Принципы нормирования химических веществ в окружающей среде

Каков же предел содержания химических веществ в ок­ружающей среде, где количественные границы этого преде­ла для безопасности жизнедеятельности? В связи с этой проблемой и возникло понятие предельно допустимых кон­центраций.

Один из ведущих токсикологов И.В. Саноцкий в 1971 году предложил наиболее точную формулировку ПДК при­менительно к любым участкам биосферы (для атмосферно­го воздуха, воздуха рабочей зоны, воды, почвы и т. д.):

«Предельно допустимой концентрацией химического соеди­нения во внешней среде называют такую концентрацию, при воздействии которой на организм периодически или в течение всей жизни, прямо или опосредованно через экологические системы, а также через возможный экономический ущерб, не возникает соматических или психических заболеваний (скры­тых или временно компенсированных) или изменений в со­стоянии здоровья, выходящих за пределы приспособительных физиологических колебаний, обнаруживаемых современными методами исследования сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений».

Предельно допустимые концентрации в виде санитарных нормативов являются юридической основой для проектиро­вания, строительства и эксплуатации промышленных пред­приятий, планировки и застройки жилья, создания и при­менения индивидуальных средств защиты.

Обоснованию предельно допустимых концентраций дол­жно уделяться большое внимание, исследования должны быть выполнены тщательно, так как малейшие ошибки могут привести либо к ущербу для здоровья, либо к значи­тельным экономическим потерям.

Известный парадокс Гадамера гласит: «Ядов как таковых не существует». Как правило, причиной ядовитости является количество, сообщающее веществу в определенных условиях качественно новые свойства. Здесь уместно напомнить знаме­нитую формулировку Парацельса: «Все есть яд, ничто не ли­шено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным».

По мнению токсикологов, ядом называется химический компонент среды обитания, поступающий в организм в ко­личестве (реже в качестве), не соответствующем врожден­ным или приобретенным свойствам организма, и поэтому несовместимый с жизнью. Яды могут оказывать на орга­низм как общетоксическое, так и специфическое действие: сенсибилизирующее (вызывающее повышенную чувствитель­ность), бластомогенное (образование опухолей), гонадотроп-ное (действие на половые железы), эмбриотропное (действие на зародыш и плод), тератогенное (вызывает уродства), му-тагенное (действие на генетический аппарат). Яды могут вы­зывать как острые, так и хронические отравления.

Острые отравления носят преимущественно бытовой, а хронические — профессиональный характер. Острое отрав­ление— это такое, симптомокомплекс которого развивает­ся при однократном поступлении большого количества вред­ного вещества в организм. Хроническимназывают отрав­ление, возникающее постепенно при повторном или много­кратном поступлении вредного вещества в организм в отно­сительно небольших количествах.

При установлении предельно допустимых концентраций химических веществ в окружающей среде решаются следу­ющие задачи:

1. Разработка методики обнаружения и количественного определения вредного химического компонента и установ­ление его физико-химических свойств.

2. Предварительная оценка токсичности и установление ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ).

3. Моделирование взаимодействия организма с исследуемым

химическим веществом и изучение реакции организма на его воздействие; качественная и количественная оценка реакции организма; обоснование рекомендуемой ПДК, а также других мероприятий, направленных на предупреждение заболеваний и поддержание оптимального самочувствия человека.

4. Внедрение ПДК в практику и проверка ее эффектив­ности на основании изучения состояния здоровья и само­чувствия лиц, контактирующих с исследуемым химическим веществом.

Исходя из поставленных задач становится очевидным, что организация столь разностороннего исследования требу­ет больших материальных затрат и привлечения большого круга специалистов различного профиля: химиков, токси­кологов, биохимиков, гистологов, врачей, экономистов.

Важное значение при изучении токсичности любого ком­понента окружающей среды имеет изучение его физико-хи­мических свойств, которые позволяют по имеющимся в рас­поряжении химиков и токсикологов формулам рассчитать ОБУВ, дающий первоначальные представления о токсично­сти вещества, и который может быть использован на стадии разработки технологического процесса или опытной уста­новки. Имеется около 20 формул для расчета ОБУВ, чем больше формул использовано для расчета, тем точнее полу­ченная величина ОБУВ. В качестве примера может служить следующая формула:

lg ОБУВ (мг/л) = 0921gS + IgA, - 3,15,

где S — растворимость химического вещества, М — молекулярный вес вещества, А — коэффициент распределения вещества между

водой и воздухом.

Рекомендуется производить расчет по всем имеющимся константам (физико-химическим свойствам), довести до ло­гарифма ОБУВ и взять число по среднему логарифму из всех логарифмов ОБУВ, рассчитанных по разным констан­там.

