Производственные яды и отравления (Часть I)


Влияние химических веществ на работающих возможно при многих видах профессиональной деятельности: получении и переработке природного сырья, изготовлении промышленной продукции, работе на транспорте, в сельском хозяйстве и других видах труда. Наибольшая возможность контакта с разными веществами имеется в химической промышленности, так как нередко сырье, промежуточные соединения и конечные продукты способны оказать вредное влияние на здоровье работающих. Однако в таких отраслях промышленности, как горнорудная, машиностроительная, нефтяная, легкая и многих других, немало производственных участков, где используются или выделяются при определенных операциях химические вещества, которые, поступая внутрь организма или загрязняя кожные покровы, могут вызвать профессиональные отравлении. Например, при добыче и первичной переработке нефти могут возникать отравления сероводородом и углеводородами, при взрывных работах в горнорудной и угольной промышленности - окисью углерода и окислами азота, в металлургической промышленности - окисью углерода, сернистым газом, парами некоторых металлов, в машиностроении - цианистыми соединениями, парами кислот, растворителями, на транспорте - выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, в сельском хозяйстве - ядохимикатами, удобрениями и т. п.

1 Понятие о производственном (промышленном) яде и отравлении

Яды - вещества, которые, попадая в организм в небольших количествах, вступают в нем в химическое или физико-химическое взаимодействие с тканями и при определенных условиях вызывают нарушение здоровья.Ядовитые свойства могут проявить практически все вещества, даже такие, как поваренная соль в больших дозах или кислород при повышенном давлении, к ядам принято относить лишь те, которые свое вредное действие проявляют в обычных условиях и в относительно небольших количествах.

Производственными (промышленными) называют яды, которые влияют на человека в условиях трудовой деятельности и вызывают ухудшение работоспособности или нарушение здоровья - профессиональные или производственные отравления. Их изучение является предметом токсикологии - науки, которая исследует проявления действия производственных ядов на организм, определяет степень их вредности и опасности, разрабатывает гигиенические нормативы и рекомендации.

Производственными ядами чаще всего являются сырьевые, промежуточные и конечные продукты производства, но ими могут быть также примеси, вспомогательные вещества, отходы.

Например, в качестве сырья на химических заводах используют такие яды, как бензол, сероуглерод, анилин, хлор и др. В производстве серной кислоты токсичными являются промежуточное соединение - сернистый газ и конечный (готовый) продукт - серная кислота. Мышьяк в виде случайной примеси к кислоте или металлу может быть причиной образования очень ядовитого газа - мышьяковистого водорода. В нефтехимических производствах, как правило, используют разные катализаторы, которые в технологическом процессе играют вспомогательную роль, но иногда вызывают производственные отравления соединениями никеля, хрома и др. Наконец, ядами являются некоторые отходы производства, например окись углерода при неполном сгорании угля, окислы азота при работе бензиновых двигателей.

Действие ядов может быть:

·        общим (резорбтивным);

·        местным.

Общее действие развивается в результате всасывания яда в кровь. При этом нередко наблюдается относительная избирательность, выражающаяся в том, что преимущественно поражаются те или иные органы и системы, например нервная система при отравлении марганцем, органы кроветворения - при отравлении бензолом.

При местном действии преобладает повреждение тканей на месте соприкосновения их с ядом: явления раздражения, воспаления, ожоги кожных и слизистых покровов - чаще всего при контакте со щелочными и кислотными растворами и парами. Местное действие, как правило, сопровождается и общими явлениями вследствие всасывания продуктов распада тканей и рефлекторных реакций в результате раздражения нервных окончаний.

Производственные отравления протекают в:

·        острой;

·        подострой;

·        хронической формах.

Острые отравления чаще бывают групповыми и возникают в случаях аварий. Эти отравления характеризуются:

·        кратковременностью действия яда - не более чем в течение одной смены;

·        поступлением в организм яда в относительно больших количествах - при высоких концентрациях в воздухе, ошибочном приеме внутрь, сильном загрязнении кожных покровов;

·        яркими клиническими проявлениями непосредственно в момент действия яда или через относительно небольшой - обычно несколько часов - скрытый (латентный) период.

В развитии острого отравления имеются две фазы:

·        первая- неспецифических проявлений (головная боль, слабость, тошнота);

·        вторая - специфических (например, отек легких при отравлении окислами азота).

