Токсикология и нормирование вредных веществ

Контроль за содержанием вредных веществ в окружающей среде, а также сырье, топливе, полуфабрикатах.

Контроль и управление качеством окружающей среды

Любое предприятие функционирует в окружении конкретной среды - экологических систем, которые неизбежно подвергаются воздействию со стороны производства. Пренебрежение состоянием окружающей среды в интересах экономии средств неизбежно ведет к отрицательным последствиям и для самого предприятия. Так, в результате загрязнения воздуха и воды может страдать население, разрушение рекреационных экосистем приводит к неблагоприятным социальным последствиям, погоня за дешевым сырьем может вызвать его дефицит. Следствием окажется большой ущерб предприятию, который мог бы быть значительно меньше, если бы своевременно принимался комплекс природоохранных мер. В данном случае имеется в виду защита окружающей среды от различных видов загрязнения. Это означает обеспечение высокого качества среды, когда антропогенные факторы не выходят за пределы толерантности человеческого организма.

Управление качеством окружающей среды в той части, в которой оно прямо или косвенно связано с природозащитной деятельностью предприятий, включает следующую систему мероприятий:

1. Установление нормативов содержания вредных веществ в окружающей среде (в воздухе, воде, почве, продуктах питания, растительном субстрате и т.д.).

2. Регламентация поступления вредных веществ в окружающую среду, т.е. установление нормативов на сбросы и выбросы для промышленных предприятий по конкретным веществам и их источникам.

3. Прогнозирование переноса и рассеивания вредных веществ в природных средах, процессов химического превращения этих веществ под влиянием факторов внешней среды, т.е. в более широком смысле - прогнозирование качества окружающей среды.

4. Соблюдение технологических регламентов работы оборудования и производственных инструкций с целью обеспечения требуемых параметров процессов, влияющих на образование сбросов и выбросов.

6. Контроль поступления и содержания вредных веществ в природных средах для принятия мер в случае превышения установленных органами здравоохранения нормативов.

7. Мониторинг состояния окружающей среды (данный вопрос рассматривается в отдельной главе книги).

В конечном счете, необходимо решить первую и важнейшую из перечисленных выше задач: найти пределы толерантности человеческого организма к загрязняющим веществам, содержащимся в выбросах, сбросах и твердых отходах предприятий. Эти пределы и будут лежать в основе нормативов, которые не должны превышаться в окружающей среде (включая воздух, почву, растительность, пищевые продукты). Понятно, что это необходимо, так как полностью изолировать человека от присутствия таких веществ невозможно. Далее предприятие обязано проводить соответствующие мероприятия, чтобы такие нормативы обеспечить.

Задача эта очень сложная, и ее решение является предметом особой отрасли знаний, которая называется токсикологией и относится к сфере медицинских наук. Здесь мы рассмотрим лишь некоторые ее аспекты с той целью, чтобы специалист производства проникся осознанием абсолютной необходимости соблюдения нормативов качества окружающей среды и принимал необходимые для этого меры в практической работе.

Следствием попадания в организм чужеродных химических соединений (ксенобиотиков) может быть его отравление. Тогда вещество,вызвавшее отравление, называют ядом.

Яды -это вещества, которые при поступлении в организм человека через дыхательные органы, кожные покровы или через пищеварительный тракт в малых количествах способны вступать во взаимодействие с жизненно важными структурами организмами и вызывать нарушение его жизнедеятельности, переходящее в болезненное состояние, то есть в отравление.

Яд - достаточно условное понятие. Действие вещества на организм зависит от многих условий: дозы, поступившей в организм, времени воздействия (экспозиции), содержания в окружающей среде и др. Так, кислород для аэробных организмов является необходимым, а для анаэробных - представляет собой опасный яд. Мышьяк в малых дозах используется в качестве лекарственного средства, а поваренная соль в больших количествах может вызвать отравление. Ртуть постоянно присутствует в организме, но определенные ее соединения при попадании в окружающую среду и далее в организм приводят к тяжелым функциональным расстройствам.

