из перечисленных выше задач управления êачеством оêружающей среды.

Реãламентация содержания вредных веществ в оêружающей среде – предмет особой отрасли знаний, êоторая называется тоêсиêолоãией и относится ê сфере медицинсêих науê. Здесь мы рассмотрим лишь неêоторые ее аспеêты с той целью, чтобы специалист производства прониêся осознанием абсолютной безусловности соблюдения нормативов êачества оêружающей среды и принимал необходимые для этоãо меры в праêтичесêой работе.

4.2. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НОРМИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

Следствием попадания в орãанизм чужеродных химичесêих соединений (êсенобиотиêов) может быть еãо отравление, а вызвавшее отрав-

ление вещество рассматривают в êачестве яда*.

Ядами называют вещества, êоторые при поступлении в орãанизм различными путями (через дыхательные орãаны, êожные поêровы, пищеварительный траêт) в незначительных êоличествах способны вступать во взаимодействие с жизненно важными струêтурами орãанизма и вызывать нарушение еãо жизнедеятельности, переходящее при определенных условиях в болезненное состояние, то есть в отравление**.

В тоêсиêолоãии используется понятие интоê сиê а- ция – патолоãичесêое состояние, вызванное общим действием на орãанизм тоêсичесêих веществ эêзоãенноãо (внешнеãо) или эндоãенноãо (выработанноãо орãанизмом) происхождения.

Различают острую, подострую и хроничесêую интоêсиêацию. Острая интоêсиêация – это результат одноêратноãо или êратêовременноãо воздействия, обычно проявляющийся в тех или иных видимых (êлиничесêих) формах. Подострая – результат либо несêольêих повторных воздействий, либо воздействия в течение оãраниченноãо периода, таêже проявляющийся êлиничесêи. Хроничесê ая – результат длительноãо (хроничесêоãо) воздействия, например при работе в условиях вредных производств, êоторый может проявиться или не проявиться êлиничесêи.

При этом интоêсиêация (отравление) êонêретными веще-

* Основы общей промышленной тоêсиêолоãии/Под ред. Н. А. Толоêонцева и В. А. Филова. Л.: Медицина, 1977. С. 5, 12, 48.

** Справочниê по пестицидам/Под ред. Л. И. Медведя. Киев: Уро-

жай, 1974. С. 9–10.

222

ствами таêже имеет свою терминолоãию. Таê, интоêсиêация соединениями бериллия называется бериллиоз, ртутью – мерêуриоз (мерêуриализм), свинцом – сатурнизм, фтором – флюороз и т. д.

Яд – достаточно условное понятие. Действие вещества на орãанизм зависит от мноãих условий: дозы, поступившей в орãанизм, времени воздействия (эê спозиции), содержания в оêружающей среде и др. Таê, êислород для аэробных орãанизмов является необходимым, а для анаэробных – представляет собой опасный яд. Мышьяê в малых дозах используется êаê леêарственное средство, а поваренная соль в больших êоличествах может вызвать отравление. Ртуть постоянно присутствует в орãанизме, но определенные ее соединения при попадании в оêружающую среду и далее в орãанизм приводят ê тяжелым фунêциональным расстройствам.

Вещества, содержащиеся в сбросах и выбросах предприятий, в зависимости от их специфичесêих особенностей, таêже оêазываются ядами, а ситуации, связанные с уãрозой отравления человеêа, получили название "эêолоãичесêих ловушеê"*. Таê êаê источниêом êсенобиотиêов является промышленнотехничесêая деятельность, их называют промышленными ядами* * .

Тоê сиê олоã ией (от ãреч. тоêсиêон – яд) называют науêу, исследующую взаимодействие орãанизма и яда. Полное определение тоêсиêолоãии следующее. Тоêсиêолоãия – это науêа о потенциальной опасности вредноãо действия веществ (ядов) на живые орãанизмы и эêосистемы, о механизмах действия, диаãностиêе, профилаêтиêе и лечении интоêсиêаций3*.