Хронические отравления возникают постепенно, при длительном действии ядов, проникающих в организм в относительно небольших количествах. Они развиваются вследствие накопления самого яда в организме (материальная кумуляция) или вызываемых им изменений (функциональная кумуляция). Поражаемые органы и системы в организме при хроническом и остром отравлениях одним и тем же ядом могут отличаться. Например, при остром отравлении бензолом в основном страдает нервная система и наблюдается наркотическое действие, при хроническом - система кроветворения.

Подострые формы, сходны по условиям возникновения и проявлениям с острыми отравлениями, но развиваются медленнее и имеют более затяжное течение.

Производственные яды могут быть причиной не только специфических острых, подострых и хронических отравлений, но и других отрицательных последствий. Они могут снижать иммунобиологическую сопротивляемость организма, способствовать развитию таких болезней, как катар верхних дыхательных путей, туберкулез, заболевания почек, сердечно-сосудистой системы и др. Имеются производственные яды, вызывающие аллергические заболевания (бронхиальная астма, экзема и др.) и ряд отдаленных последствий. Например, некоторые яды влияют на генеративную функцию, поражая гонады, оказывая эмбриотоксическое действие, вызывая развитие уродств (тератогенный эффект). Среди ядов имеются и способствующие развитию опухолей - так называемые канцерогены, к которым относятсяароматические амины, полициклические углеводороды, в частности бензпирен (С20Н12).

 
2 Пути поступления и судьба ядов в организме

Основными путями проникания ядов в организм на производстве являются:

·        органы дыхания;

·        кожные покровы;

·        желудочно-кишечный тракт (меньшее значение);

·        поврежденные участки кожи (реже).

Большая часть производственных отравлений возникает в результате вдыхания токсических газов, паров, туманов, аэрозолей. Этому способствуют большая поверхность легочной ткани, быстрота поступления в кровь и отсутствие дополнительных барьеров на пути яда из вдыхаемого воздуха в различные органы и системы. Дополнительную роль играют повышенная легочная вентиляция и усиление кровотока в легких при работе, особенно физической.

На быстроту поступления токсических веществ из воздуха в кровь влияет их растворимость в воде. Так как растворимость разных соединений в крови близка к растворимости в воде, то и переход их из альвеолярного воздуха в кровь в соответствии с законами диффузии газов зависит от величины так называемого коэффициента распределения (К).

 


Чем выше концентрация яда в альвеолярном воздухе и больше растворимость его в воде, тем быстрее поступает он в кровь и тем выше его концентрация в ней.

Некоторые соединения, попав в артериальную кровь в легких, транспортируются ею к другим органам и тканям организма и хорошо взаимодействуют с ними. Эти так называемые быстро реагирующие вещества могут через короткий срок насыщать ткани, если они медленно метаболизируются в них, и наоборот. Медленно реагирующие вещества более постепенно переходят из артериальной крови в ткани, поэтому некоторое время концентрация их в артериальной крови оказывается выше, чем в венозной. По мере насыщения тканей эта разница сглаживается, и концентрация вещества в выдыхаемом воздухе приближается к концентрации его в вдыхаемом воздухе. Быстро реагирующие вещества претерпевают распад уже на поверхности влажных слизистых оболочек и всасываются в кровь в виде продуктов превращения (метаболиты). Чем больше их растворимость, тем лучше такие соединения всасываются уже в верхних дыхательных путях.

Кожный путь поступления ядов возможен:

·        при загрязнении кожи растворами и пылью токсических веществ которые могут всасываться через кожу, так как кожа участвует в процессе дыхания;

·        при способности токсических паров и газов растворяться в поту и жировом покрытии кожи с последующим всасыванием через нее.

Особое значение кожный путь поступления имеет для токсических веществ, растворимых в жирах и жироподобных веществах (липоиды), в частности углеводородов, ароматических аминов, соединений типа бензола, анилина, эфиров и т. п. Проникание ядов через кожу зависит от растворимости их не только в липоидах, но и в воде, так как она в значительной мере определяет возможность поступления в кровь растворенного в кожных покровах вещества. Способность производственных ядов проникать через кожу учитывается при гигиеническом нормировании и проведении оздоровительных мероприятий:

·        устанавливаются более низкие допустимые концентрации в воздухе;

·        предусматриваются меры защиты кожных покровов от загрязнений;

·        обязательное принятие душа после работы.