Вещества, содержащиеся в сбросах и выбросах предприятий, в зависимости от их специфических особенностей, также оказываются ядами, а ситуации, связанные с угрозой отравления человека, получили название "экологических ловушек". Так как источником ксенобиотиков является промышленно-техническая деятельность, их называют промышленными ядами.

Токсикологией (от греч. токсикон - яд) называют науку, исследующую взаимодействие организма и яда.

Раздел этой науки, касающийся токсичных веществ промышленного происхождения, называется промышленной токсикологией. Последняя, в свою очередь, является разделом гигиены труда, связанным с проблематикой охраны труда и техники производственной безопасности. Однако фактически задачи промышленной токсикологии шире, поскольку воздействию промышленных ядов люди подвергаются не только в условиях трудового процесса, но и в населенных пунктах, которые оказываются в зонах рассеивания промышленных выбросов и сбросов.

Первой важнейшей задачей промышленной токсикологии является токсикологическая оценка вредных веществ промышленного происхождения с целью их гигиенической регламентации. Это означает, что в условиях, когда избежать присутствия вредных веществ в окружающей среде нельзя, необходимо устанавливать предельные (максимальные) значения их содержания, при которых эти вещества не оказывают негативного воздействия на организм человека. Таким образом, речь идет о нормировании загрязняющих веществ, т.е. об установлении так называемых предельно допустимых концентраций или других ограничительных нормативов.

В условиях производства человек обычно находится под воздействием не одного, а нескольких разных ксенобиотиков, а также под совместным воздействием химических и физических факторов.

Отсюда второй задачей промышленной токсикологии является изучение и регламентация совместного воздействия на организм различных неблагоприятных факторов окружающей среды.

Кроме того, токсикология изучает проявление различных эффектов действия ядов в организме: мутагенных, канцерогенных, эмбриотропных (воздействие на зародыши) и др.

В токсикологии принято различать токсичность и опасность вещества. Способность химических веществ вызывать отравление организма называется токсичностью. Это мера несовместимости вещества с жизнью или здоровьем. Опасность характеризуется как вероятность отравления этим веществом в реальных условиях его применения или присутствия.

Количество яда оценивается в единицах его массы, отнесенных к единице массы или объема субстрата (мг/м³ воздуха, мг/л воды и т.д.). Такая характеристика называется концентрацией. Если количество яда, поступившего в организм, относится к массе его тела (мг/кг), то эта удельная характеристика называется дозой вещества. Кроме того, концентрации вредных веществ могут выражаться в процентах или частях на миллион (ррb) или биллион (ppb).

В токсико метрических исследованиях одной из наиболее важных количественных характеристик является токсическая смертельная доза (концентрация), которая вызывает отравление, заканчивающееся смертью подопытного животного; она обозначается символами ЛК (летальная концентрация) или ЛД (летальная доза). Наиболее объективную оценку токсичности исследуемого вещества, приемлемую для сравнения разных веществ, дает та доза (концентрация), которая вызывает гибель половины (50 %) всех подопытных организмов, т.е. ЛК50 или ЛД50.

Естественно, что чем выше степень токсичности того или иного вещества, тем более жесткие требования предъявляются при работе с ним или к его присутствию в окружающей среде. Поэтому все токсичные вещества делят на группы токсичности (их называют классами токсичности) (табл. 4.1). Чем меньше значения устанавливаемых в эксперименте токсических доз (концентраций вещества), тем более ядовитым, т.е. токсичным или опасным оно является.

Таблица 4.1. Классификация вредных веществ по степени токсичности и опасности.

