Практикум по промышленной токсикологии

УДК 504.5:614.8(075.8) ББК 20.18я73+51.214я73

Б33

Рецензент – доктор медицинских наук, профессор С.В. Перепелкин

Баширов, В.Д.

Б33 Практикум по промышленной токсикологии / В.Д. Баширов, В.В. Быстрых; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2013. – 106 с.

Учебное пособие предназначено для выполнения практических работ по дисциплине «Промышленная токсикология» для магистров специальностей 280700.68 Техносферная безопасность. Пособие включает в себя комплекс работ по воздействия токсикантов на человека и окружающую среду, расчету рисков воздействия токсикантов, методы определения промышленных токсикантов.

УДК 504.5:614.8(075.8) ББК 20.18я73+51.214я73

© Баширов В.Д., Быстрых В.В., 2013

© ОГУ, 2013

2

Содержание

Введение……………………………………………………………………….6

1 Практическая работа № 1. Токсиканты, формирующиеся в результате работы современных промышленных предприятий. Воздействие токсикан-

тов на окружающую среду……………………………………………………8

1.1Токсиканты, формирующиеся в результате работы современных промышленных предприятий……………………………………………… 8

1.2Воздействие токсикантов на окружающую среду…………………… 11

1.2.1 Классификация экотоксикантов, влияние химического загрязнения на биоразнообразие и на человека…………………. ….…………………. 16

2 Практическая работа № 2. Параметры токсикометрии Кривая «Доза-эффект………………………………………………………. 23

2.1 Кривая "Доза-эффект"………………………………………………….. 25

3 Практическая работа № 3. Противоядия, модифицирующие метаболизм ксенобиотиков. Разработка новых антидотов…………………………….. 29

3.1Противоядия, модифицирующие метаболизм ксенобиотиков…...... 29

3.2Разработка новых антидотов……………………… ….……………… 32 4 Практическая работа № 4. Методы расчетов средне эффективной дозы токсикантов………………………………………………………………….. 34

4.1Метод Беренса………………………………………………………… 36

6 Практическая работа № 6. Оценочные критерии экологического риска воздействия токсикантов на окружающую среду………………………. 44 7 Практическая работа № 7. Метод оценки неканцерогенных рисков воз-

действия токсикантов……………………………………………………… 50

3

8 Практическая работа № 8. Индексные методы идентификации риска загрязнения окружающей среды…………………………………………. 52 9 Практическая работа № 9. Определение концентраций аммиака в воде при помощи реактива Несслера……………………………………………. 56 9.1 Средства измерений, вспомогательные устройства,

реактивы, материалы……………………………………………………… 56

9.1.1Средства измерений, вспомогательные устройства……………… 56

9.1.2Реактивы и материалы…………………………………………………57

9.2 Метод измерения……………………………………………………… 59

9.3Требования безопасности, охраны окружающей среды……………59

9.4 Отбор и хранение проб…………………………………………… 60

9.5Подготовка к выполнению измерений………………………………. 61 9.5.1 Приготовление растворов и реактивов……………………………….61

9.5.2 Приготовление градуировочных растворов………………………….62

9.6Выполнение измерений…………………………………………………63.

9.6.1 Выполнение измерений в диапазоне измерения концентраций аммо-

нийного азота от 0,050 до 0,300 мг/дм3………………………………63

9.6.2 Выполнение измерений в диапазоне измерения концентраций аммонийного азота от 0,3 до 4,0 мг/дм3 без отгонки………………… 65 9.6.3 Выполнение измерений в диапазоне измерения концентраций аммонийного азота от 0,3 до 4,0 мг/дм3 с отгонкой……………………….65

9.7 Вычисление и оформление результатов измерений………………… 66

10 Практическая работа № 10. Определение хлорсодержащих соединений…………..………………………………………………………...71 11 Практическая работа № 11. Оценка агрегированного индекса загрязнения с выделением доли приоритетного загрязнителя и индекса экологического риска по фоновым концентрациям………………..………………. 74

4

12 Практическое занятие № 12. Исследование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны…………………………………………….81

