Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду
 Скачать 3.07 Mb.
|
|
Таблица 14.1 Классы токсичности вредных веществ Степень (разряд) токсичности Поступление через дыхательные пути Поступление через рот или кожу ПДК, мг/м 3 LD 50, мг/кг I – Чрезвычайно токсичные 1 15 II–III – Высокотоксичные 10 15 – 150 IV–V – Умеренно токсичные 100 151 – 1500 VI–VIII – Малотоксичные >100 >1500 Классификация вредных веществ Вещества существенно различаются по токсичности. Чем в меньшем количестве вещество способно вызывать повреждение организма, тем оно токсичнее. По степени токсичности все вещества согласно гигиенической классификации делятся на четыре группы: чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умеренно токсичные, малотоксичные (табл. 14.1). В практической классификации токсических веществ по цели применения различают: 1. промышленные вредные вещества (яды), используемые в промышленности (растворители, топливо, красители и др.); 2. пестициды – ядохимикаты, применяемые для борьбы с сорняками и вредителями сельскохозяйственных культур (инсектициды – для уничтожения насекомых, акарициды – клещей, гербициды – для борьбы с сорными растениями, фунгициды – для уничтожения грибковых микроорганизмов и т.д); 3. лекарственные средства; 4. бытовые химикаты (пищевые добавки, средства санитарии, личной гигиены и косметики, средства ухода за одежной, мебелью, автомобилем и др.); 5. биологические растительные и животные яды, которые содержатся в различных растениях и грибах, животных, змеях и насекомых; 6. боевые отравляющие вещества (БОВ), которые применяются в качестве оружия для массового уничтожения людей ( зарин, фосген и др.) Токсикологическая классификация делит все вредные вещества по характеру их токсического действия на организм. Общее токсическое воздействие может быть: нервно-паралитическое (бронхоспазм, удушье, судороги и параличи); кожно-резорбтивное (местные воспалительные и некротические изменения в сочетании с общетоксическими резорбтивными явлениями); общетоксическое (судороги, кома, отек мозга, параличи); удушающее (токсический отек легких); психотропное (нарушение психической активности и сознания). Классификация вредных веществ по токсическому эффекту воздействия на организм: 1.Общетоксические химические вещества (оксид углерода, спирты, соли ртути) вызывают расстройства нервной системы, мышечные судороги, влияют на кроветворные органы, нарушают структуру ферментов). 2.Раздражающие вещества (хлор, аммиак, туманы кислот) воздействуют на слизистые оболочки, верхние и нижние дыхательные пути. 3.Канцерогенные вещества (бенз(а)пирен, асбест и др.) вызывают развитие всех видов раковых заболеваний. 4.Сенсибилизирующие вещества приводят к аллергическим заболеваниям. 5.Мутагенные вещества (соединения свинца и ртути) оказывают воздействие на неполовые (соматические) и половые клетки организма, вызывают изменение в генотипе человека. 6.Вещества, влияющие на репродуктивную функцию (многие вещества в больших количествах), вызывают возникновение врожденных пороков развития у потомства. Для производственной среды гигиеническую классификацию вредных веществ устанавливает стандарт ССБТ ГОСТ 12.1.007-76 (1999). Согласно ССБТ ГОСТ 12.1.007-76 по степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:1-й – вещества чрезвычайно опасные;2-й – вещества высокоопасные;3-й – вещества умеренно опасные;4-й – вещества малоопасные. Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в табл. 14.3. Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности. Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) применяют для оценки потенциальной опасности химических веществ. КВИО – отношение насыщающей концентрации паров вещества в воздухе при 20 0 С к средней смертельной концентрации вещества для мышей (при двухчасовой экспозиции и двухнедельном сроке наблюдения). Чем выше значение КВИО, тем вероятнее возможность развития острого отравления. Таблица 14.3 Классы опасности вредных веществ Показатель Норма для класса опасности 1-го 2-го 3-го 4-го Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м 3 Менее 0,1 0,1 – 1,0 1,1 – 10,0 Более 10,0 Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг Менее 15 15 – 150 151 – 5000 Более 5000 Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг Менее 100 100 – 500 501 – 2500 Более 2500 Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м 3 Менее 500 500 – 5000 5001 – 50000 Более 50000 Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) Более 300 300 – 30 29 – 3 Менее 3 Показатели безопасности При изучении воздействия на организм различных токсических доз особое значение имеет выявление максимальной недействующей дозы и минимальной дозы, вызывающей начальные признаки воздействия яда на организм – пороговой дозы (концентрации). Критерии установления пороговых доз/концентраций приведены в отечественных методических указаниях, а также в зарубежных руководствах. Эти показатели являются основой для установления уровней минимального риска – референтных доз (RfD) и концентраций (RfC) химических веществ, применение которых характеризует правдоподобие отсутствия вредных реакций. Референтная доза или концентрация – суточное воздействие химического вещества в течение всей жизни, которое устанавливается с учетом всех имеющихся современных научных данных и, вероятно, не приводит к возникновению неприемлемого риска для здоровья чувствительных групп населения. Синонимы: допустимое суточное поступление, переносимое суточное поступление, рекомендуемые показатели допустимого воздействия на здоровье, уровень минимального риска. Различают пороги острого и хронического действия, определяемые при однократном или длительном поступлении яда в организм. Сведения о рекомендуемых значениях референтных уровней острых и хронических воздействий на население приведены в методике Р 2.1.10.1920- 04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (2004). В табл. 14.2 представлены значения референтных концентраций и доз для некоторых вредных веществ, поступающих в организм различными путями в течение длительного времени, а также наиболее вероятные эффекты при их превышении. Превышение референтной (безопасной) дозы не обязательно связано с развитием вредного эффекта: чем выше воздействующая доза и чем больше она превосходит референтную, тем выше вероятность появления вредных ответов. Таблица 14.2 Референтные дозы и концентрации при хроническом пероральном (RfD) и ингаляционном (RfC)поступлении вредных веществ Вещество RfC, мг/м 3 RfD, мг/кг Поражаемые органы и системы Бенз(a)пирен 1,00×10 -6 0,0005 рак, развитие Ванадий 7,00×10 -5 0,007 органы дыхания / печень, почки, желудочно-кишечный тракт Водород фторид 0,014 0,04 органы дыхания, костная сист., зубы / костная система, зубы ДДТ 0,00175 0,0005 печень, гормональная система Формальдегид 0,003 0,2 органы дыхания, глаза, иммунная система /желудочно-кишечный тракт, ЦНС, печень, почки Фтор 0,034 0,06 зубы, костная система Фториды твердые 0,013 0,06 органы дыхания, костная система, зубы/ зубы, костная система На основе исследований, выявляющих пороговые дозы воздействия вредных веществ,также устанавливают нормативные показатели – предельно допустимые концентрации(ПДК)токсических веществ для различных объектов окружающей среды. ПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, то есть его максимальное количество в единице объема воздуха, воды или почвы, которое при ежедневном воздействии на организм человека в течение длительного времени не приведет к патологическим изменениям или заболеваниям, и, вероятнее всего, не повлияет на здоровье последующих поколений. Для некоторых (новых) веществ, для которых ПДК еще не установлены, после предварительных исследований устанавливают временный гигиенический норматив ОБУВ – ориентировочно безопасный уровень воздействия. Для воздушной среды ОБУВ выражается в мг/м 3 Установлены нормативы ПДК и ОБУВ для воздуха населенных мест (ГН 2.1.6.1338-03 и ГН 2.1.6.2309-07)и рабочей зоны промышленных предприятий (ГН 2.2.5.1313-03 и ГН 2.2.5.2308-07), нормативы ПДК водных объектов (ГН 2.1.5.1315-03 и ГН 2.1.5.2280-07), ПДК в почве(ГН 2.1.7.2041- 06),ПДК и допустимые уровни содержания веществ в пищевых продуктах (ГН 2.3.3.972-00,СанПиН 2.3.2.1078-01,СанПиН 2.3.2.1290-03, СанПиН 2.3.2.1293-03)и др. ПДК нм – предельно допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, не оказывающая в течение всей жизни (60–70 лет) прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособность человека, не ухудшающая его самочувствие и санитарно-бытовые условия. ПДК рз – это такие концентрации, которые при ежедневной работе в пределах 8 ч в течение всего рабочего стажа (20 лет у женщин, 25 – у мужчин) не могут вызывать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых временными методами исследования непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки. По смыслу близка к ПДК допускаемая суточная доза (ДСД) или количество вещества, не вызывающее в организме выраженного последствия по тому или иному показателю в течение среднего срока жизни,выражается в мг/сут. Таким образом, безопасные уровни воздействия вещества на организм определяют такие показатели, как RfD, RfC, ПДК, ДСД и ОБУВ. Понятие о химическом гомеостазе. Основные понятия токсикологии Роль химических элементов в организме Исследование химического состава земной коры, почвы, морской воды, растений, животных и человека показали, что живые организмы содержат почти все элементы, которые есть в земной коре и морской воде. В результате естественного отбора основу живых систем составили шесть элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Они называются органогенами. Для них характерно образование водорас- творимых соединений и многообразие химических связей. Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называются биогенными. В зависимости от концентрации в организме человека их делят на 3 группы (по Вернадскому): 1. Макроэлементы.Их содержание в организме более 10 -2 %. О, С, Н, N, P, S, Ca, Mg, Na, Cl. 2. Микроэлементы.Их содержание в организме находится в пределах от 10 -3 до 10 -5 % . I,Cu, As, F, Br, Sr, Ba, Co. 3. Ультрамикроэлементы.Их содержание ниже 10 -5 %. Hg, Au, V, Th, Ra, Se, Sb и другие. В настоящее время в литературе ультрамикроэлементы объединены с микроэлементами в одну группу. В таблице 8.1 приведены данные по содержанию химических элементов в организме человека. По значимости для жизнедеятельности химические элементы разделяют на жизненно необходимые (Ca, Mg, К, Na, P, Cl, Fe, Cu, I, Zn, Mn, Cr, F, Mo, Co) и примесные элементы, биологическая роль которых недостаточно выяснена. Таблица 8.1 Содержание химических элементов в организме человека Массовая доля, % Химические элементы, Э (масс. доля, %) 10 и более О(62), С(21), Н(10) 1-10 N(3), Са(2), Р(1) 0,01-1 К(0,23), S(0,16), C1(0,1), Na(0,08), Mg(0,027), Fe(0,01) 10 -3 – 10 -2 Zn, Sr 10 -4 – 10 -3 Cu, Co, Br, Cs, Si 10 -5 – 10 -3 I 10 -5 – 10 -4 Mn, V, B, Cr, Al, Ba 10 -6 – 10 -3 Mo, Pb, Ti 10 -7 – 10 -4 Be, Ag 10 -6 – 10 -5 Ni, Ga, Ge, As, Hg, Bi 10 -7 – 10 -5 Se, Sb, U 10 -7 – 10 -6 Th 10 -12 – 10 -4 Ru Биологическая роль химических элементов в организме человека разнообразна. Главная функция макроэлементов состоит в построении тканей, они входят в состав белков, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов и поддерживают постоянное осмотическое давление, ионный и кислотно- основной состав. Микроэлементы входят в состав ферментов, гормонов, витаминов, участвуют в обмене веществ, тканевом дыхании и обезвреживании токсических веществ. Они влияют на процесс кроветворения, восстановления-окисления, проницаемость сосудов и тканей. Элементы могут проявлять специфическое сродство по отношению к некоторым органам и содержатся в них в высоких концентрациях. Хорошо известно, что цинк концентрируется в поджелудочной железе, йод – в щитовидной, фтор – в эмали зубов, алюминий, мышьяк, ванадий накапливаются в волосах и ногтях, кадмий, ртуть, молибден – в почках, олово – в тканях кишечника, стронций – в предстательной железе, костной ткани, барий – в пигментной сетчатке глаза, бром, марганец, хром – в гипофизе и т. д. (рис.8.1). Понятие о химическом гомеостазе В организме человека поддерживается баланс оптимальных кон- центраций биогенных элементов – химический гомеостаз. Гомеостаз (от греч. homoios – подобный, stasis – стояние) – способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять относительное динамическое постоянство своей