Основы экотоксикологии

Классификация веществ по степени их вредности

Большое значение для профилактики отравлений имеет практическая классификация токсических веществ. По цели применения различают:

1. Промышленные яды, используемые в промышленной среде: органические растворители (дихлорэтан), топливо (метан, пропан, бутан), красители (анилин), хладагенты (фреон), химические реагенты (метиловый спирт), пластификаторы и много другое.
2. Ядохимикаты, применяемые для борьбы с сорняками и вредителями с.-х. культур.
3. Лекарственные средства, имеющие свою фармакологическую классификацию.
4. Бытовые химикалии, используемые в быту: пищевые добавки (уксусная кислота); средства санитарии, личной гигиены и косметики; средства ухода за одеждой, мебелью, автомобилем и т.д.
5. Биологические растительные и животные яды, содержащиеся в различных растениях и грибах (аконит, цикута, белена и др.), животных и насекомых (змеи, пчелы, скорпионы и др.) и вызывающие отравления при попадании в организм человека.
6. Боевые отравляющие вещества (БОВ), применяемые в качестве токсического оружия для массового уничтожения людей (зарин, иприт, фосген и др.).

Лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) включает три характеристики загрязняющего вещества: относительная токсичность вещества, способность к аккумуляции, устойчивость.

1. Относительная токсичность вещества определяется как летальная концентрация вещества, приводящая к гибели 50% особей (ЛК50) за определенный период воздействия (96—120 час). По этому показателю выделяются шесть групп веществ (табл. 1).

Таблица 1

 Классификация веществ по  показателю относительной токсичности

 

Груп-па	Токсичность	ЛК50 за 96-120 час, мг/л	ПДК,  мл/л	ЛК50/ПДК
1	Особо высокая	<0,01	<0,0001	>100
2	Высокая	1,0 – 0,001	0,01 – 0,0001	100
3	Средняя	10 – 1,0	0,1 – 0,01	>50
4	Умеренная	100 – 10	10 – 1,0	>10
5	Малая	1000 – 100	200 – 10	>5
6	Очень малая	>1000	>200	≤5

 

2. Способность к аккумуляции характеризуется коэффициентом аккумуляции (КАК) – отношением концентрации вредного вещества в объекте или живом организме к концентрации этого же вещества в среде или в пище в равновесном состоянии (табл. 2).

Таблица 2

Классификация веществ по способности к аккумуляции

 

Группа	Аккумуляция	КАК = Концентрация вещества в организме ∕ Концентрация вещества в среде
1	Сверхвысокая	>1000
2	Выраженная (высокая)	1000 – 201
3	Умеренная	200 – 51
4	Слабовыраженная	50 – 1,1
5	Отсутствует	1,0 и  <

 

 

3. Устойчивость к распаду – характеризуется временем снижения концентрации вещества в 20 раз — τ95, сутки (табл. 3).

Таблица 3

Классификация веществ по устойчивости к распаду

 

Группа	Стабильность	τ95, сутки
		t = 15ºC	t = 10ºC
1	Малая	>10	До 20
2	Умеренная	11 – 20	20 – 30
3	Средняя	21 – 110	31 – 190
4	Высокая	111 – 340	191 – 560
5	Очень высокая	341 – 690	561 – 1100
6	Сверхвысокая	>690	>1100

 

 

На основании степени токсичности загрязнителя, его аккумулятивности и стабильности выделяются четыре класса опасности (табл. 4).

Таблица 4

Классы опасности загрязняющих веществ

 

Класс опасности	Название класса	Основные показатели
1-й класс (1к)	Чрезвычайно опасные, особо опасные вещества (ООВ)	Ксенобиотики. ПДК < 10-5 мг/л; КАК >200; τ95 > 180 сут.
2-й класс (2к)	Высокоопасные вещества (ОВ)	Ксенобиотики, Pb, As, CCl4, CHCl3. ПДК = 10-4 – 10-5 мг/л; КАК = 1,1 –50; τ95 = 59 – 10 сут.
3-й класс (3к)	Опасные вещества	Ксенобиотики  и природные вещества H2S,S2-. ПДК = 10-3 – 10-4 мг/л; КАК = 50 – 200; τ95 = 60 – 180 сут.
4-й класс (4к)	Умеренно опасные вещества	В основном природные вещества ПДК > 0,01 мг/л;τ95 10 сут.