Следующим этапом исследования является определение ток­сичности вещества путем воздействия на лабораторных живот­ных в однократных опытах для изучения острого действия ве­щества и при повторном введении вещества различными путя­ми для изучения возможности хронического отравления.

В токсикологических экспериментах обычно использу­ются лабораторные животные, реакция которых на воздей­ствие химических веществ наиболее близка к реакции орга­низма человека. Необходимо использовать не менее двух видов лабораторных животных. Чаще всего используются белые мыши, белые крысы, кошки, кролики, морские свин­ки и другие животные. Немаловажное значение имеет фак­тор стоимости — более крупные животные стоят дороже. Если учесть, что для полного обоснования ПДК хотя бы в одной среде (например, в воздухе рабочей зоны) требуется около 4-х тысяч животных, становится понятным значение их стоимости.

При моделировании на лабораторных животных взаимо­действия химического вещества с организмом преследуют­ся следующие цели:

1) выявление возможности острого отравления;

2) если отравление возникло — выявление его симпто­мов и клинической картины гибели животных;

3) путем исследования трупов погибших животных вы­ясняют точки приложения токсического воздействия веще­ства макро- и микроскопическими исследованиями;

4) установление параметров острого токсического действия вещества при различных путях поступления в организм: сред-несмертельной дозы (ДL₅₀), среднесмертельной концентрации (CL₅₀), порога острого действия (Lim_ac). При этом исследуются все возможные пути поступления вещества в организм. Полу­ченные среднесмертельные дозы и концентрации необходимы для уточнения ориентировочного уровня воздействия, рассчитанного ранее по формулам. На вооружении токсикологов име­ются формулы для уточнения ОБУВ, например:

Одним из важнейших этапов является определение поро­га острого действия вещества на организм. По величине по­рога острого действия можно судить о возможности острого отравления веществом, степени его опасности в условиях производства. Порог острого действия необходимо знать для выбора концентраций при моделировании хронического от­равления.

Порог острого действия — эта та наименьшая концент­рация химического вещества, которая вызывает статисти­чески достоверные изменения в организме при однократном воздействии. Зная порог острого действия, мы можем опре­делить зону острого действия КВИО (коэффициент возмож­ности ингаляционного отравления).

Важным этапом является установление способности ве­щества кумулироваться в организме при повторном воздей­ствии. Кумуляция изучается при таком пути введения ве­щества в организм животных, который наиболее характе­рен в условиях контакта человека с данным веществом.

Изучается также способность вещества проникать через неповрежденную кожу или наличие резорбтивного вида дей­ствия.

Наиболее важным и ответственным моментом является определение порога хронического действия вещества (Lim_ch) и характера его воздействия при повторном поступлении в организм.

Порог хронического действия — это та минимальная концентрация, которая при хроническом воздействии вы­зывает существенные (достоверные) изменения в организме лабораторных животных. Порог хронического действия является основным показателем при установлении рекомен­дуемой ПДК химического вещества.

где Lim_ch — порог хронического действия, K_s — коэффициент запаса.

Коэффициент запаса— это величина, на которую нужно разделить порог хронического действия, чтобы обеспечить полную безвредность вещества. Величина коэффициента за­паса зависит от степени токсичности вещества, способности к кумуляции, наличия специфических видов действия и мо­жет быть равной от 2 до 20 в зависимости от вышеперечис­ленных факторов. Рекомендованная ПДК, обоснованная экс­периментальным путем, корректируется при изучении состо­яния здоровья работающих или населения в целом и только после этого становится государственным стандартом.

Таким образом, предельно допустимая концентрация — это максимальная концентрация вредных веществ, не ока­зывающая вредного воздействия на здоровье человека. Оп­ределяют ее врачи-гигиенисты на основании данных экспе­риментальных исследований над подопытными животными и наблюдений за состоянием здоровья людей, находящихся под воздействием вредных веществ.

ПДК вредных веществ, загрязняющих воздушную среду, регламентирует ГОСТ 12.1.005 для более чем 1300 различ­ных вредных веществ.

Для атмосферного воздуха введена предельно допустимая максимально разовая концентрация вредных веществ ПДРмр. Разовая концентрация определяется по пробам, ото­бранным в течение 20 минут.

Для некоторых вредных веществ установлен норматив среднесменных ПДК, а для воздуха населенных мест — сред­несуточных ПДКсс. Введением этих нормативов контроли­руется содержание в воздухе веществ, накапливающих свое вредное воздействие на человека.