структуры и свойств. Поддержание гомеостаза – непременное условие существование организмов. Нарушение баланса оптимальных концентраций вследствие недостатка или избытка биогенного элемента может приводить к различным заболеваниям. Например, дефицит фтора вызывает кариес зубов, дефицит йода – эндемический зоб, избыток молибдена – эндемическую подагру. Рис. 8.1. Концентрирование химических элементов в организме Жизненную необходимость, дефицит, токсичность химического элемента представляют в виде кривой зависимости «концентрация или доза химического вещества, воздействующего на организм – реакция организма» (рис. 8.2). Плато описывает область концентраций, соответствующих опти- мальному росту, здоровью, воспроизведению. Протяженность плато определяет способность организма при- спосабливаться к меняющимся условиям в окружающей среде. Болъшая протяженность плато указывает на малую токсичность элемента и большую способность организма к адаптации по отношению к значительным изменениям содержания этого элемента. Наоборот, узкое плато свидетельствует о значительной токсичности элемента и резком переходе от необходимых организму количеств к опасным для жизни. У биологических объектов низшего иерархического уровня плато более выпукло. Значения Dи D 2 называются критическими (пороговыми) значениями. Область гомеостаза – это область отрицательной обратной связи, так как организм работает в сторону возвращения системы в исходное (стационарное) состояние. При сильных нарушениях гомеостаза объект может перейти в область положительной обратной связи, когда изменения, вызванные воздействием вредных веществ, могут стать необратимыми, и объект все дальше и дальше будет отклоняться от стационарного состояния вплоть до летального исхода. Рис. 8.2. Реакция организма «доза – ответ» На основании этих зависимостей устанавливают ПДК для различных веществ. Однако гибель организма происходит как при переизбытке, так и при недостатке жизненно необходимых веществ. Основные понятия токсикологии Токсикология как наука Всеми аспектами воздействия химических веществ на различные биологические системы занимается токсикология. Сфера интересов токсикологии включает в себя механизмы вредного воздействия химических веществ и условия, в которых эти механизмы осуществляются. Токсикология - наука, изучающая физические, химические свойства ядов (вредных и отравляющих веществ), механизмы их действия на организм человека и разрабатывающая методы диагностики, лечения и профилактики отравлений. Еще в начале XIX века основоположник научной токсикологии Матео ЖозеБонавентураОрфила (1814) писал: "Яд – вещество, которое в маломколичестве, будучи приведенным в соприкосновение с живым организмом,разрушает здоровье или уничтожает жизнь". При тех или иных условиях любое вещество может стать ядом. В настоящее время человечеству известно около 10 миллионов химических соединений. Из них более 60 тысяч широко используются в быту, медицине, на производстве и в сельском хозяйстве. Это количество веществ продолжает из года в год увеличиваться (по некоторым данным примерно на 1000наименований ежегодно). И большая их часть при определенных обстоятельствах может причинить "серьезный вред здоровью". Практически любое химическое вещество, в зависимости от действующего количества, может быть безразличным, полезным, вредным для организма (т. е. выступать в качестве яда). Впервые на это указал еще в ХV веке выдающийся врач, химик Парацельс: "Все есть яд. Ничто не лишено ядовитости. И только доза отличается от лекарства". Химические вещества, обладают неким свойством, в силу которого их контакт с биологическими системами может иметь пагубные последствия для последних. Это свойство – токсичность. Токсичность – основное понятие современной токсикологии. В общей форме можно определить токсичность, как свойство (способность) химических веществ, действуя на биологические системы немеханическим путем, вызывать их повреждение или гибель, или, применительно к организму человека, – способность вызывать нарушение работоспособности, заболевание или гибель. Действие веществ, приводящее к нарушению функций биологических систем, называется |