12.1Условия производства и применения вещества……………………… 83

12.2Данные о химическом строении и физико-химических свойствах вещества……..………………………………………………………………. 84

12.3Токсичность и характер действия веществ при однократном воздействии на организм…………………………………………………… 84

12.4Порог вредного действия (Lim_ac) при однократном поступлении вещества в организм………………………………………………………… 85

12.5Кумулятивная способность вещества при повторном воздействии

на организм………………………………………………………………… 87 12.5.1 Схема изучения кумуляции методом субхронической токсичности по Lim’у……………………………………………………… 88 12.5.2 Количественное определение коэффициента кумуляции…………89

12.6 Порог вредного действия при хроническом поступлении веществ в организм………………………………………………………… 92

12.7 Обоснование коэффициента запаса………………………………… 93

12.8Исследование местного раздражающего и кожно-резорбтивного действия веществ……………………………………………………………95

12.9Критерии для установления порогов вредного действия……………96

Список использованных источников……………………………………….99

Приложение А Исходные данные для практической работы…………….102

Приложение Б Исходные данные для практической работы…………….103

Приложение В Данные для расчета среднеэффективной дозы токсикантов..……………………………………………………………… 104

Приложение Г Данные для расчета пороговых воздействий веществ…..105

5

Введение

Несмотря на снижение в ряде городов выбросов вредных веществ, связанное с сокращением промышленного производства, «химическая ситуация»

встране по-прежнему остается крайне напряженной. Высок процент превышения нормативов содержания токсичных веществ в атмосферном воздухе, воде водоемов, почве. Особенно значительные загрязнения отмечаются в промышленно развитых регионах. На ряде территорий наблюдается устойчивое ухудшение состояния окружающей среды. Ежегодно в атмосферный воздух выбрасывается более 20 млн.т. химических веществ, 84 млн. т. токсичных отходов накоплено на территории России. В современном производстве находит применение более 50 тысяч химических соединений, большинство из которых синтезировано человеком и не встречается в природе.

Распространение наркомании, синтез новых сильнодействующих лекарственных препаратов, расширение спектра веществ, которые человек использует

вбыту, применение химических соединений при совершении террористических актов и техногенные катастрофы обуславливают неуклонный рост числа как смертельных, так и не смертельных отравлений. Актуальность химикотоксикологических исследований стремительно возрастает.

Перед современной промышленной токсикологией стоит ряд основных задач:

-проводить исследования токсичности и опасности веществ с целью их регламентирования с учетом региональных особенностей;

-расширять исследования по разработке альтернативных моделей и ускоренных методов оценки токсичности и внедрению их в практику;

-придать особое значение изучению отдаленных последствий действия химических веществ, включая влияние на наследственность и потомство, поведенческие реакции и эндокринную систему;

6

- проводить изучение степени опасности продуктов биотехнологической промышленности, в том числе генной инженерии с целью совершенствования нормативно-методической базы по обеспечению их безопасного производства.

Данное учебное пособие позволяет дать оценочную характеристику воздействию современных токсикантов на окружающую среду и человека, дает краткий обзор основных промышленных ядов и их определение.

7

1 Практическое занятие № 1. Токсиканты, формирующиеся в результате работы современных промышленных предприятий. Воздействие токсикантов на окружающую среду

1.1 Токсиканты, формирующиеся в результате работы современных промышленных предприятий

В народном хозяйстве промышленно развитых стан мира используются несколько сотен тысяч разнообразных по строению и физико-химическим свойствам химических веществ, с которыми контактируют работающие. Это неорганические, органические и элементоорганические соединения. Из неорганических соединений наиболее распространенными являются металлы (ртуть, свинец, олово, кадмий, хром, никель, цинк, марганец, ванадий, алюминий, бериллий и другие) и их соединения, галогены (фтор, хлор, бром, йод), сера и ее соединения (сероуглерод, сернистый ангидрид), соединения азота (аммиак, гидразин, окислы азота), фосфор и его соединения, углерод и его соединения.