Поступление ядов через пищеварительный тракт происходит по ряду причин:

·        задержка токсических веществ (основная причина), особенно в пылевидном состоянии, на слизистой носоглотки и верхних отрезков дыхательного тракта. Осевшие здесь токсические вещества со слизью частично удаляются при кашле, чиханье, частично заглатываются и поступают в желудок;

·        несоблюдении правил личной гигиены: при приеме пищи, курении, если руки загрязнены. Этот путь поступления ядов имеет некоторые особенности. Он может способствовать возрастанию растворимости соединения в кислой среде желудка и слабощелочной среде в кишечнике (например, переход сульфата свинца в более растворимый хлорид свинца);

·        поражения слизистой оболочки желудка, нарушения секреции.

Яды из желудочно-кишечного тракта, всасываясь, большей частью попадают в систему воротной вены и проходят через печеночный барьер. Печень является одним из наиболее активных органов, участвующих в обезвреживании ядов, но при этом она сама становится объектом приложения действия яда.

Какова судьба ядов, попавших в организм? В крови и тканях, куда они поступают с током крови, происходят процессы физико-химического взаимодействия ядов с клеточными мембранами, белковыми структурами и другими компонентами клеток и межтканевой среды. Биологическая направленность этих процессов - обезвреживание ядов различными путями.

Первый и главный путь обезвреживания - изменение химической структуры ядов. Например, органические соединения подвергаются чаще всего гидроксилированию (образование -ОН-групп), причем особенно активно эти процессы протекают в микросомальных структурах клетки, главным образом в печени, надпочечниках и некоторых других органах. Процессы превращения ядов многообразны и включают их окисление, восстановление, расщепление, метилирование, образование сложных парных соединений с серной и глюкуроновой кислотами, аминокислотами, что в конечном итоге приводит большей частью к возникновению менее ядовитых и активных в организме веществ.

Важную роль в обезвреживании ядов играют их депонирование и выведение. Депонирование (откладывание в тех или иных органах) является временным путем уменьшения количества циркулирующего в крови яда. Например, тяжелые металлы часто откладываются в костях, печени, почках, некоторые вещества - в нервной системе.

Процесс этот сложен и не является полноценным методом обезвреживания, так как яды могут из депо вновь поступать в кровь. Поступление ядов из депо в кровоток может периодически резко возрастать при нервном напряжении, заболеваниях, приеме алкоголя, что ведет к обострению хронического отравления.

Третий путь обезвреживания ядов - выведение их из организма. Оно происходит разными путями: через органы дыхания, пищеварения, почки, кожные покровы, железы. Пути выведения ядов зависят от их физико-химических свойств и превращений в организме. Например, органические соединения алифатического и ароматического рядов обычно частично выделяются в неизмененном виде с выдыхаемым воздухом, а частично - в измененном виде через почки и желудочно-кишечный тракт. Тяжелые металлы, как правило, выделяются в основном через желудочно-кишечный тракт и почки. Кожный путь выделения через потовые и сальные железы имеет значительно меньшее значение. Некоторые яды могут содержаться в грудном молоке кормящих женщин (свинец, кобальт и др.), что учитывается при охране труда женщин на производстве.

Скорость выведения ядов обычно наибольшая в первые дни и недели после поступления их в организм, а в дальнейшем она замедляется. Для характеристики ее может быть использован так называемый период полувыведения - время, в течение которого выводится половина поступившего в организм вещества. Знание путей выведения ядов из организма позволяет определять их в тех или иных экскретах (моча, кал и др.), что является важным для диагностики отравления, например свинцом, ртутью.

Обезвреживание ядов, в том числе и выведение, может быть, ускорено с помощью некоторых физиотерапевтических процедур, организации специального питания, введения в организм лекарственных препаратов.

 

3 Факторы, определяющие действие ядов на организм

Токсическое действие различных веществ является результатом взаимодействия организма, яда и окружающей среды. Оно зависит от многих факторов: вида, пола, возраста и индивидуальной чувствительности организма, химической структуры и физических свойств яда, количества попавшего в организм вещества, длительности и непрерывности поступления, выраженности таких факторов внешней среды, как температура, барометрическое давление, и некоторых других.

