Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленная токсикология. Учебное пособие
.pdf
51
4. САНИТАРНО- ГИГИЕНИЧЕСКОЕ
НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ
4.1. Санитарно-гигиеническое нормирование
Производственная среда – часть окружающей человека среды (среды обитания), образованная возможными вредными и
опасными производственными факторами, а также условиями,
характеризующими рабочее место и воздействующими на человека в процессе трудовой деятельности. Поэтому гигиеническое
нормирование факторов, оказывающих влияние на человека
в процессе трудовой деятельности, является главным для создания безопасных условий труда и рационального трудового процесса. Ответственность за обеспечение требуемых условий труда
на каждом предприятии возложена на работодателя.
Санитарно-гигиеническое нормирование – это деятельность
по изучению условий воздействия вредных факторов на организм
человека и объективному обоснованию пределов интенсивности и
продолжительности их действия, при которых они безопасны для
организма.
Методология санитарно-гигиенического нормирования – это
совокупность принципов, критериев и методов гигиенической
оценки факторов среды.
Все характеристики ядовитых веществ, необходимы для
обоснованного гигиенического нормирования при их содержании
в различных средах, а именно для установления ПДУ, ПДК и др.
Предельно допустимый уровень (ПДУ) – это уровень физического воздействия (шум, тепловое, световое, радиоактивное
и т. д. излучение), которое при ежедневном воздействии в течение
длительного времени на организм не вызывает негативных изменений или заболеваний, а также не нарушает нормальной деятельности человека.
Термин «предельно допустимая концентрация» (ПДК) появился 1930 году и получил распространение как в нашей стране,
!
52
так и за границей. (ПДК) – это максимальная концентрация вещества, которая при воздействии на человека, не вызывает у него и
его потомства биологических изменений, даже скрытых и временно компенсированных, а также других нарушений.
ПДК и ПДУ устанавливают для производств и окружающей
среды, руководствуясь следующими принципами:
• приоритет медицинских и биологических показаний
к установлению определенных санитарных регламентов
перед прочими подходами;
• пороговость действия неблагоприятных факторов;
• опережение разработки и внедрение профилактических
мероприятий по сравнению с появлением различных
опасных и вредных факторов.
Для ограничения воздействия вредных веществ, применяют
гигиеническое нормирование их содержания в различных средах.
При установленном ПДК в воздухе рабочей зоны или в воздухе населенных пунктов ориентируются на токсикологический
показатель или рефлекторную реакцию организма. Так как требование полного отсутствия промышленных ядов в зоне дыхания
работающих часто невыполнимо, особую значимость приобретает
гигиеническая регламентация содержания вредных веществ
в воздухе рабочей зоны. Такая регламентация осуществляется
в три этапа:
1. Обоснование ориентировочно безопасного уровня воздей-
ствия вредных веществ (ОБУВ).
2. Обоснование ПДК.
3. Корректировка ПДК с учетом условий труда работающих
и состояния их здоровья.
Устанавливается значение ОБУВ временно, на период,
предшествующий проектированию производства, определяется
путем расчета по физическим, химическим свойствам или путем
интерполяций и экстраполяции в гомологических рядах соединений, либо по показателям острой токсичности. ОБУВ должны пересматриваться через 2–3 года после их утверждения. Причем
ОБУВ не устанавливаются для веществ:
• опасных в плане возможного развития отдаленных и не-
обратимых эффектов;
• подлежащих широкому внедрению в практику.
!
53
Для санитарной оценки воздушной среды используются сле-
дующие показатели: ПДК
рабочей зоны, мг/м
3
. Эта концентрация не должна вызывать у ра-
– ПДК вредного вещества в воздухе
р.з.
ботающих при ежедневном вдыхании в пределах 8 часов в течение всего рабочего стажа заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.
Рабочая зона – пространство высотой до 2 м над уровнем
пола или площадки, на которой находятся места постоянного или
временного пребывания рабочих.