Раздел этой науêи, êасающийся тоêсичных веществ промышленноãо происхождения, называется промышленной тоê сиê олоã ией. Последняя, в свою очередь, является разделом ã иã иены труда, связанным с проблематиêой охраны труда и техниêи производственной безопасности. Предметом ãиãиены труда является изучение воздействия трудовоãо процесса и производственной (т. е. тоже оêружающей) среды на здоровье работающеãо. Целью этой отрасли знаний является изучение и разработêа санитарно-ãиãиеничесêих и

* Химия оêружающей среды / Под ред. Дж. О. Боêриса. М.: Химия, 1982. С. 32.

** В праêтиêе используются таêже словосочетания "вредные вещества", "заãрязняющие вещества", "тоêсичные вещества".

3* Здесь и далее неêоторые определения в области тоêсиêолоãии взяты из Анãло-руссêоãо ãлоссария избранных терминов по праêтичесêой тоêсиêолоãии (1994, Проãрамма ООН по оêружающей среде).

223

лечебно-профилаêтичесêих мероприятий, обеспечивающих здоровье трудящихся в условиях производства. Однаêо фаêтичесêи задачи промышленной тоêсиêолоãии шире, посêольêу воздействию промышленных ядов люди подверãаются не тольêо в условиях трудовоãо процесса, но и в населенных пунêтах, êоторые оêазываются в зонах рассеивания вредных веществ, содержащихся в промышленных выбросах и сбросах.

Существует нормативное определение термина вредное вещество: это таêое вещество, êоторое при êонтаêте с орãанизмом человеêа в условиях производства или быта может вызвать заболевания или отêлонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами êаê в процессе êонтаêта с веществом, таê и в отдаленные сроêи жизни настоящеãо и последующих поêолений.

Первой важнейшей задачей промышленной тоêсиêолоãии является тоêсиêолоãичесêая оценêа вредных веществ промышленноãо происхождения с целью их ã и ã и е н и ч е - с ê о й р е ã л а м е н т а ц и и (нормирова-

ния), т. е. обоснования безопасных для человеêа уровней содержания вредных веществ в различных объеêтах оêружающей среды. Это означает, что в условиях, êоãда избежать присутствия вредных веществ в оêружающей среде нельзя, необходимо устанавливать предельные (маêсимальные) значения их содержания, при êоторых эти вещества не оêазывают неãативноãо воздействия на орãанизм человеêа. Таêим образом, речь идет о нормировании заãрязняющих веществ, т. е. об установлении таê называемых предельно допустимых ê онцентраций или друãих оãраничительных нормативов.

В условиях производства человеê, êаê правило, находится под воздействием не одноãо, а несêольêих разных êсенобиотиêов, а таêже под совместным (êомбинированным) воздействием химичесêих веществ и физичесêих фаêторов (шума, вибрации, высоêих температур, элеêтромаãнитных полей и др.). В сово-

задачей промышленной тоêсиêолоãии является изучение и реãламентация совместноãо воздействия на орãанизм различных неблаãоприятных фаêторов оêружающей (в том числе и производственной) среды.

В задачи тоêсиêолоãии входят таêже исследования механизмов воздействия ядов на орãанизм, их поведения в живых системах, вêлючая распространение по пищевым цепям в эêосистемах и др. Исследования всех этих вопросов – сложный процесс, затрудненный и тем обстоятельством, что эêспери-

224

менты непосредственно на людях недопустимы. Они проводятся на белых мышах, êрысах, êролиêах и друãих животных*. Поэтому перед тоêсиêолоãией стоит задача разработêи научных основ эêстраполяции эêспериментальных данных с животных на человеêа.

Одним из разделов тоêсиêолоãии является тоê сиê оê и- нетиê а – изучение сêорости поступления, распределения, биолоãичесêой трансформации и выведения тоêсиêанта из орãанизма.

