1.2. Гигиеническое нормирование вредных веществ

Активность химических соединений определяется их структурой, физическими и химическими свойствами, особенностями механизма действия, химизмом взаимодействия вредных веществ. Но главное, активность химических соединений определяется дозой (концентрацией) и длительностью влияния на организм.

Понятие «вредные вещества» нередко отождествляется с понятиями «токсические вещества» и «яды» независимо от наличия в них других свойств. Определение понятия «яд» встречает известные трудности. Крупнейший ученый эпохи Ренессанса Парацельс (1493-1541), впервые поставивший на научную основу проблему токсического действия химических веществ, писал: «Что является и что не является ядом? Все вещества являются ядами, и не бывает вещества без ядовитости. Только доза определяет ядовитость». Таким образом, крупнейший врач древности подвел итог предшествующего опыта человечества, длительно контактирующего с токсическими факторами среды.

Действительно, одно и то же вредное вещество вызывает неодинаковый эффект, становясь ядом лишь при известных условиях. Для огромного числа веществ типично токсическое действие в высоких дозах, но они относительно безвредны в низких. Например, без кислорода, как известно, невозможна жизнь. Тем не менее, при высоком парциальном давлении во вдыхаемом воздухе кислород обладает мощным пульмонотоксическим действием. Микроэлементы – железо, медь, магний, марганец, кобальт, кадмий и другие – являются жизненно необходимыми. При недостаточном поступлении с пищей развивается их дефицит в организме, что отражается, в частности, на активности целого ряда ферментов. В больших дозах металлы проявляют сильное токсическое действие.

Современная токсикологическая наука под токсичностью вещества понимает имманентную, т.е. внутренне присущую химическому веществу способность оказывать вредное действие, которое проявляется только при взаимодействии вещества с живым организмом. При этом из всех видов живых организмов имеется в виду исключительно человек в силу его социального статуса.

Степень токсичности вредных веществ характеризуется следующим показателями.

Предел переносимости – это максимальная концентрация, которую человек может выдержать определeнное время без устойчивого поражения. На практике в качестве предела переносимости используется предельно допустимая концентрация (ПДК).

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – такая концентрация вещества в атмосфере, воде, почве, продуктах питания, воздействие которой не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки настоящего и последующих поколений.

По статистике взрослый человек находится на свежем воздухе лишь около полутора часов в сутки. Остальное время он проводит в транспорте, жилых, общественных зданиях, на производстве и т.д. Поэтому для оценки степени токсичности вредных веществ целесообразно использовать ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК_рз) – гигиенический норматив, использующийся при проектировании производственных зданий, технологических процессов, оборудования, вентиляции, для контроля за качеством производственной среды и профилактики неблагоприятного воздействия на здоровье работающих. ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны – концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч и не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должны вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих (ГН 2.2.5.686-98).

Для предотвращения неблагоприятного воздействия загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения и устанавливают обязательные гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест.

Предотвращение появления запахов, раздражающего действия и рефлекторных реакций у населения, а также острого влияния атмосферных загрязнений на здоровье в период кратковременных подъемов концентраций обеспечивается соблюдением максимальных разовых ПДК (ПДК_мр) (СанПиН 2.1.6.1032-01).

Предотвращение неблагоприятного влияния на здоровье населения при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм обеспечивается соблюдением среднесуточных ПДК (ПДК_сс) (СанПиН 2.1.6.1032-01).

Величины ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе выражаются в мг/м³.

В том случае, если ПДК для вещества невозможно установить, то о степени его воздействия на окружающую среду и организм человека судят по ориентировочно безопасному уровню воздействия (ОБУВ) (мг/м³).

ОБУВ бывает двух видов:

• ориентировочный безопасный уровень воздействия в атмосферном воздухе населенных мест – это расчетный норматив со сроком действия 3 года, определяемый как концентрация, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.

• ориентировочный безопасный уровень воздействия в воздухе рабочей зоны – это расчетный норматив со сроком действия 2 года, определяемый как концентрация, которая при работе не более 41 часа в неделю в течение всего рабочего стажа не должна вызвать заболеваний или отклонений состояния здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующего поколения, обнаруживаемых современными методами исследования.

Для предотвращения неблагоприятного воздействия загрязнения водных объектов установлены гигиенические нормативы (ГН 2.1.5.1315-03 (с изменениями на 16 сентября 2013 года)) предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) (мг/л) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования. Установленные нормативы распространяются на воду подземных и поверхностных водоисточников, используемых для централизованного и нецентрализованного водоснабжения населения, для рекреационного и культурно-бытового водопользования, а также питьевую воду и воду в системах горячего водоснабжения.

Согласно ст. 35 Водного Кодекса Российской Федерации от 03.06.2006 №74-ФЗ (с изменениями и дополнениями, вступившими в силу с 01.01.2016) содержание поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем требованиям законодательства, обеспечивается путем установления и соблюдения нормативов допустимого воздействия на водные объекты (НДВ).