До недавнего времени ПДК химических веществ оценивали
как максимально разовые, превышение их даже в течение короткого времени запрещалось. В последнее время для веществ, обладающих кумулятивными свойствами, введена вторая величина –
среднесменная концентрация. Это средняя концентрация, полученная путем непрерывного или прерывного отбора проб воздуха
при суммарном времени не менее 75 % продолжительности рабочей смены.
Контроль среднесменных величин ПДК важен, как для получения интегрального критерия оценки состояния производственной среды, так и для более адекватного анализа зависимости
показателей состояния здоровья от условий труда.
Содержание вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов также регламентируется ПДК, при этом нормируется среднесуточная и максимально разовая величина. ПДК
вредных веществ в воздухе населенных пунктов – это максимальные концентрации за определенный период осреднения (30 мин,
24 ч, 1 месяц, 1 год), не оказывающие прямого или косвенно
вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные
последствия для настоящего и последующего поколений, не снижающие работоспособность человека и не ухудшающие его самочувствия. Для атмосферного воздуха ПДК ниже, чем для рабочей
зоны.
Максимальная (разовая) концентрация ПДК
– наиболее
МР
высокая из 30-минутных концентраций, зарегистрированных
в данной точке за определенное время.
Среднесуточная концентрация ПДК
– средняя из числа
СС
концентраций, выявленных в течение суток или отбираемых
непрерывно в течение 24 ч.
!
54
Определение среднесуточной концентрации основано на
принципе предотвращения общетоксического действия на организм. Если порог токсического действия для вещества оказывается менее чувствительным, то решающим в обосновании ПДК является порог рефлекторного действия как наиболее чувствительный, тогда ПДК
> ПДК
МР
В случаях когда порог рефлекторного
СС.
действия менее чувствителен, чем порог токсического действия,
принимают ПДКМР = ПДК
При отсутствии у веществ порога
СС.
рефлекторного действия устанавливается только ПДКСС.
Лимитирующий признак вредности (ЛПВ) – признак вредного действия веществ, который характеризуется наименьшей по-
роговой концентрацией.
В промышленной токсикологии нормируется содержание
вредных веществ, в основном в воздухе предприятий (рабочих
помещениях, на территории). Большинство гигиенических мероприятий, включая гигиеническое нормирование воздействия негативных факторов, предусматривают либо полное их устранение,
либо снижение их воздействия до безопасных уровней, что является главными целями первичной профилактики заболеваний.
4.2. Специфика, причины и механизм
токсического действия
Взаимодействие между токсичными веществами и живыми
организмами включает как действие токсичных веществ на организм – токсикодинамическую фазу, так и ответную реакцию организма на действие токсичных веществ (происходит во времени
с разной скоростью) – токсикокинетическую фазу.
Острые отравления рассматривают как химическую травму,
развивающуюся вследствие введения в организм токсической дозы
чужеродного химического вещества. Последствия, связанные со
специфическим воздействием на организм токсического вещества,
относятся к токсикогенному эффекту химической травмы. Он носит характер патогенной реакции и наиболее ярко проявляется
в ранней стадии острых отравлений – токсикогенной, когда токси-
!
55
ческий агент находится в организме в дозе, способной оказывать
Резорбция
Элиминация
продолжается до достижения
максимальной концентрации
токсичного вещества в крови
от окончания момента резорб-
ции до полного очищения крови
от яда
специфическое действие. Одновременно могут включаться патологические процессы, лишенные «химической» специфичности.
Таким образом, общий токсический эффект является результатом специфического токсического действия и не специфических реакций организма.
В токсикогенной фазе отравления выделяют два основных
периода: резорбция и элиминация.
Основные периоды токсикогенной фазы
Специфическая симптоматика отравлений, с точки зрения
токсикодинамики, отражает «избирательную токсичность» ядов и
наиболее ярко проявляется в токсикогенной фазе, особенно в период резорбции. Основные патологические синдромы токсикогенной фазы: токсический шок, кома, асфиксия кровотечение.
В соматогенной фазе обычно развиваются патологические
синдромы без выраженной токсической специфичности, а с
осложнениями острых отравлений: пневмония, острая почечная
недостаточность, трофические расстройства, сепсис. Фазы и периоды отравлений представлены на рис. 2.
