О соотношении между концентрацией яда, временем его воздействия и возникающим эффектом

Известно, что чем больше доза или концентрация воздействующего на организм вредного вещества, тем, при прочих равных условиях, больший эффект эта доза вызывает.

Однако для развития эффекта важно не только количество токсического агента, но и время, в течение которого последний оказывает свое воздействие. Зависимость между концентрацией яда, временем его воздействия и эффектом при поступлении вредных веществ через дыхательные пути получила количественное обобщение в виде формулы Габера:

W = C × t или C × t = const,

где W – величина эффекта (от немецкого слова Wirking – действие), С – концентрация яда, t – время воздействия.

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.

Иными словами, при различных концентрациях фосгена минимальное время воздействия, в течение которого наступает гибель животных, должно изменяться в обратном отношении к концентрации так, чтобы произведение 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.

Примером яда, для которого формула Габера неприменима, является цианистый водород. Снижение его концентрации, вызывающей смерть животных в первые минуты затравки, в 2-3 раза, вообще не оказывает токсического действия даже при многочасовом воздействии.

На основании анализа различных соотношений между концентрацией и временем все яды могут быть разделены на две принципиально различные группы: яды хроноконцентрационные и концентрационные. К концентрационным 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). Хроноконцентрационными ядами являются вещества, токсический эффект которых весьма существенно зависит от времени воздействия. К такому 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).

Влияние факторов внешней среды на действие ядов

Температура. Токсический эффект большинства ядов в различных температурных условиях проявляется по-разному. Эффект может усиливаться как при повышении, так и при понижении температуры окружающей среды. Одновременное воздействие вредных веществ и повышенной температуры, как правило, ускоряет развитие токсического эффекта. Выраженность усиления токсического эффекта при сочетанном воздействии с повышенной температурой зависит в свою очередь от степени повышения температуры, вида животных, пути поступления яда, длительности введения яда, дозы.

Температурный компонент в проявлении токсического эффекта связан главным образом с изменением функционального состояния организма, т.е. с нарушением терморегуляции, потерей воды при высокой температуре, учащением дыхания и ускорением кровообращения, что приводит к поступлению яда в организм в большем количестве, что в итоге изменяет биохимические процессы и уровень обмена веществ. Иными словами, яд действует как бы на “измененный” организм. С другой стороны, взаимодействие яда и организма, как правило, снижает устойчивость организма к воздействию высокой температуры. Следовательно, одновременное воздействие на организм вредных веществ и повышение температуры окружающей среды приводит к суммированию биологических эффектов, вызывая “синдром взаимного отягощения”.

Понижение температуры окружающей среды в большинстве случаев также ведет к усилению токсического эффекта, но зависит от степени понижения, т.е. эффект на всех уровнях снижения усиливается.

Повышенная влажность воздуха. Этот фактор играет роль для ядов, которые вступают во взаимодействие с влагой воздуха и влагой дыхательных путей. В этих случаях токсический эффект усиливается. Например, оксиды азота + Н₂О  капельки азотной и азотистой кислот.

Влияние кислорода. Установлено, что количество кислорода в атмосферном воздухе также влияет на развитие токсического эффекта. В условиях гипоксии токсичность ряда веществ увеличивается. Следует отметить, что есть сведения и об ослаблении токсического эффекта при недостаточности кислорода.

УФ-облучение. УФ-лучи также оказывают влияние на развитие токсического эффекта. Высокие дозы УФ снижают устойчивость организма к яду. Сочетание УФ-облучения с высокой температурой воздуха усиливает токсический эффект ядов. Снижение естественной УФ-радиации в сочетании с ядами может также приводить к ослаблению устойчивости организма к яду.

Ионизирующая радиация. Воздействие ионизирующей радиации в сочетании с опасными химическими веществами имеет двойную направленность: или усиливать токсический эффект, или уменьшать его. Это зависит от того, к какой группе ядов относится тот или иной токсический агент. Например, сульфгидрильные яды, ртуть обладают способностью усиливать радиобиологический эффект, а оксид углерода снижает тяжесть радиационного поражения.