Нормативы допустимого воздействия (НДВ) на водные объекты (мг/л) – это допустимое совокупное воздействие всех источников, расположенных в пределах речного бассейна или его части, на водный объект или его часть. НДВ разрабатываются и утверждаются по водному объекту или его участку в соответствии с гидрографическим и/или водохозяйственным районированием на основании предельно допустимых концентраций химических веществ, радиоактивных веществ, микроорганизмов и других показателей качества воды в водных объектах в целях поддержания поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем требованиям законодательства.

Согласно СанПиН 2.1.7.1287-03 устанавливаются требования к качеству почв населенных мест и сельскохозяйственных угодий, обуславливающие соблюдение гигиенических нормативов при размещении, проектировании, строительстве, реконструкции (техническом перевооружении) и эксплуатации объектов различного назначения, в том числе и тех, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на состояние почв. В качестве гигиенических нормативов используются предельно допустимые концентрации (ПДК) (мг/кг) или ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических загрязнений почв. Ориентировочная допустимая концентрация – гигиенический норматив, характеризующий ориентировочную допустимую концентрацию вещества в почве (мг/кг).

Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДК_пр) (мг/кг) – это концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека. Санитарно-гигиеническое нормирование загрязненности пищевых продуктов касается, главным образом, пестицидов, а также тяжелых металлов и некоторых анионов (например, нитратов).

Однако воздействие вредного вещества на уровне ПДК не исключает нарушение состояния здоровья у лиц с повышенной чувствительностью.

Особое значение имеет проблема оценки сравнительной токсичности при комплексном воздействии вредных веществ, поступающих в организм с водой, пищей и воздухом. Высокая актуальность этой проблемы очевидна – одновременное загрязнение различными ксенобиотиками ¹нескольких объектов окружающей среды в одном пункте не является редкостью. Количественным критерием безопасности в этих условиях может служить допустимая суточная доза. Допустимая суточная доза (ДСД) (мг/кг массы тела) – это максимальная безвредная доза вещества, которая при ежедневном раздельном или комплексном поступлении в организм человека и живых организмов в течение всей жизни не должна оказывать прямого или опосредованного влияния на здоровье в настоящем или последующих поколениях.

Работа по гигиеническому нормированию проводится в строго определенной последовательности, связанной с выполнением соответствующих этапов исследований.

Для химических веществ первым этапом исследований является аналитический этап, который включает в себя оценку физико-химических свойств вредного вещества (данные о структуре химического вещества, температуре плавления, точке кипения, растворимости в воде, в других растворителях). Вторым обязательным этапом гигиенических исследований при установлении ПДК является токсикометрия, т. е. определение основных параметров токсичности.

Эксперименты по выявлению порогов действия химических веществ ставятся на лабораторных животных. Токсикометрия включает проведение исследований по определению параметров острой, подострой и хронической токсичности. Наиболее полную информацию, как правило, дает хронический эксперимент.

Главной и основной задачей острого опыта является определение среднесмертельных доз (LD50). Постановка острых опытов позволяет оценить степень опасности химических веществ, характер направленности действия, уязвимость тех или иных систем и функций организма, изучения клиники интоксикации, установления кумулятивности вещества.

Подострый эксперимент проводится с целью выбора доз для хронического эксперимента, определения кумулятивности вещества. В подостром эксперименте испытывается большой набор токсикологических тестов, оценивающих воздействие химического вещества на сердечно-сосудистую систему, нервную систему, желудочно-кишечный тракт, выделительную системы и иные функции и системы организма.

Хронический эксперимент проводится для установления пороговой концентрации вещества. Пороговая концентрация – это наименьшее количество вещества, которое при попадании в организм человека может вызвать ощутимый физиологический эффект. В этом случае пораженные ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность. По результатам хронического санитарно-токсикологического эксперимента для веществ, прежде всего обладающих выраженным токсическим действием, устанавливаются ПДК.

Эксперименты на животных позволяют прогнозировать токсическое действие химического вещества на человека.

Токсическая доза является количественной оценкой токсичности вредных веществ. Различают смертельные и пороговые токсические дозы.

Пороговая токсическая доза (PD) – это такое количество вещества, которое при попадании в организм вызывает начальные признаки поражения с определенной вероятностью. В практике более широкое применение находит средняя пороговая токсическая доза (PD50), которая вызывает начальные признаки поражения у 50% людей, пораженных токсичным веществом.

Смертельная токсическая доза (LD) – это такое количество вещества, которое при попадании в организм вызывает смертельный исход с определенной вероятностью. Токсическая доза, вызывающая гибель 100% пораженных, называется абсолютной смертельной токсическая дозой (LD100), а токсическая доза, вызывающая гибель 50% пораженных, называется средней смертельной токсической дозой (LD50).

Средняя смертельная доза при введении в желудок (мг/кг) – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок (ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ).

Средняя смертельная концентрация в воздухе (мг/м³) – концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух-, четырехчасовом ингаляционном воздействии (ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ).

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу (мг/кг) – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу (ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ).

Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) –отношение максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20°С к средней смертельной концентрации вещества для мышей (ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ).

Зона острого действия – отношение средней смертельной концентрации вредного вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций (ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ).

Зона хронического действия – отношение минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа, пять раз в неделю на протяжении не менее четырех месяцев (ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ).