Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленная токсикология. Учебное пособие
.pdf
41
Учитывают показатели токсичности исследуемого вещества,
его потенциальная опасность, концентрации яда или его дозы при
попадании в организм, а также способность вызывать отравление.
Токсикометрические исследования в зависимости от цели
проводятся по-разному, для решения задач гигиенической регламентации используют методические приемы.
Исследование токсичности веществ начинается с изучения
смертельных эффектов в острых опытах. Проникновение ве-
ществ в организм осуществляется при вдыхании, введении в желудок, нанесении на кожные покровы и слизистые оболочки, при
определенных условиях.
В лабораторных условиях используются два способа ингаляционного воздействия на лабораторных животных химическими
веществами:
1. Статистический способ – для ориентированных оценок
степени токсичности летучих веществ, при создании постоянной
концентрации в замкнутом пространстве (специальных камерах и
эксикаторах).
2. Динамический способ – для обеспечения непрерывной подачи вещества в камеру, что создает условия для поддержания
концентрации соединения в относительно постоянном уровне и
обеспечивает необходимый воздухообмен.
Наряду с определением параметров токсикометрии смертельного уровня, прикладное значение имеют такие параметры острой
токсичности, как пороги вредного воздействия вещества на организм при неоднократном его поступлении по интегральным (неспецифическим) и специфическим показателям (Lim
fc int
и Lim
fc sp
).
Определение порога острого действия при однократном воздействии по применению интегральных показателей проводится
с использованием не менее трех концентраций. Оценка функционального состояния подопытных животных проводится сначала
через 4 часа после затравки, а затем на 2-й, 4-й и 8-й дни опыта
с учетом максимальных отклонений исследуемого показателя.
Определение порога вредного действия по большинству специфических показателей регламентируется методическими указаниями, утвержденными Минздравом России.
Исследование местного раздражающего действия при аппликации на кожу проводят на двух видах животных. Исследование местного действия вещества на слизистую оболочку глаза
!
42
проводится при закапывании в конъюнктивный мешок одной
капли соединения и в течение двух часов проводят наблюдения.
Развитие помутнения роговицы, острое воспаление слизистой
оболочки, рубцевание век свидетельствует о наличии у вещества
выраженного раздражающего эффекта.
Для переноса результатов экспериментальных опытов с животных на человека существуют правило экстраполяции: если
смертельная доза для четырех типов животных (мыши, крысы,
морские свинки, кролики) различаются незначительно (менее чем
в три раза), то существует высокая вероятность (свыше 70 %), что
для человека они будут такими же. Существуют следующие коэффициенты пересчета: с крысы – 5,9; с морской свинки – 4,7;
с кролика – 3,2; с мыши – 11,8.
В токсикологии используют несколько методов оценки ку-
муляции. Например, животным ежедневно вводят определенное
вещество в количествах, составляющих определенную долю от
установленной DL50 (1/5, 1/10, 1/20). Метод позволяет прогнозировать опасность развития хронического отравления. По развернутой схеме опыт продолжается до 4 месяцев, более быстрым является тест «субхронической интоксикации» – в течение 24 дней.
Ежедневную дозу, составляющую 0,1 от ранее установленной
DL50, вводят на протяжении первых 4 дней. На пятые сутки дозу
повышают в 1,5 раза и вводят еще в течение 4 дней и т. д. Если
оценка кумуляции была проведена на смертельном уровне, то
рассчитывают величину коэффициента кумуляции. Более полная
информация о кумулятивной активности химических соединений,
развитии хронической интоксикации при их воздействии может
быть получена в длительных экспериментах.
3.4. Факторы, определяющие токсическое
действие химических веществ
Токсический эффект химических веществ определяют ос-
новными факторами:
• химическое строение;
• физико-химические свойства;
!
43
• условия воздействия на организм;
º
• концентрация.
Различия в действии разнообразных химических веществ
объясняются, главным образом, особенностями их химического
строения, которое предопределяет их токсические свойства.
Выявленные закономерности между строением веществ и их
действием на организм имеют важное практическое значение.
