ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1 Определение класса опасности вредных веществ

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

 

Определение класса опасности вредных веществ

 

Практическое занятие предназначено для освоения теоретических знаний и получения навыков по определению класса опасности вредных веществ в соответствии с ГОСТ 12.1 007-76.

Перед началом работы надо ознакомиться с содержанием ГОСТа 12.1 007-76. Затем приступить к решению задач.

Параметры токсикометрии, которые определяются непосредственно в эксперименте, называются экспериментальными.

В качестве экспериментальных параметров используются следующие:

СL₅₀ – концентрация средняя смертельная – вызывает гибель 50 % подопытных животных (мыши, крысы) при ингаляционном воздействии в течение двух и четырех часов и последующем 14-дневном сроке наблюдения (мг/кг).

DL₅₀ – доза средняя смертельная – вызывает гибель 50% подопытных животных при однократном введении в желудок, брюшную полость с последующим 14-дневным сроком наблюдения (мг/кг).

DL₀ (CL₀) – доза максимально переносимая – наибольшее количество вредного вещества, введение которого в организм не вызывает гибели животных.

DL₁₀₀ (CL₁₀₀) – доза абсолютно смертельная – наименьшее количество вредного вещества, вызывающее гибель 100 % подопытных животных.

Lim_{ac int} – порог острого интегрального действия – минимальная доза, вызывающая изменение биологических показателей на уровне целостного организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций.

Lim_fcsp – порог острого избирательного действия – минимальная доза, вызывающая изменение биологических функций отдельных органов и систем организма.

Lim_ohint – порог общетоксического хронического действия – минимальная доза вещества, при воздействии которой в течение четырех часов по пять раз в неделю на протяжении не менее четырех месяцев возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций.

Lim_{ch cp} – порог отдаленных последствий – минимальная доза вещества, вызывающая изменение отдельных органов и систем организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций в условиях хронического воздействия.

Наиболее статически значимыми в характеристике токсичности ядов по смертельному эффекту являются параметры CL₅₀ и DL₅₀.

Пороговая концентрация яда в крови – это параметр, который можно оценить при первых симптомах отравления.

Критическая концентрация – это параметр клинической токсикометрии, соответствующий развернутой клинической картине отравления.

Степень токсичности – величина, обратная средней смертной дозе.

Одним из ведущих факторов, обусловливающих развитие хронического отравления, является процесс кумуляции.

Количественная оценка кумулятивных свойств вредных веществ в промышленной осуществляется по величине коэффициента кумуляции.

Коэффициент кумуляции – отношение суммарной дозы яда, вызывающего стремительный эффект у 50 % подопытных животных при многократном пробном введении, к величине дозы, вызывающей тот же эффект при однократном введении:

С_лгд = DL_50(n)­ /DL₅₀ ,

где DL_{50 (n)} – суммарная средняя смертельная доза при n – кратном воздействии. Этот коэффициент – величина, обратная интенсивности кумуляции. Величина коэффициента кумуляции менее 1 свидетельствует о способности вещества к сверхкумуляции; от 1 до 3 – о выраженной кумуляции, от 3 до 5 – о средней кумуляции, более 5 о слабой способности к кумуляции.

Полученные в острых опытах параметры токсичности (CL_­50, Lim_{ac inf}, Lim_zcsp) позволяют рассчитывать зоны острого, хронического и специфического действия, которые дают возможность оценить опасность вещества.

Опасность оценивается двумя группами количественных показателей:

- критерием потенциальной опасности;

- критерием реальной опасности.

Потенциальная опасность определяется коэффициентом возможного ингаляционного отравления:

КВИО = С₂₀/СL₅₀ ,

где С₂₀ – насыщенная концентрация вредных веществ в воздухе при Т = 20 °С, мг/м³.

Чем выше насыщенная концентрация вещества при комнатной температуре и ниже средняя смертельная концентрация (знач. КВИО больше), тем вероятнее возможность развития острого отравления. Это одна из основных закономерностей токсикометрии.

Анализ оценки опасностей различных промышленных ядов по величине КВИО показывает, что в ряде случаев малотоксичное, но высоколетучее вещество в условиях производства может оказаться более опасным в плане развития острого отравления, чем высокотоксичное, но малолетучее соединение.