Показатели*	Классы	токсичности(опасности)
	1 чрезвычайно токсичные	2 высоко- токсичные	умереннотоксичные	4 малотоксич-ные
ЛД50 мг/кг при введе- нии внутрь	<15	15-150	150-1500	>1500
ЛД50,мг/кг,
накожно	<100	100-500	501-2500	>2500
ЛД50, мг/л	<0,5	0,5-5,0	5,1-50	>50
ДКмин, мг/л	< 0,01	0,01-0,1	0,11-1,0	>1,0
Z остр	<6	6-18	18,1-54	>54
Z хрон	>10	-10-5	4,9-2,5	<2,5
ВИО	>300	300-30	30-3	<3

* Первые четыре показателя характеризируют степень токсичности, а три последние - степень опасности вещества.

Воздействие вредных веществ на организм может вызывать два вида отравлений: острое и хроническое. При авариях, нарушениях техники безопасности или регламентов работы оборудования возможно резкое скачкообразное возрастание содержания вредных веществ. При этом могут наступить острые отравления, которые возникают после однократного воздействия и могут приводить к смертельному исходу, хотя и не сразу после отравления (например, оксиды азота могут привести к такому исходу через неделю или более после острого отравления).

Хроническое отравление - это заболевание, развивающееся в результате систематического воздействия таких доз вредного вещества, которые при однократном поступлении в организм не вызывают отравления. Действия многих промышленных ядов связано именно с хроническим отравлением, поскольку в обычных производственных условиях, как правило, не создается концентраций, способных вызывать острое отравление, Это относится, например, к соединениям свинца, марганца, парам ртути и др. Но некоторые вещества (например, синильная кислота) вызывают только острые отравления.

Если значение таких показателей как ЛК₅₀ или ЛД₆₀ характеризуют токсичность вредных веществ (их несовместимость с жизнью и здоровьем), то вероятность угрозы отравления (опасность) оценивается другими показателями (см. табл. 4.1)

Это, в частности, так называемая зона(коэффициент) однократного острого (Z_octp) и хронического (Z_xpoн) действия и зона (коэффициент) возможного ингаляционного отравления (КВИО).

Величина Z_octp характеризует диапазон концентраций между среднесмертельной концентрацией ЛК50 и порогом однократного воздействия К мин.остр и определяется по формуле

Z_octp = ЛК₅₀ / К мин. остр.

Понятно, что чем ближе друг к другу значение числителя и знаменателя, тем меньше отношение между ними и тем более опасным является данное вещество. Правда, эти значения могут оказаться близкими как для высокотоксичных, так и для малотоксичных веществ, вследствие чего значения Z оцениваются с указанием фактических границ токсичности.

Величина Z_xpoн характеризует опасность хронического поступления (интоксикации): чем шире данная зона, тем выше опасность, поскольку при этом возрастает угроза накопления (т.е. кумуляции) вещества в организме. Эта величина определяется как отношение К мин. остр. / К мин. хрон.

Что касается коэффициента возможного ингаляционного отравления,КВИО, то этот показатель характеризует эффективную токсичность вещества и определяется как отношение его насыщающей концентрации в воздухе при температуре 20^о С (К₂₀) к среднесмертельной ЛК₅₀:

КВИ = К₂₀/ЛК₅₀

Принадлежность вещества к тому или иному классу токсичности (опасности) определяет правила техники безопасности работы с ним и производственной гигиены, а также специфику нормативов его содержания в окружаю­щей среде.

Все рассмотренные выше характеристики ядовитых веществ в конечном счете необходимы для обоснованного гигиенического нормирования их содержания в природных средах, т.е. для установления ПДК. В промышленной токсикологии нормируется содержание вредных веществ преимущественно в воздушной среде предприятий - в рабочих помещениях и на территории. Но в санитарной охране окружающей среды учитывают и то обстоятельство, что в зонах рассеивания промышленных выбросов могут оказаться населенные пункты, где загрязненным воздухом будет дышать население, т.е. те же трудящиеся в нерабочее время и - круглосуточно - члены их семей.

Дата добавления: 2014-01-04