Изменение ядов в организме, основы токсикокинетики, распределение токсичных веществ в организме зависит от трех факторов: пространственного, временного, концентрационного.
Пространственный фактор определяет пути наружного поступления и распространения яда. Наибольшее количество яда
в единицу времени поступает обычно в важные внутренние органы: легкие, мозг, почки, печень, сердце. При ингаляционных
отравлениях основная часть яда поступает в почки, а при пероральных – в печень, так как соотношение удельного кровотока
печень/почки составляет примерно 1 : 2. Токсический процесс
определяется также степенью чувствительности к яду рецепторов
«избирательной токсичности».
!
56
Рис. 2. Основные факторы, определяющие развитие
острого отравления. Фазы и периоды отравлений:
R – пространственный; С – концентрационный; t – временной
Особенно опасны токсичные вещества, которые вызывают
необратимые поражения клеточных структур, например при химических ожогах тканей кислотами, щелочами. Менее опасны обратимые поражения, при наркозе и др., вызывающие только
функциональные расстройства.
Под временным фактором подразумеваются скорость поступления яда и скорость его выведения из организма, поскольку
он отражает связь между временем действия яда и его токсическим эффектом.
Концентрационный фактор, т. е. концентрация яда в биологических средах, в частности в крови, считается основным в клинической токсикологии. Определение его позволяет различать
токсикогенную и соматогенную фазы отравления.
Ядовитое вещество является пусковым фактором, для возникновения поражения структуры и функции различных органов
и систем организма. Общий токсический эффект является результатом специфического токсического действия и неспецифических
реакций организма.
Токсический процесс на уровне пораженного целостного организма протекает:
• болезнями химической этиологии (интоксикации, разной
степени отравлений);
!
57
• транзисторными токсическими реакциями – быстро и са-
мопроизвольно проходящими состояниями, сопровождающиеся кратковременной потерей трудоспособности
(раздражение глаз, дыхательных путей и др.);
• аллобиозом – стойкими изменениями реактивности орга-
низма под воздействием факторов среды (аллергия, повышенная утомляемость и др.);
• специальными токсическими процессами, которые разви-
ваются в особых условиях (действие дополнительных
веществ; в определенный период жизнедеятельности организма и др.) и характеризуются продолжительным
скрытым периодом (канцерогенез, эмбриотоксичность,
нарушение репродуктивных функций и др.).
4.3. Теория рецепторов токсичности
Теория рецепторов дает представление о сложных механизмах действия яда в живом организме, где рецептор является местом приложения яда.
Рецепторы (от лат. rezeptiо – принимать) – это органы или
устройства, принимающие из внешней или внутренней среды организма и передающие их в центральную нервную систему. Рецептором обозначают любой структурный элемент живой системы, с которым вступает в химическое взаимодействие токсикант.
Рецептор – это специфический тканевый белок (связанный
с наружной мембраной или внутриклеточный), способный связывать строго определенные экзогенные или эндогенные вещества.
До настоящего времени представление о рецепторе как месте
конкретного приложения и реализации токсичного действия яда
остается недостаточно ясным, хотя эта идея была выдвинута
Дж. Ленгли более 120 лет назад.
В токсикологическом понимании в начале ХХ в. этот термин
предложил немецкий ученый П. Эрлих (1913 г.). Научное обоснование появилось после количественных исследований А. Кларка (1937 г.), заключающееся в связи между чужеродными веще-
!
58
ствами и рецепторами, по-видимому, аналогичной взаимодействию субстрата со специфическим ферментом.
Ферменты – особые специфические белки, являются биологическими катализаторами, способные в высокой степени направлять, ускорять или замедлять химические процессы в организме,
т. е. оказывать влияние на жизненные процессы. Ни один процесс
в организме не обходится без ферментов, которые расщепляют
сложные вещества пищевых продуктов на более простые и синтезируют из простых веществ необходимые для организма сложные
соединения. Также участвуют в химических превращениях, обеспечивающих организм энергией, регулируют деятельность нервной системы и др. В живом организме свыше тысячи различных
ферментов.
