По предельно допустимым концентрациям
Токсикация нашей планеты является одной из медленно развивающихся катастроф (Пурмаль А.П., 2003). Токсичны многие вещества и органические и неорганические.
Количественно охарактеризовать токсичность веществ – задача весьма сложная. Токсичность всегда определяют в группе животных, отдельные особи которых обладают различной чувствительностью. При достаточном количестве животных определяют две характеристики токсичности LD50 и LD100. Суть этих характеристик поясняет
рис. 3.2.
Приводящую к смертельному исходу токсикацию называют острой токсичностью.
 |
Рис. 3.2.Количественная иллюстрация меры токсичности веществ: летальная доза LD100
и полулетальная доза . LD50. (Пурмаль А.П., 2003).
Острая токсичность является наиболее определённой и легко измеримой и обычно определяется как LD50 – «летальная доза 50 %». Это доза, выраженная в мг токсиканта на кг веса тела, которая приводит к смерти в течение 24 часов 50 % особей, подвергшихся однократному воздействию токсиканта оральным или дермальным путём. LD50 обычно определяется экспериментально на животных – мышах или крысах.
Острая токсичность для газов обозначается как LC50 и представляет такую концентрацию токсиканта в воздухе, которая является летальной для 50 % подопытных животных, которые вдыхали эту смесь в течение определённого времени, обычно 4 часа.
В некоторых случаях, химические вещества могут иметь очень низкую острую токсичность, но могут провоцировать рак (например, ПХВ), врождённые дефекты (талидомин), или экологические эффекты (ДДТ). Длительная экспозиция таких веществ даже в относительно малых концентрациях может привести к специфическим заболеваниям отдельных органов или раку. Следовательно, химические вещества могут быть также классифицированы по их субхронической или хронической токсичности, канцерогенности, или токсичности для репродуктивной системы и периода эмбрионального развития. В этом случае используют обычно данные экспериментов на животных и иногда эпидемиологические данные.
На основании этих определений в большинстве стран принято классифицировать все токсичные вещества на 6 классов: практически не токсичные, слегка токсичные, мало токсичные, сильно токсичные, чрезвычайно токсичные и супертоксичные, см. табл. 3.3.
Таблица 3.3
Токсические характеристики химических веществ
| Категория токсичности | Вероятная летальная оральная доза для человека | Примеры | |
| Химикаты | LD50 (животные) | ||
| 1 - практически не токсичные | > 15 г/кг | ||
| 2 - слегка токсичные | 5 – 15 г/кг | Этанол | 10 г/кг |
| 3 - мало токсичные | 0.5 – 5 г/кг | Хлорид натрия | 4 г/кг |
| 4 - сильно токсичные | 50 – 500 мг/кг | Фенобарбитал | 150 мг/кг |
| 5 - чрезвычайно токсичные | 5 – 50 мг/кг | Пикротоксин | 5 мг/кг |
| 6 - супертоксичные | < 5 мг/кг | Диоксин | 0.001 мг/кг |
В России по токсичности и степени воздействия на организм вредные вещества разделены на 4 класса (ГОСТ 12.1.007-76). Наиболее вредные вещества относят к первому классу, наименее вредные – к четвёртому
I – вещества чрезвычайно опасные;
II– вещества высокоопасные;
III– вещества умеренно опасные;
IV – вещества малоопасные.
Ниже приведены примеры неорганических и органических веществ, загрязняющих воздушную среду и водоёмы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (Голдовская Л.Ф., 2005).