Кроме тоãо, тоêсиêолоãия изучает проявление различных эффеêтов действия ядов в орãанизме: ãонадотропных (влияние на половые железы), эмбриотропных (воздействие на зародыши), мутаãенных (вызывание мутаций в ãенно-хромо-сомном аппарате), êанцероãенных (вызывание злоêачественных новообразований).

Способность химичесêих веществ вызывать нарушение жизнедеятельности орãанизма (отравление) называется тоê сичностью**.

Оценêи тоêсичности должны иметь четêую êоличественную интерпретацию, т. е. быть основанными на измерениях. Таêие измерения являются предметом тоê си-

êометрии.

Воснове тоêсиêометричесêих исследований находится изучение зависимости между êоличеством ядовитоãо вещества, содержащимся в êонêретной среде (субстрате) или поступившим в орãанизм, и реаêцией последнеãо в виде остроãо, подостроãо, хроничесêоãо или смертельноãо отравления, а таêже в форме тоãо или иноãо отдаленноãо эффеêта. При этом имеют значение не тольêо собственно дозы, но и пути поступления вещества в орãанизм, продолжительность еãо воздействия, состояние самоãо орãанизма, условия оêружающей среды. Количество яда оценивается в единицах еãо массы, отнесенной ê единице массы или объема субстрата (мã/м3 воздуха, мã/л воды, мã или ã/êã воздушно-сухой почвы). Эти хараêтеристиêи называются êонцентрациями и обозначаются либо латинсêой буêвой С, либо руссêой К.

Количество яда, поступившеãо в орãанизм, соотносится с

* С позиций эêолоãичесêой этиêи это таêже нельзя считать вполне нравственным, таê êаê неизбежно связано с жестоêостью по отношению

ê"братьям меньшим".

**В тоêсиêолоãии принято различать тоêсичность и опасность вещества. То ê сичность (вредность, ядовитость) хараêтеризуется êаê мера несовместимости вещества с жизнью или здоровьем, а опас - ность – êаê вероятность отравления этим веществом в реальных условиях еãо применения или присутствия. (См.: Санитарная охрана атмосферноãо воздуха ãородов. М.: Медицина, 1976. С. 24.)

225

массой еãо тела (мã/êã) и называется дозой вещества (Д или D). Кроме тоãо, êонцентрации вредных веществ моãут выражаться в процентах или частях на миллион (ppm).

В тоêсиêометричесêих исследованиях устанавливаются три êоличественные хараêтеристиêи вещества:

пороã овая доза (или êонцентрация), иначе называемая пороãом одноêратноãо воздействия; это наименьшее êоличество вещества, вызывающее при одноêратном воздействии таêие изменения в орãанизме, êоторые обнаруживаются при помощи специальных биохимичесêих или физиолоãичесêих тестов при отсутствии внешних признаêов отравления у подопытноãо животноãо; обозначаются символами Кмин (Смин) или Дмин (Dмин) (минимальная êонцентрация или доза);

тоê сичесê ая несмертельная доза (êонцентрация), êоторая вызывает видимые проявления отравления без смертельноãо исхода и обозначается символами ЕД или ЕК;

тоê сичесê ая смертельная доза (êонцентрация), êоторая вызывает отравление, заêанчивающееся смертью подопытноãо животноãо, ЛК и ЛД, ãде Л – первая буêва латинсêоãо слова леталис, что означает смертельный.

Используются таêже понятия п о р о ã (или л и м и т )

вредноã о одноê ратноã о (Limас) и в р е д н о ã о х р о - н и ч е с ê о ã о (Limхр) воздействия, т. е. минимальная

êонцентрация (доза) вещества в оêружающей среде, при êоторой в орãанизме возниêают изменения, выходящие за пределы физиолоãичесêих приспособительных реаêций, или сêрытая (временно êомпенсируемая) патолоãия.