Видовые различия в чувствительности человека и животных к ядам обусловлены сходством или различиями в течении обменных процессов, степенью сложности, дифференцированности нервной системы и механизмов регуляции физиологических функций, продолжительностью жизни, массой тела, величиной и особенностями строения кожных покровов и рядом других причин. Знание видовых различий важно потому, что при исследовании действия ядов на человека и разработке гигиенических нормативов, как правило, проводятся эксперименты на животных. Перенос (экстраполяция) экспериментальных данных с определенного вида животных на человека возможен лишь тогда, когда известно, что имеется общность в превращениях (метаболизме) яда в организме данного вида животных и человека и что при выборе длительности эксперимента была учтена продолжительность жизни вида животных и длительность жизни человека, его трудового стажа и т. д. Если эксперименты проводились с целью определения влияния на кожные покровы или проникания яда через них, то обязателен выбор такого вида животных, у которых строение и реакция кожных покровов близки к таковым у человека.

Влияние пола на направленность и выраженность токсического действия может проявиться в отношении как специфических признаков поражения (влияние на гонады мужчин или женщин, на беременность, эмбриотропное действие и т. п.), так и общего действия. Отмечается большая чувствительность женского организма к действию некоторых органических ядов, например бензола.

Установлено, что во время беременности опасность отравления повышается и отмечается более тяжелое его течение. Некоторые яды, например соединения бора, обладают избирательно выраженной токсичностью в отношении гонад мужского организма.

Влияние возраста на проявления токсического действия неодинаково: одни яды более токсичны для молодых, другие - для старых. Организм подростков в 2-3 раза (до 10 раз в отношении некоторых веществ) более чувствителен к ядам, чем организм взрослых.

Индивидуальная чувствительность к ядам выражена довольно значительно, что зависит от особенностей течения биохимических процессов у разных лиц (так называемая биохимическая индивидуальность), а также функциональной активности разных физиологических систем. В обезвреживании ядов непосредственное участие принимает большая группа ферментов - так называемых ферментов детоксикации, влияющих на превращение ядов (гидроксилирование, метилирование и т. п.). Активность этих ферментных систем различна у разных лиц. О важности различий в активности физиологических систем свидетельствует, например, тот факт, что процессы выведения пылевых частиц, задержанных на слизистой оболочке дыхательных путей и альвеолах, зависят от активности мерцательного эпителия и железистых клеток.

Индивидуальная чувствительность к ядам определяется и состоянием здоровья. Например, лица с заболеваниями крови более чувствительны к действию кроветворных ядов, с нарушениями со стороны нервной системы - к действию нейротропных ядов, с заболеваниями легких - к действию раздражающих веществ и пылей и т. п. Снижению сопротивляемости способствуют хронические инфекции, например туберкулез, а также беременность, климакс. Нельзя не учитывать состояние вегетативной нервной системы не только в силу регуляции многих процессов, на которые может повлиять данный яд, но и такой причины, как усиленное поступление яда вследствие повышенной потливости и гиперемии кожных покровов. Учитывая это, лица с определенными заболеваниями не допускаются к работе в контакте с ядами, которые могут обострить течение болезни, или, наоборот, эти заболевания могут вести к более быстрому и тяжелому течению интоксикации.

Индивидуальная чувствительность к ядам возрастает в случаях воздействия веществ, дающих аллергический эффект (соединения хрома, некоторые красители).

На чувствительность организма к ядам оказывает влияние и характер труда. Например, при тяжелой физической работе усиливаются процессы дыхания и кровообращения, что ведет к ускоренному поступлению ядов в организм. Кроме того, это может повлиять и на локализацию действия: при работе со свинцом парезы и параличи чаще развиваются на руке, которая принимает более активное участие в трудовом процессе.

В реакции организма на действие ядов имеется определенная стадийность:

·        стадия первичных реакций;

·        период неспецифически повышенной сопротивляемости;

·        период компенсации;

·        период декомпенсации.

Адаптация (привыкание) организма к ядам большей частью не является истинной, т. е. связанной с повышением сопротивляемости организма яду.

Нередко имеется скрытая форма поражения, которая выявляется при воздействии неблагоприятных факторов. Поэтому принято различать:

·        состояние истинной адаптации к ядам, когда усиливаются процессы обезвреживания и выведения яда, но нет перенапряжения принимающих участие в этом процессе биохимических и физиологических систем;

·        состояние компенсации, при котором отклонения от нормы имеются, но не носят явного характера и могут быть обнаружены при проведении различных нагрузок (биохимические, иммунологические, физиологические и др.).