О реальной опасности развития острого отравления можно судить по величине зоны острого действия.

Зона острого действия (Z_ас) – это отношение средней смертельной концентрации CL₅₀ к пороговой концентрации Lim_ac при однократном воздействии:

Z_ас = CL₅₀ / Lim_ac.

Она является показателем компенсаторных свойств организма, его способности к обезвреживанию и выведению из организма ядов и компенсации поврежденных функций. Чем меньше Z_ac, тем больше опасность острого отравления.

Показателями реальной опасности развития хронической интоксикации являются значения зон хронического и биологического действия.

Зона хронического действия (Z_ch) – отношение пороговой концентрации при однократном воздействии Lim_ac к пороговой концентрации при хроническом воздействии Lim_ch:

Z_ch = Lim_ac / Lim_ch.

Величина Z_ch используется для характеристики опасности яда при хроническом воздействии. Опасность хронического отравления прямо пропорциональна величине Z_ch.

Зона хронического действия является показателем компенсаторных свойств организма на низкомолекулярном уровне.

Зона биологического действия (Z_biol) – соотношение средней смертной концентрации CL₅₀ к пороговой концентрации при хроническом воздействии Lim_ch:

Z_biol = CL₅₀ / Lim_ch.

Чем больше значение Z_biol , тем выраженнее способность соединения к кумуляции в организме.

После определения параметров токсикометрии проводят обоснование коэффициента запаса. Величина его зависит от особенностей яда, адекватности и чувствительности показателей при определении Lim_ch и пр. В обычных условиях коэффициент принимается в интервалах от 3 до 20. Величина коэффициента запаса возрастает при следующих обстоятельствах:

- увеличении абсолютной токсичности;

- увеличении КВИО;

- уменьшении зоны острого действия;

- увеличении кумулятивных свойств;

- существенных (более 3 раз) различиях в видовой чувствительности;

- выраженном кожно-резорбтивном действии.

Межвидовые различия в чувствительности подопытных животных оцениваются по отношению DL₅₀ для наиболее устойчивого вида животных к DL₅₀ для наименее чувствительного при одном и том же пути введения в организм.

Имея коэффициенты запаса, рассчитывают предельно допустимую концентрацию вредного вещества:

ПДК = Lim_ch × k,

где к – коэффициент запаса.

Соотношение между основными и производными параметрами токсикометрии представлено на схеме 1.

Схема 1

 

 

 

Параметры токсикометрии лежат в основе классификации вредных веществ по степени опасности.

Принадлежность химических веществ к соответствующему классу опасности определяется величинами семи показателей (табл. 1).

При определении класса опасности веществ определяющим является тот показатель, который свидетельствует о наибольшей степени опасности.

Классификация не распространяется на пестициды. Классификация пестицидов по степени опасности предложена Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1979 г.

 

 

Таблица 1

Классификация ядов по степени опасности

Показатель	Класс опасности
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3	менее 0,1	0,1-1,0	1,0-10	более 10
Смертельная (средняя) доза при введении в желудок DL50, м/кг	менее 15	15-150	151-5000	более 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу DL50, мг/кг	менее 100	100-500	501-2500	более 2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе CL50, мг/м3	менее 500	500-5000	5001-50000	более 50000
Зона острого действия Zас	менее 6	6-18	18,1-59	более 54
Зона хронических действий Zch	более 10	10-5	4,9-2,5	менее 2,5
КВИО	более 300	300-30	29-3	менее 3,0

 

Каждый студент выполняет задание по своему варианту. Номер варианта выдается преподавателем и состоит из двух цифр. Первая цифра соответствует номеру первого вещества из таблицы с исходными данными, вторая – номеру второго вещества. Для этих двух веществ следует:

 

1) определить класс опасности по показателям токсикометрии и назвать определяющий показатель;

2) указать название и единицы измерения приведенных показателей токсикометрии;

3) определить порог однократного действия Lim_ac;

4) подсчитать порог хронического действия Lim_ch;

5) определить летучесть;

6) определить зону биологического действия Z_biol;

7) указать, какое вещество более опасно в плане развития острых и хронических заболеваний.

