2015-06-04
1304
Экотоксикометрия - раздел экотоксикологии, в рамках которого рассмат-риваются методические приемы позволяющие оценить (перспективно или ретро-спективно) экотоксичность ксенобиотиков.
В основе токсикометрии лежит установление предельно-допустимых концен-траций (ПДК) вредных веществ в различных средах. Эти ПДК составляют юриди-ческую основу санитарного контроля.
Предельно-допустимая концентрация химического соединения во внешней среде(ПДК) – такая концентрация, при взаимодействии которой на организм человека периодически или в течение всей жизни - прямо или опосредованно через экологи-0ческие системы, а также через возможный экономический ущерб – не возникает соматических (телесных) или психических заболеваний (в том числе скрытых и временно компенсированных) или изменений состояния здоровья, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, обнаружи-ваемых современными методами исследования сразу или в отдельные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
|
|
|
Основанием для установления ПДК является концепция пороговости вредного действия веществ.
Порог вредного действия (однократного и хронического) – это минимальная концентрация (доза) вещества в объекте окружающей среды, при воздействии кото-рой в организме (при конкретных условиях поступления вещества и стандартной статистической группе биологических объектов) возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) паталогия. Порог однократного действия обозначается символом Limac, порог хронического действия символом Limch.
Под токсичностью, как мерой несовместимости химического вещества с жиз-нью, понимают величину обратную абсолютному значению средней смертельной дозы (1/LD50) или концентрации (1/CL50). При этом под дозой имеется в виду количество вещества, воздействующее на организм. Доза за единицу времени назы-вается уровнем дозы. Величины средних смертельных доз или концентраций выб-раны потому, что эти величины, соответствующие гибели 50% подопытных объек-тов, наиболее статистически достоверны.
Концентрации воздействующего вещества выражаются обычно в следующих единицах: мг/м3, мг/л, мг/кг, %, в частях на миллион (в англоязычной литературе: ppm – parts permillion).
Дозы выражаются в единицах массы или объема вредного вещества на единицу массы животных (мг/кг, м3/кг).
Обмениваясь веществом и энергией с окружающей средой, организм (и любой биологический объект) представляет собой открытую систему, в которую поступают вещества и из которой вещества выводятся. В этом контексте уместно говорить о величине допустимого поступления (скорости поступления) какого-либо вещества, имея в виду, что эта величина не выводит систему за пределы гомеостаза. Величину допустимого поступления определяют за сутки и за неделю.
|
|
|
Допустимое суточное поступление (acceptable daily intake – ΔDI) – при-емлемая скорость поступления вещества в организм за сутки, часто в условиях про-должающегося воздействия. При введении этого показателя в качестве гигие-нического норматива или осуществлении мониторинга с учетом допустимой скорос-ти поступления в качестве эталонного уровня соответствующий период усреднения данных составляет около суток.
Допустимое поступление за неделю (acceptable weekly intake – ΔWI) – ско-рость поступления вещества в организм, оцененная за период, равный одной неделе, часто в условиях продолжающегося воздействия. При использовании этого показа-теля в качестве гигиенического норматива или осуществлении мониторинга с испо-льзованием его в качестве эталонного уровня, период усреднения данных составляет одну неделю (7 суток).
Допустимые остаточные количества(ДОК) (в англоязычной литературе – maximum permissible levels – MPL, т.е. максимально допустимый уровень – МДУ) – это такие количества веществ в продуктах питания, которые не могут вызвать забо-леваний или отклонений в состоянии здоровья контингентов населения, потре-бляющих эти продукты, или отрицательно влиять на последующие поколения.
Коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО) - это от-ношение концентрации насыщенных паров вещества в воздухе при t0 = +20° С к средней смертельной концентрации вещества для мышей (при 2-х часовой экспо-зиции и 2-х недельном сроке наблюдения).
Опасные химические вещества (ОХВ) в зависимости от величины КВИО делятся на 4 класса химической опасности:
1-й класс (высокоопасные) при КВИО ≥ 300;
2-й класс (опасные) при КВИО = 300…30;
3-й класс (умеренноопасные) при КВИО = 30…3;
4-й класс (малоопасные) при КВИО = ≤ 3;
По характеру действия на человека ОХВ делятся на следующие группы:
а) вещества преимущественно раздражающего действия (например, аммиак);
б) вещества преимущественно прижигающего действия (например, кислоты);
в) вещества преимущественно удушающего действия (например, фосген);
г) вещества преимущественно общетоксического действия (например, серово-дород, акролеин);
д) вещества преимущественно наркотического действия (например, формаль-дегид).