 

Количество вредных веществ и соединений, изготавливаемых человеком или являющихся побочными продуктами производства, постоянно растет. В список загрязнителей ежегодно попадают все более токсичные соединения. К их числу относят ионы тяжелых металлов — ртути, свинца, хрома (VI), кадмия, меди, никеля, цинка. Эти ионы, попадая в открытые водоемы, почву через пищевые цепи, попадают в пищу человека, вызывают отравления с серьезными последствиями. Выбросы в окружающую среду отходов производства, в которых содержатся ионы тяжелых металлов, оксиды азота и серы, бенз(а)пирен, диоксины и др., отрицательно влияют на здоровье людей. Основными источниками загрязнения окружающей среды являются следующие отрасли (табл. 5): энергетика (до 57%), металлургия, транспорт, угле- и нефтепереработка, сельское хозяйство.

Таблица 5

Основные источники загрязнения окружающей среды

Отрасль	Основные загрязнители биосферы
Энергетика (до 57%)	CO2, SO2, NOx, зола
Металлургия, в частности гальванотехника	Отходящие газы, соединения тяжелых металлов, сульфаты, масла, шлаки, кислоты, щелочи, зола
Транспорт, в частности автомобильный	CO2, CO, NOx, Pb
Угле- и нефтепереработка	Нефть, попутный газ
Сельское хозяйство	Минеральные удобрения, ядохимикаты, навоз, аммиак, пестициды

 

Увеличение производства электроэнергии происходит главным образом (75 – 82%) за счет сжигания органического топлива - нефти, газа, угля. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в промышленной практике используется более 500 тыс. химических веществ, из которых 40 тыс. - вредных, а 12 тыс. - токсичных. В настоящее время в биосфере зарегистрировано около 2 млн химических веществ, ежегодно к ним прибавляются 250 тыс. новых, из которых 500 используются в производстве лекарств, пищевых добавок, пестицидов.

ЛЕКЦИЯ 5

Загрязнение атмосферы

План:

1. Типы и виды загрязнений  атмосферы.

2. Отрицательное воздействие основных  загрязнителей воздуха.

3. Кислотные дожди.

4. Парниковый эффект.

5. Нарушение озонового слоя.

 

Наиболее массированному воздействию вредных веществ в результате хозяйственной деятельности человека подвергается воздушная среда. Различают естественное и искусственное загрязнение атмосферы.

Естественное загрязнение. В атмосфере постоянно находится некоторое количество пыли, которая образуется в результате естественных явлений, происходящих в природе: выветривание и разрушение горных пород; извержение вулканов, лесные и торфяные пожары, испарения с поверхности морей и океанов (неорганическая пыль). Естественные органические загрязнения представлены аэропланктоном - организмами, живущими в атмосфере (бактерии, споры грибов, пыльца растений и др.) и продуктами гниения, брожения и разложения растений и животных. К естественным загрязнителям относится и космическая пыль, которая образуется из остатков сгоревших материалов при их прохождении в атмосфере.

Искусственное загрязнение. В атмосферу попадают вещества техногенного и антропогенного происхождения.

Основными отраслями деятельности человека, приводящими к загрязнению атмосферы, являются металлургическая, энергетическая, химическая промышленности. В среднем загрязнителей поступает: от автотранспорта - 60%, от промышленности - 17%, от энергетики - 14%, от отопления и уничтожения отходов - 9%.