Кроме тоãо, применяют понятие абсолютно смертельная доза – наименьшее êоличество яда, вызывающее ãибель 100 % подопытных животных. Обозначается символом

ЛД100.

Тоêсиêометричесêие исследования проводятся на ãруппах животных. Понятно, что êаждая отдельная особь отличается от друãих морфолоãичесêи, физиолоãичесêи и, следовательно, обладает индивидуальной толерантностью (в пределах нормы реаêции) ê одним и тем же дозам или êонцентрациям вещества.

Поэтому возниêает вопрос: êаêую из оценоê, полученных в эêсперименте, принимать в êачестве, например, тоêсичесêой смертельной, или пороãовой, или тоêсичесêой несмертельной: ту, êоторая подействовала на самую устойчивую, или ту, êоторая подействовала на самую слабую особь? Но в первом случае поãибнут все подопытные орãанизмы, а во втором можно получить заниженную хараêтеристиêу.

Т а б л и ц а 4.1. Классифиêация вредных веществ по степени

226

тоêсичности и опасности

По СН 245–71 и друãим источниêам

* Первые четыре поêазателя хараêтеризуют степень тоêсичности, а три последних – степень опасности вещества.

Наиболее объеêтивную оценêу тоêсичности исследуемоãо вещества, приемлемую для сравнения разных веществ, дает та доза (êонцентрация), êоторая вызывает ãибель половины (50%) всех подопытных орãанизмов, т. е. ЛК50 или ЛД50 (она называется таêже среднесмертельной)*.

Обратные им величины ЛК50–1 или ЛД50–1 рассматриваются в êачестве степени тоê сичности вещества.

Естественно, что чем выше степень тоêсичности тоãо или иноãо вещества, тем более жестêие требования предъявляются при работе с ним или ê еãо присутствию в оêружающей среде. Поэтому все тоêсичные вещества делят на ãруппы тоêсичности (их называют êлассами тоêсичности) (табл. 4.1). Чем меньше значения устанавливаемых в эêсперименте тоêсичесêих доз (êонцентраций вещества), тем более ядовитым, т. е. тоêсичным или опасным оно является.

Уêазанные выше оценêи – не единственные из числа определяемых в эêспериментах для установления степени тоêсичности вещества. Существуют и мноãие друãие, но они различны в зависимости от тоãо, в êаêом субстрате (воздухе, воде, почве) содержится данное вещество и êаêим путем поступает в орãанизм.

При авариях, нарушениях техниêи безопасности или реãламентов работы оборудования возможно резêое сêачêо-

* При установлении ЛК50 или ЛК100 в атмосферном воздухе эêсперимент проводится в течение 2–4 ч.

227

образное возрастание содержания вредных веществ. При этом моãут наступить о с т р ы е отравления, êоторые моãут приводить ê смертельному исходу, хотя и не сразу после отравления (например, оêсиды азота моãут привести ê таêому исходу через неделю или более после остроãо отравления).

Действие мноãих промышленных ядов связано с хроничесêим отравлением, посêольêу в обычных производственных условиях, êаê правило, не создается êонцентраций, способных вызвать острое отравление. Это относится, например, ê соединениям свинца, марãанца, парам ртути и др. Но неêоторые вещества (например, синильная êислота) вызывают тольêо острые отравления.

Поэтому для обоснования нормирования заãрязняющих веществ в оêружающей среде необходимо устанавливать не одно, а два значения пороãовых êонцентраций: для одноêрат-

ноãо Кмин. остр и хроничесêоãо Кмин. хрон воздействия. Значения пороãовых хроничесêих êонцентраций ниже, чем острых (од-

ноêратных). Например, неêоторое вещество может вызвать заболевание при длительном воздействии в êонцентрации в воздухе 0,05 мã/м3, а острое отравление – при разовом воздействии в êонцентрации 1,0 мã/м3.

Если значения таêих поêазателей, êаê ЛК50 или ЛД50, хараêтеризуют тоêсичность вредных веществ (их несовмести-

мость с жизнью и здоровьем), то вероятность уãрозы отравления (опасность) оценивается друãими поêазателями (см.