Химическая структура и физические свойства ядов.Всеобщих закономерностей зависимости токсичности от структуры соединений не существует, однако некоторые правила для определенных классов веществ установлены.

Возрастание токсичности наблюдается в гомологическом ряду углеводородов. Эта так называемое правило Ричардсона применимо к веществам алифатического ряда, спиртам (кроме метилового), но оно не подтверждается в ряду ароматических соединений.В качестве примеров правила Ричардсона можно указать, что легкие бензины менее токсичны, чем тяжелые, бутиловый, амиловый и другие высшие спирты токсичнее этилового и пропилового.

Токсичность органических соединений возрастает с увеличением числа ненасыщенных связей, например от этана (СН3 — СН3) к этилену (СН2 = СН2) и ацетилену (СН ≡ СН).

Токсичность снижается с увеличением разветвленности цепи. Это наблюдается среди углеводородов, являющихся изомерами, но имеющих различия в структуре (например, изогептан менее ядовит, чем гептан).

Изменение характера действия, а часто и возрастание токсичности отмечаются при введении в молекулу атомов галоидов, метильных, амино- и нитрогрупп. Так, введение в молекулу органических соединений хлора, фтора придает им обычно раздражающие свойства и нередко увеличивает токсичность, введение амино (NH2)- и нитро (N0)- групп превращает соединения в метгемоглобинобразователи, усиливает их нейротропное действие.

Изменение валентности элемента в составе соединения не всегда ведет к определенным изменениям токсичности, но, например, в отношении мышьяка известно, что трехвалентный мышьяк (As2O3) токсичнее пятивалентного (As2O5), но это не относится ко многим другим металлам.

Из физических свойств ядов на токсичность их влияют растворимость, летучесть, агрегатное состояние.

Растворимость влияет не только на скорость проникания веществ, но и на характер действия. Так, установлено, что чем больше растворимость вещества в липоидах, тем ярче выражено его нейротропное, в частности наркотическое, действие: чем выше коэффициент распределения(коэффициент отношения масло/вода), т. е. отношение растворимости в липоидах к растворимости в воде, тем больше связывается яд не с кровью, а с тканями, богатыми липоидами (нервной тканью).

На опасность отравления ядом влияет такое физическое его свойство, как летучесть: чем она выше, тем большие концентрации вещества могут быть в воздухе, тем оно опаснее.

Агрегатное состояние ядов влияет на характер вредного действия и скорость его проявления. Известно, что металлическая ртуть в виде жидкости нетоксична, но очень опасна в виде паров.

Скорость развития интоксикации при вдыхании ядовитых аэрозолей возрастает с ростом дисперсности, так как увеличение раздробленности вещества резко увеличивает и его удельную поверхность, что ускоряет растворение и всасывание яда в органах дыхания и крови.

 

4 Концентрация и продолжительность действия яда

Токсический эффект в значительной мере определяется количеством поступившего в организм яда. Для некоторых веществ имеет значение время воздействия. Определенную роль играет непрерывность или прерывистость действия яда.

При поступлении яда в желудочно-кишечный тракт (а в эксперименте также внутривенно, внутрибрюшинно, внутримышечно, подкожно) количество вещества в организме, т. е. введенную дозу, принято рассчитывать на единицу массы тела (1 г, 1 кг). При поступлении токсических веществ через органы дыхания уровень содержания определяется концентрацией яда в воздухе, длительностью действия, физико-химическими свойствами вещества, от которых зависит скорость всасывания в легких, растворимостью в крови и тканях, быстрота процессов превращения и выведения.

Токсический эффект при действии разных доз и концентраций ядов может проявиться в форме гибели организма или функциональных и патоморфологических изменений (рис. 1). В первом случае токсичность принято выражать в виде смертельных, во втором - действующих, пороговых и недействующих доз и концентраций.

img094

Рисунок 1. Зависимость «доза-эффект» в логарифмической сетке координат (по А. А. Голубеву)

По оси абсцисс – логарифмы концентраций, по оси координат – уровни (зоны) биологического действия: Ес – зона смертельных концентраций; Ед – зона действующих концентраций; Еп – зона пороговых концентраций; О – зона отсутствия эффекта. Пунктиром указаны средние статистические величины.