Выбросы промышленных предприятий представлены,  двумя группами. В одну из них входят неорганизованные  выбросы, которые происходят вследствие неплотностей в аппаратуре и коммуникациях, неумелой транспортировки :и неправильного хранения сырья и материалов и т. д. К числу неорганизованных выбросов следует отнести выбросы от автотранспорта. К другой группе относят организованные выбросы - дымовые трубы, вентиляционные системы и пр.

Воздух загрязняется различными газами (среди которых наиболее широко распространены оксид углерода, диоксид серы, диоксид и оксид азота), парами углеводородов, кислот, металлов (например, ртути) и разнообразной пылью, имеющей органическое и неорганическое происхождение.

В воздухе пыль находится во взвешенном состоянии (аэрозоль). Осаждаясь на различных поверхностях, она принимает состояние аэрогеля. Сильные потоки воздуха, в частности сквозняк и ветер, способны вновь привести ее во взвешенное состояние. Происходит повторное вспыление.

Пары имеют свойство конденсироваться и осаждаться на поверхностях. В некоторых случаях конденсат ртути при повышении температуры вновь испаряется, превращаясь в аэрозоль и загрязняя воздушную среду.

При соприкосновении нескольких вредных веществ, содержащихся в воздухе, с твердыми телами и жидкостями происходит их сорбция (поглощение), степень и интенсивность которой зависят от свойств соприкасающихся веществ.

Уровень загрязнения атмосферы определяется массой и вредностью загрязнителей, поступающих в воздух; объемом пространства, в котором они рассеиваются; механизмами удаления загрязнителей из воздуха.

Основные загрязнители воздуха делятся на первичные и вторичные.

Первичные: взвеси, аэрозоли (дым, туман, смог и т. д.); углеводороды и другие летучие органические вещества; угарный газ СО; оксиды азота NOx; сернистый газ SO2; свинец и другие тяжелые металлы.

Вторичные: озон О3; в присутствии углеводородов и оксидов азота и под действием солнечного света происходит реакция образования озона; кислоты H2SO4, HNO3.

Содержание вредных веществ в воздухе определяется их концентрацией, выражаемой в миллиграммах на 1 м3 воздуха (мг/м3). Максимальная концентрация вредных веществ, не оказывающая вредного влияния на здоровье человека, называется предельно допустимой концентрацией (ПДК). Определяют ее врачи-гигиенисты на основе данных экспериментальных исследований над подопытными животными и наблюдения за состоянием здоровья людей, находящихся под воздействием вредных веществ.

В России по многим вредным веществам установлены более жесткие, более низкие ПДК, чем в других развитых странах. Однако в последние годы по некоторым вредным веществам наблюдается сближение нормируемых ПДК.

ПДК для атмосферного воздуха населенных мест, которым круглосуточно дышат все люди, в том числе и больные, значительно ниже, чем ПДК для воздуха рабочей зоны, где может находиться только здоровый человек не более 8 ч в день. Некоторые вредные вещества, находящиеся в воздухе рабочей зоны, наносят вред человеку не только при вдыхании воздуха, но и при соприкосновении с кожным покровом. Для атмосферного воздуха населенных мест нормируются максимальная разовая и среднесуточная ПДК.

В случае, когда в воздухе одновременно находится несколько вредных веществ, ПДК устанавливают с учетом того, что некоторые из них оказывают взаимоусиливающее действие: ацетон и фенол; ацетальдегид и винилацетат; валериановая, капроновая и масляная кислоты; озон, диоксид азота и формальдегид; диоксид серы и фенол; диоксид серы и диоксид азота; диоксид серы и фтористый водород; диоксид серы и аэрозоль серной кислоты; сероводород и динил; диоксид серы и сероводород; изопропилбензол и гидропероксид изопропилбензола; фурфурол, метанол и этанол; циклогексан и бензол; сильные минеральные кислоты (серная, соляная и азотная); этилен, пропилен, бутилен и амилен; уксусная кислота и уксусный ангидрид; ацетон и ацетофенон; бензол и ацетофенон; фенол и ацетофенон; серный и сернистый ангидриды, аммиак, оксиды азота.