Исходные данные для расчетов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Исходные данные для расчетов

 

№ вещества	ПДКр.з.	DL50Ж	DL50K	CL50	Zac	Zch	КВИО
	0,15
	0,06
						2,5	2,4
	0,02
							2,0
	0,8						1,0

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2

 

Определение среднесменной концентрации расчетным методом

Среднесменная предельно допустимая концентрация – ПДКСС – предельная концентрация, усредненная за 8-часовую рабочую смену. Контроль содержания… Среднесменные концентрации необходимы для расчета индивидуальной экспозиции,… При выделении в воздушную среду нескольких химических веществ или сложной смеси известного и относительно постоянного…

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

 

Комбинированное действие вредных веществ

Целью данного занятия является изучение условий безопасности в случае одновременного присутствия в воздухе рабочей зоны нескольких вредных… Наличие двух или нескольких чужеродных веществ в организме может приводить к… КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕвредных веществ– это одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов…

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

 

Определение класса опасности промышленных отходов

Одним из обязательных требований для предприятия является оформление лицензии на природопользование. Лицензия предполагает расчет лимита на захоронение отходов. Для выполнения этого расчета требуется определить класс опасности отходов. Существующие классификаторы позволяют определить этот класс без дополнительных расчетов. Но на практике встречаются вещества, данные о которых отсутствуют в классификаторах. Кроме того, отходы чаще всего не сортируются, что затрудняет решение задачи. В этом случае следует руководствоваться методическими рекомендациями по расчетному определению класса токсичности промышленных отходов, утвержденных Минздравом 13.05.87, № 4286-87. Определение класса опасности промышленных отходов делается в целях их раздельного сбора, погрузки на транспорт, доставки на полигон для раздельного захоронения в соответствии с классом опасности. Класс опасности определяется токсичностью промышленных отходов. Токсичные отходы – это отходы, содержащие особо вредные для здоровья населения и природы вещества.

1. Определение класса опасности при наличии предельно допустимой концентрации в почве (ПДК_п)

Определение класса опасности отходов производится в соответствии с нормативными материалами «Предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах, обусловливающее отнесение этих отходов к категории по токсичности» № 3170-84. Для определения класса опасности отходов необходимо знать предельно допустимые концентрации в почве (ПДК_п).

ПДК_п – это такая концентрация химического вещества (в мг на 1 кг почвы) в пахотном слое почвы, которая не вызывает прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой окружающую среду и здоровье человека, а также не ухудшает способность почвы к самоочищению. Существует четыре разновидности ПДК_п в зависимости от пути миграции химических веществ в сопредельные среды:

ТВ – транслокационный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

МА – миграционный воздушный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в атмосферу;

МВ – миграционный водный показатель, характеризующий переход из почвы в подземные грунтовые воды и водоисточники;

ОС – общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микробиоценоз.

Расчет индекса опасности ведут по формуле:

, (1)

где ПДК_i – предельно допустимая концентрация в почве для данного химического вещества, содержащегося в смеси, мг/кг; i – порядковый номер данного компонента; S_i – коэффициент растворимости в воде; Cв_i – содержание данного компонента в общей массе отходов.

ПДК_п находят по спискам № 3210-85 и № 2546-82 Министерства здравоохранения, либо по ГОСТ 17.4.02-83, ПДК_п для отдельных веществ приведены в таблице 10.

Таблица 10

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в почве, ПДК_П

№ п/п	Вещество	ПДКп, мг/кг	№ п/п	Вещество	ПДКп, мг/кг
	Амибен	0,5		Мезоранил	0,1
	Бензол	0,3		Мышьяк
	Гетерофос	0,05		Никель
	Глифосфат	0,15		Олово	4,5
	Дигидрел	0,5		Плондрел	0,15
	Дропп	0,05		Ртуть	2,1
	Железо			Сапрол	0,03
	Карагард	0,4		Хостаквик	0,2

 

Для определения коэффициента растворимости S_iнаходят растворимость данного химического вещества или соединения в воде в граммах на 100 г воды при температуре 25 ⁰С и делят найденную величину на 100. Для ряда веществ растворимость приведена в табл. 11.