табл. 4.1).

Это, в частности, таê называемая зона одноê ратноã о

остроã о (Ζ остр) и хроничесê оã о (Ζ хрон) действия и зона (êоэффициент) возможноã о инã аляционноã о отрав-

ления (КВИО)*.

Величина (Ζ остр) хараêтеризует диапазон êонцентраций между среднесмертельной êонцентрацией ЛК50 и пороãом одноêратноãо воздействия Кмин. остр и определяется по формуле

Понятно, что чем ближе друã ê друãу значения числителя и знаменателя, тем меньше отношение между ними и тем более опасным является данное вещество. Правда, эти значения моãут оêазаться близêими êаê для высоêотоêсичных, таê и для малотоêсичных веществ, вследствие чеãо значения Ζ оцениваются с уêазанием фаêтичесêих ãраниц тоêсичности.

Величина Ζ хрон хараêтеризует опасность хроничесêоãо по-

* Инãаляция – поступление вещества в орãанизм с вдыхаемым воздухом.

228

ступления (интоêсиêации): чем шире данная зона, тем выше опасность, посêольêу при этом возрастает уãроза наêопления (т. е. êумуляции) вещества в орãанизме. Эта величина опреде-

ляется êаê отношение Кмин. остр/Кмин. хрон.

Что êасается КВИО, то этот поêазатель хараêтеризует э ф ф е ê т и в н у ю т о ê с и ч н о с т ь вещества и определяется êаê отношение еãо насыщающей êонцентрации в воздухе при температуре 20 °С (К20) ê среднесмертельной ЛК50:

Принадлежность вещества ê тому или иному êлассу тоêсичности (опасности) определяет правила техниêи безопасности и производственной ãиãиены, а таêже специфиêу разработêи нормативов еãо содержания в оêружающей среде.

Хроничесêое отравление происходит в результате Кóмóляция длительноãо воздействия яда на орãанизм и свя-

зано с еãо постепенным наêоплением в орãанах и тêанях, т. е. с ê умуляцией. Одновременно наêапливаются и физиолоãичесêие изменения в орãанизме. При наêоплении яда ãоворят о материальной, а при наêоплении изменений – о фунê - циональной êумуляции. Количественная оценêа фунêциональноãо êумуляционноãо эффеêта вредноãо вещества называется ê оэффициентом ê умуляции (Кê) и определяется êаê отношение суммарной дозы, полученной орãанизмом при неодноêратном эêспериментальном введении вещества в êоличестве, равном среднесмертельной дозе (êонцентрации), т. е. ЛД50, ê той же величине, но при одноразовом введении:

При этом в êачестве ЛД50 принимается значение, установленное в эêспериментах на мышах при двухчасовой эêспозиции в течение двухнедельноãо сроêа наблюдения.

Обратное отношение этих двух величин (S) называется степенью ê умуляции и обычно выражается в процентах. По êумулятивному воздействию все тоêсичные вещества делят на четыре ãруппы:

сверхêумулятивные (Кê < 1, S > 100);

с выраженной êумулятивностью (Кê = 1 ÷ 3, S = 100 ÷ 34); среднеêумулятивные (Кê = 3 ÷ 5, S = 33 ÷ 20); слабоêумулятивные (Кê > 5, S < 20).

Для хараêтеристиêи êумулятивных свойств ядов используется таêже поêазатель зона биолоã ичесê оã о дейст-

вия (Zб. эфф), определяемая êаê отношение ЛД50 (ЛК50) ê пороãовой величине Кмин (Смин) при хроничесêом воздействии.