Одной из таких закономерностей является правило Ричардсона,
согласно которому сила наркотического действия углеводородов
в гомологических рядах углеводородов возрастает с увеличением
числа атомов углерода от низших членов ряда к высшим. Если
принять силу наркотического действия этилового спирта за единицу, то сила такого действия остальных спиртов составляет:
• метилового спирта (СН3ОН) – 0,8;
• этилового спирта (С2Н5ОН) – 1,0;
• пропилового спирта (С3Н7ОН) – 2,0;
• бутилового спирта (С5Н9ОН) – 3,0;
• аллилового спирта (С5Н11Н) – 4,0.
Другой известной закономерностью является правило разветвления цепей, которое заключается в том, что наркотическое
действие веществ ослабляется при разветвлении цепи углеродных
атомов. Например, действие изопропилового спирта слабее, чем
нормального пропилового спирта.
Следующая известная закономерность – это правило кратных связей: биологическая активность вещества возрастает с увеличением кратных связей, т. е. с увеличением непредельности соединения. Например, действие этана СН3–СН3 слабее, чем этилена СН2=СН2, а действие этилена слабее, чем ацетилена СН СН.
Замыкание цепи углеродных атомов усиливает действие углеводородов при их ингаляционном поступлении. Например, пары циклопропана действуют сильнее паров пропана.
При переходе от полиметиленового кольца к ароматическому сила действия веществ возрастает. Например, пары бензола
действуют сильнее паров циклопропана, пары толуола – сильнее
паров метилциклогексана.
Введение в молекулу вещества гидроксильной группы, как
правило, ослабляет силу действия. Известно, что спирты менее
токсичны, чем соответствующие им углеводороды.
!
44
При введении галоидов в молекулу органического соединения резко меняются его свойства и усиливается токсическое действие. Среди галоидпроизводных следует различать два типа соединений: первый – когда галоид находится в открытой цепи,
второй – когда он связан с углеродом циклической или ароматической молекулы. Первый тип более активен и потому значительно токсичнее второго типа соединений. Например, хлортолуол
С6Н5СН3Сl токсичнее хлорбензола С6Н5Сl.
Резко меняются токсические свойства веществ при введении
нитро- и нитрозогрупп. Для алкилэфиров азотистой и азотной
кислот, где группы NО2 и NО связаны с кислородом, характерно
сосудорасширяющее и гипотензивное действие (этилнитрит,
этилнитрат, нитроглицерин).
Для нитро- и нитрозосоединений жирного и ароматического
рядов, где нитро- и нитрозогруппы связаны с углеродом, характерно действие на центральную нервную систему и образование
метгемоглобина в крови.
Существенной является закономерность, характерная для
многих гомологических рядов, что первые члены гомологических
рядов обладают большим токсическим действием, чем последующие члены. Например, метанол токсичнее этанола, муравьиная
кислота – уксусной, формальдегид – ацетальдегида.
Определенное значение имеет и молекулярная симметрия.
Известно, что симметрично построенные соединения более токсичны, чем несимметричные. К примеру, симметричный дихлорэтан является примерно в два раза токсичнее несимметричного.
Значительно меньше закономерных связей выявлено среди
неорганических веществ. Установлено, что токсичность щелочноземельных металлов возрастает с увеличением их атомной массы.
При оценке токсичности неорганических соединений важно
учитывать валентность химических элементов. Так, например,
шестивалентные соединения хрома токсичнее двухвалентных,
окисные соединения марганца более токсичны, чем двухвалентные, т. е. с увеличением валентности элемента токсичность соединения, содержащего этот элемент, возрастает. Есть и обратные
соотношения, когда с увеличением валентности токсичность его
соединений падает. Например, соли железа: закисные соли железа
токсичнее окисных.
!
45
Биологическое действие химических веществ зависит не
3,18
20
pМС×
=
Т
pМС×
=
16
только от химического строения, но и от их физико-химических
свойств, которые обусловлены также химическим строением.
Опасность отравления химическими веществами зависит от
таких физико-химических свойств, как летучесть, растворимость,
агрегатное состояние, дисперсность, сорбционная способность.