I класс – чрезвычайно опасные вещества (ртуть, бериллий, фосфор; бенз(а)пирен, тетраэтилсвинец, диэтилртуть, пентахлорбифенил и др.);
II класс – высокоопасные вещества (кадмий, мышьяк, свинец, барий, бром, алюминий, бор, цианиды, родениды, нитраты; дифеил (фенилбензол), алкиланилин, ампициллин, бензилпенициллин, винилхлорид, формальдегид, анилин, циклогексан, пиридин, бензол, метанол и др.);
III класс – опасные вещества (хром, ванадий, железо, медь, цинк, сульфиды, аммиак, нитраты; дифениламин, белково-витаминный концентрат (БВК), бензин, стирол, бутилен, этилен, ацетон и др.);
IV класс – умеренноопасные вещества (фосфат кальция, хлориды, сульфаты; метилмеркаптан, фенол, гексахлорэтан, керосин, нафталин, толуол, олефинсульфонаты, карбоновые кислоты, алкинсульфонаты, нефть и др.).
Но, если речь идёт о канцерогенах (например, ПХВ или тяжёлых металлах), то они могут встречаться и среди легко токсичных и практически не токсичных веществ.
Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Токсические характеристики химических веществ
| Наименование показателя | Норма для класса опасности | |||
| 1-го | 2-го | 3-го | 4-го | |
| Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3 | 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/м3 | Менее 500 | 500-5000 | 5001-50000 | Более 50000 |
| Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) | Более 300 | 300-30 | 29-3 | Менее 3 |
| Зона острого действия | Менее 6,0 | 6,0-18,0 | 18,1-54,0 | Более 54,0 |
| Зона хронического действия | Более 10,0 | 10,0-5,0 | 4,9-2,5 | Менее 2,5 |
В 1964 г. ВОЗ рекомендовала четыре уровня опасности загрязнения воздуха: отсутствие влияния на человека, раздражение, хронические заболевания и острые заболевания (Берлянд М.Е., 1985).
С увеличением дозы число индивидуумов с тем же самым эффектом в изменении здоровья увеличивается. Для не канцерогенных веществ пороговая доза определена как уровень не обнаруживаемого вредного эффекта. Это означает, что экспозиция химического вещества в дозе меньше пороговой не вызывает в организме отрицательных эффектов.
Эти зависимости называют «доза-ответ», «доза-эффект»или«экспозиция-ответ».
Зависимость «доза – ответ» – корреляция между уровнем экспозиции (дозой) и долей экспонированной популяции, у которой развился специфический эффект.
Зависимость «доза – эффект» – связь между дозой и степенью выраженности эффекта в экспонированной популяции.
Зависимость «экспозиция – ответ» – связь между воздействующей дозой (концентрацией), режимом, продолжительностью воздействия и степенью выраженности, распространенности изучаемого вредного эффекта в экспонируемой популяции.
Для каждого химического вещества существует зависимость доза-отклик для каждого вида токсикологического эффекта (см. рис. 3.3.).
Процент
поражённых
особей, % Жёсткость эффекта
100
 |
50 А В С
LD50 
Доза
Рис. 3.3. Зависимость доза-отклик для различных типов
токсикологических эффектов:
А – раздражение, В – систематический эффект, С – смерть
Приведённые зависимости характеризуют летальную дозу, введённую в организм одномоментно. При получении дозы меньшей летальной меняется характер соматических реакций. При этом характер самих зависимостей остаётся одним и тем же, а болезненное состояние организма постепенно проходит. С мочой, фекалиями, потом, выдыхаемым воздухом токсины и продукты их превращений выводятся из организма. Это свойство организма в отношении токсинов характеризуется временем полувыведения t0,5. Для разных токсинов t0,5 составляет от нескольких часов до нескольких десятков лет.
Если концентрация токсина в организме достигает величины LD100, организм погибает. Если же концентрация токсина в организме мала, то будут наблюдаться различного рода отклонения от нормы: физиологические, биохимические, поведенческие/
При оценке риска, обусловленного химическим загрязнением окружающей среды, чаще всего используют атрибутивный (добавочный) или дополнительный риск.
Принцип определения ПДК и референтных концентраций показан на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Установление референтного уровня воздействия на основе пороговой
или не действующей дозы (Руководство…, 2004)
При оценке риска развития неканцерогенных эффектов исходят из предположения о наличии порога вредного действия, ниже которого вредные эффекты не развиваются.