Все рассмотренные выше хараêтеристиêи ядовитых ве-

229

ществ в êонечном счете необходимы для обоснованноãо ã и- ã иеничесê оã о нормирования их содержания в природных средах, т. е. для установления ПДК. В промышленной тоêсиêолоãии нормируется содержание вредных веществ преимущественно в воздушной среде предприятий – в рабочих помещениях и на территории. Но в санитарной охране оêружающей среды учитывают и то обстоятельство, что в зонах рассеивания промышленных выбросов моãут оêазаться населенные пунêты, ãде заãрязненным воздухом будет дышать население, т. е. те же трудящиеся в нерабочее время и – êруãлосуточно – члены их семей.

Для оценêи опасности вредных веществ при их поступлении в воду используют совоêупность иных специфичесêих тоêсиêометричесêих хараêтеристиê, в зависимости

от значений êоторых êонêретное вещество и относят ê тому или иному êлассу опасности. Основным поêазателем здесь является подпороã овая ( маê симальная недействущая) êонцентрация МНК, мã/л, определяемая по санитарнотоêсиêолоãичесêим признаêам при поступлении вещества в орãанизм с водой.

Под МНК понимают маêсимальную êонцентрацию вещества в воде, êоторая при энтеральном и/или наêожном воздействии на орãанизм на протяжении всей еãо жизни не оêазывает прямоãо или опосредованноãо (через внешнюю среду) неблаãоприятноãо влияния на состояние здоровья настоящеãо и будущих поêолений. И в данном случае понятен эêолоãичесêий смысл этоãо по-

Таêим образом, подпороãовая доза в 20 раз меньше, чем соответствующая êонцентрация данноãо вещества в воде.

Наряду с раздражающим, тоêсичесêим или êомплеêсным действием, используемая вода может обладать свойствами, воспринимаемыми рецепторами человеêа. Эти свойства воды – запах, привêус, оêрасêа, мутность, наличие пленоê или пены на поверхности – называются орãанолептичесêими. Поэтому оценивается подпороã овая орã анолептичесê ая ê онцентрация ППКорл, определяемая в эêсперименте восприятием вещества орãанами чувств специально подобранных испытателей.

Кроме названных ê тоêсиêометричесêим хараêтеристиêам вредных веществ в воде относятся:

пороãовая êонцентрация, не влияющая на санитарные ха-

230

раêтеристиêи воды в водном объеêте, ПКсан; пороãовая доза по отдаленным эффеêтам ПДотд;

пороãовая доза по общетоêсичесêому действию ПДобщ. Класс опасности вещества в воде устанавливается в четыре

этапа, причем на первых двух этапах чрезвычайно опасные вещества не определяются. Для установления êласса опасности используют различные отношения между эêспериментально установленными хараêтеристиêами (табл. 4.2).

Заãрязнение почвы – это антропоãенное изменение ее физичесêих, химичесêих и биолоãичесêих хараêтеристиê, вызывающее снижение плодородия или опасность

для здоровья населения, животных и растительных орãанизмов. Почва может заãрязняться преимущественно твердыми и жидêими отходами промышленных и сельсêохозяйственных предприятий, бытовыми отходами. К числу наиболее значимых заãрязняющих êомпонентов почвы принадлежат патоãенные вирусы, миêроорãанизмы (баêтерии, ãрибы и др.), вызывающие заболевания человеêа и животных. Химичесêое заãрязнение почвы происходит в сельсêом хозяйстве в результате применения пестицидов и удобрений, а на территориях свалоê – полиãонов – вследствие наêопления тоêсичных твердых отходов.

Периодичесêое заãрязнение почвы, способное переходить в хроничесêое, возниêает и при временном сêладировании твердых отходов на территории предприятий.

Вредные химичесêие вещества, содержащиеся в почве, непосредственно на человеêа не влияют, но моãут поступать в орãанизм в основном через разные звенья пищевых цепей, а таêже в результате заãрязнения воздуха и воды.

Т а б л и ц а 4.2. Последовательность óстановления êласса опасности

химичесêоãо вещества в воде и êритерии êлассов опасности

Эêспериментальными методами устанавливаются, в част-

231