Характерной особенностью ферментов является специфичность их действия, поскольку каждому типу химических превращений соответствует свой наиболее активный вид фермента. Некоторые ферменты имеют широкий диапазон действия, другие
участвуют в каком-нибудь одном превращении. Например, очень
важную роль в деятельности нервной системы играет особое вещество – ацетилхолин, которое образуется только при помощи
фермента холинацетилазы, а разрушение ее происходит при обязательном участии фермента холинэстеразы.
Несмотря на важность значения ферментов для деятельности
организма, количественное содержание каждого из них чрезвы-
чайно мало по сравнению с количеством белков, входящих в состав тканей. Только благодаря очень высокой производительности этих небольших количеств ферментов обеспечивается нормальное существование живых организмов. Фермент пепсин,
к примеру, за 1,5–2 ч в мягких условиях организма расщепляет
яичный белок, что невозможно даже при помощи самых активных
химических реагентов. Известно, что одна молекула холинэстеразы за 1 с расщепляет примерно 10 000 молекул ацетилхолина.
В живом организме деятельность всех ферментов строго согласована и координирована, нарушение нормальной деятельности ферментов приводит к заболеванию или гибели. В состав любого фермента входит белок, обычно связанный с разнообразными соединениями небелкового характера – коферментами, которые придают всему ферменту высокую каталитическую и специ-
!
59
фическую активность. В качестве коферментов могут быть некоторые биологически активные вещества (витамины, гормоны
и др.), а также соединения различных металлов.
Каждый фермент имеет определенный объем и определенную поверхность, образованную полипептидными цепями белка.
Рельеф поверхности фермента имеет разнообразные очертания и
определяется первичной, вторичной, и третичной структурами
белка, а также функциональными группами аминокислот. В химическом отношении эта поверхность неоднородна и на ней
обычно имеется только небольшой участок – активный центр,
ответственный за деятельность фермента. Все химические превращения в организме протекают на поверхности фермента, причем решающее значение имеет активный центр.
Специфическое действие фермента, выступающего в качестве реагента, только на вполне определенные вещества (субстраты) и на вполне определенный тип химических превращений связано с более или менее полным соответствием структуры активного центра фермента со структурой субстрата. Чем больше соответствуют эти структуры друг другу, тем ближе подходит субстрат к ферменту. При полном соответствии структур субстрат
входит в фермент, как ключ в замок. При этом происходит активация субстрата, вследствие чего он легко подвергается химическим превращениям, быстро освобождая поверхность фермента.
На рис. 3 представлена схема действия фермента.
Из рис. 3 можно понять один из возможных вариантов нарушения деятельности ферментов. Например, какой-то другой субстрат, с другими свойствами, но обладающий сходной структурой,
может присоединиться к ферменту и частично или полностью закрыть его активный центр и тем самым нарушить или совсем прекратить деятельность фермента (рис. 4). При этом «ложный» субстрат, не подвергаясь химическим превращениям, препятствует
взаимодействию фермента с его естественным субстратом.
Вещества, нарушающие нормальную деятельность ферментов, т. е. обладающие антиферментной активностью, называются
ингибиторами.
Также существенное значение имеет и химическое строение
активного центра. Высокая реакционная способность активного
центра фермента, очевидно, связана с наличием в его структуре
!
60
функциональных группировок, принадлежащих аминокислотам
полипептидной цепи, т. е. группировкам ОН, SН, NH2, СООН
и т. д. При этом решающее значение имеет активация этих группировок, обусловленная влиянием соседних атомных групп и
строением всего фермента в целом.
Рис. 3. Схема взаимодействия фермента с веществом:
а – вещество и фермент удалены друг от друга; б – вещество
подошло к ферменту; в – расщепление вещества на ферменте;
г – остатки вещества при соответствии его структуры
структуре субстрата
Рис. 4. Блокировка фермента токсичным веществом:
вещество закрыло активную часть фермента,
расщепление вещества не происходит
Как видно из приведенных примеров, большинство реакционноспособных группировок, входящих в активные центры ферментов, являются нуклеофильными. Поэтому такие группировки,
!
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]