Смертельные (летальные дозыЛД) и концентрации (ЛК) могут вызывать:

·        единичные случаи гибели (минимальные смертельные - ЛДминиЛКмин);

·        гибель всех организмов (абсолютно смертельные - ЛДмаксиЛКмакс).

Эти величины колеблются в широких пределах вследствие индивидуальной чувствительности организма, поэтому при выражении токсичности чаще указываются среднесмертельные дозы и концентрации (ЛД50и ЛК50), которые устанавливаются методами статистической обработки результатов определения смертельных доз и концентраций. Токсичность ядов тем больше, чем меньше величины ЛД50 и ЛК50, т.е. токсичность = 1/ЛД50 или 1/ЛК50.

ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» определяет термин:

·        «средняя смертельная доза при введении в желудок» - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок;

·        «средняя смертельная концентрация в воздухе» - концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при 2-4-часовом ингаляционном воздействии.

Определение смертельных доз и концентраций необходимо для оценки опасности химических веществ, установления возможности острых отравлений на производстве, определения безопасных концентраций расчетными методами и т. п. Следует, однако, иметь в виду, что токсичность и опасность химических веществ – понятия разные.

Опасность яда – возможность возникновения интоксикации в естественных условиях на производстве, что зависит не только от токсичности вещества (например, устанавливаемой по величинам ЛД50 и ЛК50), но и других его свойств, прежде всего летучести. Малотоксичное, но высоколетучее вещество в условиях производства может оказаться гораздо опаснее, чем высокотоксичное, но малолетучее. В связи с этим оценка опасности яда может быть дана по так называемой эффективной (двухфазной) токсичности, которая представляет собой произведение абсолютной (однофазной) токсичности на летучесть:

эффективная токсичность = абсолютная токсичность х летучесть

 

В настоящее время опасность химических веществ часто оценивают по величине КВИО - «коэффициента возможности ингаляционного отравления», который равен отношению

 

 

где С20°-максимально достижимая концентрация вещества при 20°С,

 КЛ12050 - среднесмертельная концентрация для животных (белых мышей) при

двухчасовом воздействии (120 мин).

Таким образом, КВИО объединяет два важнейшихпоказателя опасности острого отравления:

·        летучесть вещества;

·        дозу, вызывающую наибольший биологический эффект (гибель организма).

Опасность вещества устанавливается не только по показателям острой токсичности учитываются также:

·        степень опасности развития хронических отравлений по так называемым зонам острого и хронического действия;

·        качественные особенности действия, (например, наиболее опасными являются отдаленные последствия в форме мутагенного и канцерогенного эффектов).

В оценке промышленных ядов важным является не только установление верхних показателей токсичности, т. е. смертельных доз и концентраций, являющихся крайними формами воздействия вещества. Не меньшее значение имеет изучение ранних функциональных и патоморфологических изменений в зависимости от количества поступившего в организм яда.

С этой целью определяют действующие (эффективные, токсические) дозы и концентрации, которые вызывают признаки интоксикации организма, а также пороговые и недействующие величины. Пороговыми называются такие дозы и концентрации, когда проявления действия яда находятся на грани физиологических изменений и патологических явлений, (ниже них располагаются недействующие величины). Определение порогов острого и хронического действия позволяет установить так называемые зоны острого и хронического действия и на основании всех ранее изученных характеристик подойти к обоснованию предельно допустимой концентрации яда в воздухе рабочей зоны.

Установить границу между дозами и концентрациями, которые вызывают изменения в какой-нибудь системе или органе, довольно трудно.

Методы установления порогов острого (Limac) и хронического (Limcr) действия ядов сходны, но имеются и различия. Общее заключается в том, что, исходя из критериев пороговости, при установлении Limac однократно, а при установлении Limcr повторно (в опытах на животных - в течение нескольких месяцев), применяя разные дозы и концентрации изучаемого вещества, определяют функциональное состояние и морфологические изменения в органах и тканях, устанавливая таким образом действующие и пороговые величины.