Таблица 11

№ п/п	Вещество	Раствори мость, г/100 г воды	№ п/п	Вещество	Раствори мость, г/100 г воды
	Алюминия оксид			Метилпропилкетон
	Амибен			Мышьяк
	Ангидрид фталевый			Никель
	Бензол			Метилциклогексилкетон
	Бутил хлористый			Олово
	Гексахлор-ксилол			Перфтордиэтилметиламин
	Гетерофос			Плондрел
	Глифосфат			Ртуть
	Дивинил			Ртуть хлористая
	Дигидрел			Сапрол
	Диметилвинилкарбонал			Свинец хлористый
	Диметилэпокси-пропан			Спирт циклогексиловый
	Дихлортолуол			Стирол
	Дропп			Тетерахлорбутадиен
	Железо			Толуол
	Изопрен			Трифтортолуол
	Иодбензол			Хлормефос
	Кальция оксид			Фурфурол
	Карагард			Хлоракрилонитрил
	Каунтер			Хлормефос
	Кремния диоксид			Хостаквик
	Мезоранил			Хрома оксид

 

Cв_i находят делением массы данного вещества на общую массу смеси. Подсчитанную величину К_i округляют до 1-го знака после запятой. Рассчитав К_i для отдельных компонентов, выбирают 1-3 ведущих компонента, имеющих минимальное значение К_i. При этом должны выполняться условия:

К₁ < К₂ < К₃ и 2К₁ ≤ К₃ (2)

Затем определяют суммарный индекс опасности К по формуле:

, (3)

где n≤3 – количество ведущих компонентов.

По К_Σ определяют класс опасности с помощью вспомогательной табл. 12.

Таблица 12

Классификация опасности химических веществ на основе их ПДК в почве

Расчетная величина KΣ по ПДК в почве	Класс опасности	Степень опасности	Примеры веществ, принимаемых в качестве ведущих компонентов
Менее 2	I	Чрезвычайно опасные	Сулема, хром(IV), бенз(а)пирен
От 2 до 16	II	Высоко опасные	Медь хлористая, свинец азотнокислый
От 16,1 до 30	III	Умеренно опасные	Свинца оксид, никель сернокислый
Более 30	IV	Малоопасные	Диоксид марганца

2. Определение класса опасности при отсутствии ПДК в почве

Расчет индекса опасности в этом случае ведут для каждого компонента смеси по формуле:

, (4)

где LD₅₀– смертельная доза препарата в мг действующего вещества на 1 кг живого веса, вызывающего гибель 50% подопытных животных, F_i – коэффициент летучести данного компонента, S_i и C_вi – то же что и в формуле (1). При наличии в справочниках нескольких величин LD₅₀ для различных видов теплокровных животных выбирают для расчета индекса опасности наименьшее значение LD₅₀. Значения LD₅₀ для некоторых веществ приведены в табл. 13. Для определения коэффициента летучести F_i с помощью таблицы 14 находят давление насыщенного пара индивидуальных компонентов в смеси (имеющих температуру кипения при 760 мм рт. ст. не выше 80 ⁰С) в мм рт. ст. для температуры 25 ⁰С, полученную величину делят на 760.

 

Таблица 13

Средняя смертельная доза, вызывающая гибель 50 %

подопытных животных, LD₅₀

№ п/п	Вещество	LD50, мг/кг живого веса	№ п/п	Вещество	LD50, мг/кг живого веса
	Бутил хлористый	2,2		Метилцикло-гексилкетон	6,8
	Гексахлор ксилол	1,37		Перфторди-этилметиламин	2,3
	Диметилвинил-карбонол	1,39		Спирт цикло-гексиловый	1,6
	Диметилэпокси-пропан	2,6		Тетрахлор-бутадиен
	Дихлортолуол	2,4		Трифторхлор-толуол	1,3
	Йодбензол	1,85		Трихлорбута-диен	0,68
	Каунтер			Хлоакрило-нитрил
	Метилпропил-кетон	1,39		Хлормефос

 

Таблица 14

Давление насыщенных паров Р и температура Т_кип веществ

№ п/п	Вещество	Tкип	Р, мм рт. ст.
	Алюминия оксид
	Ангидрид фталевый	284,5	0,0005
	Бутил хлористый	78,44	102,33
	Гексахлорксилол		1,99
	Дивинил	10,3	2102,98
	Диметилвинилкарбинол	97,3
	Диметилэпоксипропан
	Дихлортолуол		0,62
	Изопрен	34,07	671,98
	Йодбензол	188,3	0,82
	Кальция оксид
	Каунтер		0,0015
	Кремния диоксид
	Метилпропилкетон	97,3
	Метилциклогексилкетон		1,28
	Перфтордиэтилметиламин	46,5	634,6
	Ртуть хлористая		0,0001
	Свинец хлористый
	Спирт циклогексиловый	95,7
	Стирол	145,2	0,169
	Тетрахлорбутадиен		1,7
	Толуол	110,6	28,83
	Трифторхлортолуол		5,8
	Трихлорбутадиен		2,3
	Фурфурол	161,7	3,52
	Хлоракрилонитрил		45,7
	Хлормефос		0,057
	Хрома диоксид