Органические соединения, имеющие промышленное значение, также весьма разнообразны и относятся к различным классам и группам веществ. Наиболее часто воздушная среда производственных помещений загрязняется алифатическими и ароматическими углеводородами — метаном, пропаном, этиленом, пропиленом, толуолом, ксилолом, стиролом их галогенопроизводными — тетрахлорметан, хлорбензолом, хлорированными нафталинами и другими. Спирты и фенолы (метиловый спирт, этиленгликоль, хлорфенолы, крезолы), а также простые и сложные эфиры, альдегиды и кетоны также производятся и используются в значительных количествах. Весьма значительна и группа нитро- и аминосоединений жирного и ароматического рядов (нитрометан, метиламин, этиламин, нитробензол, нитротолуолы, анилин, хлоранилины и прочие). Безусловно, это далеко неполный перечень химических

8

соединений, которые могут оказать неблагоприятное действие на здоровье работающих в различных отраслях промышленности. Все или почти все химические вещества, встречающиеся в процессе трудовой деятельности человека в промышленности в качестве исходных, промежуточных, побочных или конечных продуктов в форме газов, паров или жидкостей, а также пыли, дыма или туманов и оказывающие вредное действие на работающих людей в случае несоблюдения правил техники безопасности и гигиены труда, являются промышленными ядами.

Важнейшей характеристикой химического вещества является степень его токсичности (или ядовитости).

Токсичность — мера несовместимости вещества с жизнью; величина, обратная абсолютному значению средне-смертельной дозы (1/ DL50 ) или концентрации ( DL50 ). Средняя смертельная доза (или концентрация) — количество яда, вызывающее гибель 50 % стандартной группы подопытных животных при определенном сроке последующего наблюдения. Токсичность различных химических соединений для одних и тех же видов животных сильно различается. Так, DL50 этилового спирта для белых мышей при введении в

желудок составляет 10000 мг/кг веса тела , a DL50 - дИоксина при том же пути поступления в организм белых мышей равна 0,001 мг/кг. Поэтому первоначально создавались многочисленные классификации химических веществ (в том числе и промышленных) по величине средне-смертельных доз или концентраций для многих видов лабораторных животных (белых мышей, крыс, морских свинок, кроликов и других) при различных путях поступления в организм (ингаляции, введении в желудок, подкожно или внутрибрюшинно, аппликации на кожу). Однако в реальных производственных условиях вероятность развития интоксикации тем или иным веществом обусловлена не только его токсичностью, но и возможностью поступления в организм в опасных для жизни количествах. Для характеристики указанной особенности про-

9

мышленного яда используется понятие "опасность” — вероятность возникновения вредных для здоровья эффектов в реальных условиях производства и применения химических продуктов. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности:

1-й — вещества чрезвычайно опасные;

2-й — вещества высоко опасные;

3-й— вещества умеренно опасные;

4-й — вещества малоопасные.

Показатели опасности делятся на две группы. К первой группе относятся показатели потенциальной опасности — летучесть вещества (или ее производное — коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО), равный отношению летучести к токсичности при ингаляции в стандартных условиях: 20 °С, экспозиция — 2 ч, мыши), растворимость в воде и жирах и другие (например, дисперсность аэрозоля). Эти свойства определяют возможность попадания яда в организм при вдыхании, попадании на кожу.

Ко второй группе относятся показатели реальной опасности — многочисленные параметры токсикометрии и их производные:

1Токсичность — обратно пропорциональна смертельным дозам (концентрациям), прямо пропорциональна опасности.

2Производные параметры токсикометрии — зона острого действия Zac, зона хронического действия Zch.

Понятие зоны острого действия было предложено одним из основателей российской промышленной токсикологии профессором Н.С. Правдиным. Вещество тем опаснее для развития острого отравления, чем меньше разрыв между концентрациями (дозами), вызывающими начальные признаки отравления, и концентрациями, вызывающими гибель. Так, например, аммиак имеет Zac > 100 (естественный продукт метаболизма, к которому организмы приспособились). Это вещество мало опасно в смысле острого отравления. В то же время, например, амиловый спирт имеет очень узкую зону острого дей-

10