Для установления величины безопасного гигиенического регламента (ПДК) необходимо уменьшение заведомо токсичной концентрации. Это уменьшение харак-теризуется коэффициентом запаса, который устанавливается для каждого вещества с учетом количественных и качественных особенностей его действия и определяется отношением минимально действующей концентрации в хроническом опыте к ПДК.
И. В. Саноцким были сформулированы положения к обоснованию величины коэффициента запаса. Он должен увеличиваться:
а) с увеличением абсолютной токсичности;
б) с увеличением КВИО;
в) с уменьшением зоны острого действия;
г) с увеличением кумулятивных свойств (коэффициент кумуляции, зона хронического действия, зона биологического действия);
д) при значительных различиях в видовой чувствительности подопытных животных;
е) при выраженном кожно-резорбтивном действии (для веществ, находящихся в газовой фазе).
Численно коэффициент запаса обычно принимается не менее 3 и не более 20. При развитии необратимых эффектов коэффициент запаса должен быть увеличен.
Все виды классических количественных токсикологических исследований в полной мере используются для определения экотоксичности ксенобиотиков. Острая токсичность экополлютантов определяется экспериментально на нескольких видах, являющихся представителями различных уровней трофической организации в экосистеме (водоросли, растения, беспозвоночные, рыбы, птицы, млекопитающие). Агентство по защите окружающей среды США требует при определении критериев качества воды, содержащей некий токсикант, определения его токсичности, по крайней мере, на 8 различных видах пресноводных и морских организмов (16 тес-тов).
|
|
|
Неоднократно делались попытки ранжировать виды живых существ по их чув-ствительности к ксенобиотикам. Однако для различных токсикантов соотношение чувствительности к ним живых существ различно. Более того, использование в эко-
токсикологии «стандартных видов» представителей определенных уровней эколо-гической организации, для определения экотоксичности ксенобиотиков, с научной точки зрения, не корректно, поскольку чувствительность животных даже близких видов, порой отличается очень существенно.
Условные данные для оценки токсичности веществ для биоты представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1- Группы токсичности ксенобиотиков для позвоночных животных
| № п/п | LC50 для рыб (мг/л) | LD50 для птиц и мле-копитающих (мг/кг) | Степень токсичности | Пример |
| более 100 | более 5000 | малотоксичные | барий | |
| 10 – 100 | 500 – 5000 | умереннотоксичные | кадмий | |
| 1 – 10 | 50 – 500 | токсичные | дихлорбензол | |
| менее 1 | менее 50 | высокотоксичные | алдрин |
При оценке экотоксичности необходимо учитывать, что хотя практически все вещества могут вызывать острые токсические эффекты, хроническая токсичность выявляется далеко не у каждого соединения. Косвенной величиной, указывающей на степень опасности вещества при его хроническом действии, является соотношение концентраций, вызывающих острые (ЛК50) и хронические (порог токсического действия) эффекты. Если это соотношение менее 10, вещество рассматривается как малоопасное при хроническом воздействии (таблица 5.2).
Таблица 5.2- Острая и хроническая токсичность пестицидов для рыб (условия лаборатории)
| № п/п | Пестицид | ЛК50 (мкг/л) | Степень ток-сичности | Порог дей-ствия* (мкг/л) | Коэффициент опасности |
| эндосульфан | высокая | 4,3 | |||
| хлордекон | высокая | 0,3 | |||
| малатион | токсичен | 8,8 | |||
| карбарил | умеренная |
Примечание:*Пороговая концентрация вещества, по критерию «хроническая токсичность».
|
|
|
При оценке хронической экотоксичности вещества необходимо учитывать сле-дующие обстоятельства:
1. Определение коэффициента опасности является лишь самым первым шагом по определения экотоксического потенциала вещества. В условиях лаборатории пор-оговые концентрации хронического действия токсикантов определяют, оценивая
показатели летальности, роста, репродуктивных способностей группы. Изучение других последствий хронического действия веществ порой может привести к иным числовым характеристикам.
2. Исследования токсичности проводят на животных, пригодных для содержания в условиях лаборатории. Получаемые при этом результаты нельзя рассматривать как абсолютные. Токсиканты могут вызывать хронические эффекты у одних видов, и не вызывать – у других.
3. Взаимодействие токсиканта с биотическими и абиотическими элементами окру-жающей среды может существенно сказаться на его токсичности в естественных ус-ловиях (см. выше). Однако это не подлежит изучению в условиях лаборатории.
