихлорметан, бутиламин, этилбензол

Методические указания к задаче №5

При выполнении данной работы необходимо:

-для каждого заданного вещества выписать данные таблицы 12 (химическая формула, физико-химические и энергетические константы);

-по химической формуле вещества, пользуясь таблицей 9 установить, к какому классу соединений относится каждое заданное вещество;

-проанализировать возможность использования известных расчетных зависимостей для определения ОБУВ, руководствуясь набором физико-химических, энергетических показателей и абсолютными значениями коэффициентов корреляции расчетных

28

уравнений;

-выбрать расчетные зависимости и дать обоснование выбора;

-рассчитать ОБУВ и дать оценку достоверности расчета, если есть утвержденная ПДК или рекомендовать ОБУВ при отсутствии установленной ПДК.

Пример расчета

Рассчитать ОБУВ для окиси этилена. Пользуясь таблицей 12, находим физико-химические и энергетические константы для окиси

Анализ известных расчетных формул показывает, что для окиси этилена возможно определение ОБУВ только по физико - химическим константам.

lq ОБУВ -0,09-0,01М+lqМ = -0,09-0,01∙44,05+1,6440 =1,1135 lq ОБУВ 0,35-1,48p+lqМ = 0,35-1,48∙0,883 +1,6440 = 0,6872

lq ОБУВ = -0,4-0,006∙tкип + lqМ = -0,4-0,06∙10,73+1,6440 = 1,1796 lq ОБУВ = 4,15-3,57∙пД +lq М = 4,15-3,57∙1,364+1,6440 = 0,9245 lq ОБУВ = -0,35-0,003R+lqМ = -0,35-0,03∙10,05+1,6440 = 0,9025

lq ОБУВ = -1,39-0,008 tпл +lqМ = -1,39-0,08∙-111,7+1,6440 = 1,1476

Ср lq ОБУВ =(1,1135+0,6872+1,1796+0,9245+0,9025+1,1476):6 = 1,0075

Для соединения содержащего эпоксидную группу предусмотрена поправка, равная -1,5

lqОБУВ 1,0075 -1,5 = -0,4925

ОБУВ 0,32 мг/м3 Утвержденная ПДК составляет 1 мг/м3

Контрольные вопросы

1.Принципы санитарно-гигиенического нормирования веществ.

2.На основе изучения каких закономерностей и зависимостей производится прогнозирование ОБУВ.

3.Взаимосвязь строения, состава химических веществ с их токсичностью.

4.Какие значения ОБУВ обладают наибольшей достоверностью.

29