Под летучестью понимают максимально достижимое содержание паров вещества, отнесенное к единице объема воздуха. Летучесть при 20 °С может быть определена по формуле
, (9)
где С – летучесть вещества, мг/л; М – молекулярная масса;
p – давление насыщенного пара, мм. рт. ст.
Расчет летучести при любой температуре производится по
формуле
, (10)
где T – температура кипения вещества, К:
T = 273 + t
(11)
кип.
Чем выше летучесть вещества, тем значительнее опасность
отравления им, поэтому в производственных условиях стремятся
использовать менее летучие соединения. Например, стараются
бензол заменить толуолом, или ксилолом, так как он обладает
меньшей летучестью в сравнении с бензолом и толуолом.
С летучестью веществ также связана и опасность образования взрывоопасных паровоздушных смесей. Легколетучие вещества быстро образуют в воздухе взрывоопасные паровоздушные
смеси, например при аварийных разливах веществ.
!
46
Токсичность веществ в значительной мере зависит также от
растворимости в воде, жирах, различных средах организма (крови,
желудочном соке, лимфатической жидкости). Хорошая растворимость вещества в жирах в сочетании с высокой растворимостью
в воде обусловливает опасность всасывания яда в организм через
кожу при контакте с ним. Также знание растворимости химических веществ используют при разработке и выборе защитных мазей и паст. Например, нельзя применять гидрофильные мази и
пасты при работе с водными растворами кислот и щелочей.
С растворимостью ядов связаны скорость всасывания, превращения в организме и выделения из него.
Для оценки опасности отравления промышленными ядами
имеет значение и агрегатное состояние вещества, наиболее опасны используемые в жидком, паро- и газообразном состояниях.
Твердые вещества могут проникать через кожу и желудочнокишечный тракт, и всасывание их происходит медленнее, чем паро- и газообразных веществ. Важной характеристикой твердых
веществ является их дисперсность: чем она выше, тем ниже скорость оседания и выше концентрация в воздухе, следовательно,
тем больше количество веществ, поступающих в организм человека. В этой связи предпочтительнее крупнокристаллическое или
гранулированное состояние вещества, так как такие вещества мало пылят, не задерживаются на одежде, загрязняя ее.
Другим свойством химических веществ, определяющим
опасность отравлений, является способность сорбироваться различными материалами. Известно, что некоторые вещества (ртуть,
тетраэтилсвинец, нитро- и аминосоединения бензола) хорошо сорбируются материалом внутренней поверхности стен, пола, потолка
производственных помещений. В порах этих поверхностей происходит депонирование ядовитых веществ, и при последующей десорбции они вновь выделяются в воздух помещений. Например,
ртуть хорошо сорбируется штукатуркой, нитро- и аминосоединения поглощаются асфальтовыми и битумными полами.
Знание сорбционной способности веществ необходимо при
выборе материалов для спецодежды для персонала.
Токсический эффект вредных веществ зависит также от реальных условий воздействия на организм, которые могут быть
связаны с факторами внешней среды и особенностями организма
!
47
человека. К факторам внешней среды относятся метеоусловия
производственной среды, различного рода физические факторы
(шум, вибрация, излучения). Производственная среда, в которой
существуют различные виды воздействий на организм даже непродолжительное время, считается опасной.
Отмечено возрастание количества отравлений многими химическими веществами в жаркое время года. Влияние высокой
температуры объясняется как изменением агрегатного состояния
и увеличением летучести веществ, так и изменениями в физиологическом состоянии организма. При повышенной температуре
ускоряется процесс кровообращения в организме и увеличивается
объем легочной вентиляции, все это в результате ускоряет сорбцию веществ, и признаки отравления наступают скорее. Влияние
таких факторов, как повышенная влажность, шум, вибрация, излучения, аналогичны влиянию на организм высокой температуры.
Токсическое действие веществ зависит также и от индивидуальных особенностей организма человека. Одни и те же яды у одних людей могут вызвать кожные заболевания, удушье и пр., в то
время как другие совершенно невосприимчивы к этим же веществам. Молодые и больные люди более подвержены действию
вредных веществ.