Различия состоят в следующем. При определении порогов острого действия обычно используют интегральные (общие, суммарные) показатели состояния организма,          (например, динамику массы и температуры тела, показатели функционального состояния нервной системы, мышечной работоспособности). В некоторых случаях, если вещество оказывает раздражающее действие, определяют пороговую концентрацию по этому признаку, и не только на животных, но и на людях. Если известны механизмы токсического действия, могут быть использованы и специфические показатели токсического действия вещества, (например, определение активности фермента холинэстеразы при действии фосфорорганических веществ).

Установлению порога хронического действия предшествует всестороннее изучение действия вещества на организм, выявление наиболее чувствительных к нему органов и систем, функциональных и морфологических изменений в них. Особое внимание при этом обращается не только на общие ответные реакции организма, но и на показатели, которые отражают специфический характер действия изучаемого соединения.

Определение порогов токсического действия важно для установления зоны острого и хронического токсического действия, что существенно для оценки опасности промышленного яда.

Зона острого действия:

 

показывает размах концентраций, оказывающих действие на организм при однократном поступлении - от начальных до крайних форм влияния.

Зона хронического действия:

 

показывает, насколько велик разрыв между дозами и концентрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при однократном и при длительном поступлении в организм (рис. 2).

img096

Рисунок 2. Параметры токсикометрии – токсичности и опасности

(по И. В. Саноцкому и И. П. Улановой).

 

CL50 – среднесмертельная концентрация; Limac – порог острого действия; Limsp - порог специфического действия; Limch - порог хронического действия; ПДК – предельно допустимая концентрация; Zac, Zsp и Zch - зоны острого, специфического и хронического действия; Ks - коэффициент запаса.

Чем меньше зона острого действия, тем опаснее вещество, так как даже небольшое повышение концентрации, начиная от пороговой, уже может вызвать крайние формы влияния на организм, т. е. смерть. Следовательно, такое вещество опасно с точки зрения возможности развития тяжелых форм отравления. В отношение зоны хронического действия - наоборот: чем она шире, тем опасность больше, так как концентрации, оказывающие хроническое действие, значительно меньше вызывающих острое отравление. Хроническое отравление при действии такого вещества развивается скрыто, так как происходит постепенное накопление самого вещества или токсического эффекта (материальная или функциональная кумуляция).

Токсический эффект зависит не только от дозы и концентрации вещества: имеют значение также время (продолжительность) и периодичность воздействия ядов. В отношении многих веществ, поступающих в организм через дыхательные пути, установлено, что сила токсического действия (W) находится в прямой зависимости от концентрации (с) и времени (t) воздействия: W=с·t.

Эта закономерность в большинстве случаев отражает зависимость эффекта от дозы, так как чем больше концентрация яда в воздухе и продолжительнее время действия, тем больше вещества поступает в организм.

Для некоторых ядов, (фосген, сероводород, сернистый газ) токсический эффект существенно зависит от фактора времени. Это так называемые хроноконцентрационные яды (от chronic – длительный и concentration – концентрация). К ним относятся также многие яды, нарушающие обмен веществ - блокирующие ферментные системы, а также вещества, которые медленно насыщают организм, например ароматические углеводороды.

Другую группу составляют концентрационные яды - вещества, при воздействии которых токсический эффект от времени почти не зависят (цианистый водород, летучие наркотики и др.) и определяется главным образом концентрацией вещества.

При ингаляционном поступлении ядов в организм концентрации их в воздухе нередко колеблются и иногда могут падать до нуля. На производстве основной причиной этого является наличие разных стадий технологии - заполнение емкостей исходными продуктами, подогрев, подъем давления в аппаратах, перекачивание промежуточных соединений на последующие этапы и т. п., при которых, естественно, изменяются и условия выделения ядов, и их количества. Поэтому в промышленной токсикологии различают несколько видов воздействия ядов на работающих:

·        непрерывное, когда концентрация яда в воздухе практически постоянна;

·        интермиттирующее(от intermittent – периодический, прерывистый), когда концентрация яда во время воздействия его волнообразно колеблется.

Частным случаем интермиттирующего действия является прерывистое действие, когда периоды вдыхания яда чередуются с интервалами вдыхания чистого воздуха.

Как установлено в отношении многих ядов (окислы азота, окись углерода, углеводороды), интермиттирующее действие дает более выраженный токсический эффект, чем непрерывное, что, по-видимому, обусловлено нарушением быстрого привыкания при колебании содержания яда в артериальной крови.