 

Величина F_i, как правило, находится в интервале от 0 до 1. Величину К_i для отдельных компонентов в смеси выбирают несколько (не более трех) ведущих компонентов, имеющих наименьшее значение К_i, так чтобы выполнялось условие (2).

Затем ведут расчет суммарного индекса К_i для смеси из двух или трех компонентов по формуле (3), после чего определяют класс опасности с помощью вспомогательной табл. 15.

 

Таблица 15

Классификация опасности химических веществ по LD₅₀

Величина КΣ	Класс опасности	Степень опасности	Примеры веществ, принимаемых в качестве ведущих компонентов
менее 1,2	I	Чрезвычайно опасные	Сулема, хром (IV), цианистый калий
от 1,2 до 2,2	II	Высокоопасные	Медь хлористая
от 2,2 до 10	III	Умеренно опасные	Ацетофенон, четырех-хлористый углерод
более 10	IV	Малоопасные	Кальций хлористый

 

Определение класса опасности при отсутствии ПДК

в почве и LD₅₀

При отсутствии ПДК в почве и LD₅₀, но при наличии величин классов опасности в воздухе рабочей зоны, для некоторых компонентов смеси в уравнение (4) подставляют условные величины LD₅₀, ориентировочно определяемые по величине класса опасности в воздухе рабочей зоны с помощью вспомогательной табл. 16.

Таблица 16

Классы опасности в воздухе рабочей зоны и соответствующие им условные величины LD₅₀

Класс опасности в воздухе р. з.	Эквивалент LD50, мг/кг
I
II
III
IV	Более 5000

 

Классы опасности вредных веществ определяют по [1] или берут из табл. 17.

Таблица 17

Классы опасности вредных веществ в рабочей зоне

№ п/п	Вещество	Класс опасности	№ п/п	Вещество	Класс опасности
	Алюминия оксид	IV		Ртуть хлористая	I
	Ангидрид фталевый	II		Свинец хлористый	I
	Дивинил	IV		Стирол	III
	Изопрен	IV		Толуол	III
	Кальция оксид	III		Фурфурол	III
	Кремния оксид	III		Хрома оксид	III

 

Определение содержания токсичных веществ в общей

Массе промышленных отходов

(5) где lg(LD50) – логарифм значения LD50 для того компонента смеси, величина… , (6)

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

 

Санитарно-гигиеническое нормирование

Целью работы является изучение принципов гигиенического нормирования и разновидностей ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны и в окружающей… Порядок работы. 1. Изучить раздел учебного пособия «Основы токсикологии» «Санитарно-гигиеническое нормирование».

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6

 

Токсикометрическая оценка биологической активности токсикантов

Теоретическая часть. При испытании инсектицидов, лекарственных, радиоактивных и других биологически активных веществ обнаруживается, что особи… Дозы сильнодействующих веществ испытывают на однородных группах (мыши, к рысы… Определить дозу, вызвавшую видимый эффект или летальный исход у 50% подопытных индивидов, можно разными способами -…

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7

 

Исследование запыленности воздуха

Задание:1. Определите относительную запыленность воздуха. 2. Оцените качественный состав пыли.3. Оцените экологическое состояние помещения. Материалы, реактивы, оборудование:1. Вода дистиллированная. 2. Растворы… Ход работы к заданию 1. На 3 предметных стекла нанесите по 1 капле воды, Установите их в местах, указанных…

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

2. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: Учебное пособие / Д.С. Орлов, Л. К. Садовникова, И.Н. Лозановская. – М.: Высшая… 3. Основы общей и экологической токсикологии: Учебное пособие / А.Н. Батян,… 4. Учебное пособие по дисциплине «Экологическая токсикология» для студентов всех специальностей очной формы обучения…