Существуют специальные противопоказания, исключающие
допуск людей с рядом заболеваний к работе с вредными химическими веществами. Женщины более подвержены действию многих химических веществ, в этой связи существует определенный
перечень веществ, к работе с которыми не допускаются женщины.
Многие химические вещества усиливают свое действие
в присутствии алкоголя. Так, небольшие дозы малотоксичных
веществ оказываются опасными в состоянии легкого опьянения.
Токсический эффект химических веществ во многом определяет их концентрация в воздухе производственных помещений.
Чем выше концентрация газов и паров, тем сильнее их токсическое
действие. Для наиболее распространенных промышленных ядов
установлена зависимость между концентрацией, продолжительностью и характером действия. Например, сильное токсическое действие окиси углерода сказывается, когда произведение продолжительности его воздействия (ч), на концентрацию (мг/м3) равно 1700.
В качестве критерия нормирования выступает ПДК, которая
отражает максимально возможный уровень содержания вредных
!
48
веществ, не вызывающий патологических изменений в организме
работника на протяжении всей жизни, а также генетических последствий у будущих поколений.
Вопросы для самоконтроля
1. Основные параметры токсикометрии?
2. Объясните, чем отличается опасность вещества от его токсичности?
3. Какие количественные характеристики вещества установлены в токсикометрии?
4. Чем отличается доза от концентрации вещества?
5. Перечислите применяемые размерности дозы концентраций
для характеристики токсичности веществ?
6. Первичные (экспериментальные) и вторичные (производные)
параметры токсикометрии.
7. От каких факторов зависит токсичность веществ?
8. Какое свойство токсичного вещества характеризует показатель КВИО?
9. Что является показателем реальной опасности развития хронической интоксикации?
10. Какие способы лабораторных исследований применяют для
изучения ингаляционного воздействия химических веществ?
Тест к разделу 3:
1. Для сравнительной оценки факторов производственной
среды используют показатели:
а) токсикометрии;
б) токсикокинетики;
в) токсикодинамики.
2. Количество вредного вещества, попавшее в организм и
вызывающее токсический эффект, называется:
а) токсической концентрацией;
б) токсической дозой;
в) токсодозой.
!
49
3. Количество вещества, находящегося в единице объема
(массы) субстрата, при контакте с которым развивается токсический эффект, называется:
а) токсической концентрацией;
б) токсодозой;
в) токсической дозой.
4. Пороговыми дозами (концентрациями) называются:
а) наименьшие дозы (концентрации), вызывающие началь-
ные проявления токсического процесса;
б) дозы (концентрации) не вызывающие эффектов, опреде-
ляемые современными методами;
в) наименьшие дозы (концентрации), вызывающие гибель
животных в эксперименте.
5. Опасность токсических веществ для человека в значительной мере предопределяется их способностью:
а) к токсическому проявлению;
б) кумуляции;
в) смертельному эффекту.
6. Опасность токсических веществ оценивается группами
количественных показателей:
а) критериями потенциальной и реальной опасности;
б) коэффициентом кумуляции;
в) условиями производственной среды.
7. Дайте наиболее правильное определение материальной
кумуляции:
а) накопление химических веществ в организме, не вызыва-
ющее изменений в тканях;
б) отложение в тканях химических веществ, вызывающие
необратимые изменения;
в) прочное связывание с тканями химических веществ, вы-
зывающие необратимые изменения.
8. Вещества, обладающие значением коэффициента опасности внезапного острого ингаляционного отравления (КОВОИО)
малоопасными при острых отравлениях:
а) меньше 2;
б) меньше 3;
в) меньше 1.
!
50
9. Какую концентрацию вредного вещества рассчитывают по
коэффициенту запаса:
а) среднюю концентрацию;
б) ПДК;
в) общую концентрацию.
10. Для переноса результатов экспериментальных токсиче-
ских опытов с животных на человека существует:
а) правило экстраполяции;
б) правило кратности;
в) специфические показатели.
!
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]