А.А. Касьяненко
Современные методы оценки рисков в экологии
Учебное пособие. – М.: Изд-во РУДН 2008. – 271 с.

Глава 3. Качество окружающей среды

3.2. Токсикологические основы нормирования загрязнений окружающей среды

3.2.1. Оценка неканцерогенной опасности и риска по предельно допустимым концентрациям

Токсикация нашей планеты является одной из медленно развивающихся катастроф (Пурмаль А.П., 2003). Токсичны многие вещества и органические и неорганические.

Количественно охарактеризовать токсичность веществ – задача весьма сложная. Токсичность всегда определяют в группе животных, отдельные особи которых обладают различной чувствительностью. При достаточном количестве животных определяют две характеристики  токсичности LD₅₀ и LD₁₀₀. Суть этих характеристик поясняет
рис. 3.2.

Приводящую к смертельному исходу токсикацию называют острой токсичностью.

Рис. 3.2.Количественная иллюстрация меры токсичности веществ: летальная доза LD₁₀₀

 и полулетальная доза . LD₅₀. (Пурмаль А.П., 2003).

Острая токсичность является наиболее определённой и легко измеримой и обычно определяется как LD₅₀ – «летальная доза 50 %». Это доза, выраженная в мг токсиканта на кг веса тела, которая приводит к смерти в течение 24 часов 50 % особей, подвергшихся однократному воздействию токсиканта оральным или дермальным путём. LD₅₀ обычно определяется экспериментально на животных – мышах или крысах.

Острая токсичность для газов обозначается как LC₅₀ и представляет такую концентрацию токсиканта в воздухе, которая является летальной для 50 % подопытных животных, которые вдыхали эту смесь в течение определённого времени, обычно 4 часа.

В некоторых случаях, химические вещества могут иметь очень низкую острую токсичность, но могут провоцировать рак (например, ПХВ), врождённые дефекты (талидомин), или экологические эффекты (ДДТ). Длительная экспозиция таких веществ даже в относительно малых концентрациях может привести к специфическим заболеваниям отдельных органов или раку. Следовательно, химические вещества могут быть также классифицированы по их субхронической или хронической токсичности, канцерогенности, или токсичности для репродуктивной системы и периода эмбрионального развития. В этом случае используют обычно данные экспериментов на животных и иногда эпидемиологические данные.

На основании этих определений в большинстве стран принято классифицировать все токсичные вещества на 6 классов: практически не токсичные, слегка токсичные, мало токсичные, сильно токсичные, чрезвычайно токсичные и супертоксичные, см. табл. 3.3.

Таблица 3.3

Токсические характеристики химических веществ

В России по токсичности и степени воздействия на организм вредные вещества разделены на 4 класса (ГОСТ 12.1.007-76). Наиболее вредные вещества относят к первому классу, наименее вредные – к четвёртому

I – вещества чрезвычайно опасные;

II– вещества высокоопасные;

III– вещества умеренно опасные;

IV – вещества малоопасные.

Ниже приведены примеры неорганических и органических веществ, загрязняющих воздушную среду и водоёмы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (Голдовская  Л.Ф., 2005).

I класс – чрезвычайно опасные вещества (ртуть, бериллий, фосфор; бенз(а)пирен, тетраэтилсвинец, диэтилртуть, пентахлорбифенил и др.);

II класс – высокоопасные вещества (кадмий, мышьяк, свинец, барий, бром, алюминий, бор, цианиды, родениды, нитраты; дифеил (фенилбензол), алкиланилин, ампициллин, бензилпенициллин, винилхлорид, формальдегид, анилин, циклогексан, пиридин, бензол, метанол и др.);

III класс – опасные вещества (хром, ванадий, железо, медь, цинк, сульфиды, аммиак, нитраты; дифениламин, белково-витаминный концентрат (БВК), бензин, стирол, бутилен, этилен, ацетон и др.);

IV класс – умеренно опасные вещества (фосфат кальция, хлориды, сульфаты; метилмеркаптан, фенол, гексахлорэтан, керосин, нафталин, толуол, олефинсульфонаты, карбоновые кислоты, алкинсульфонаты, нефть и др.).

Но, если речь идёт о канцерогенах (например, ПХВ или тяжёлых металлах), то они могут встречаться и среди легко токсичных и практически не токсичных веществ.

Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в табл. 3.4.

 Таблица 3.4

Токсические характеристики химических веществ

В 1964 г. ВОЗ рекомендовала четыре уровня опасности загрязнения воздуха: отсутствие влияния на человека, раздражение, хронические заболевания и острые заболевания (Берлянд М.Е., 1985).

С увеличением дозы число индивидуумов с тем же самым эффектом в изменении здоровья увеличивается. Для не канцерогенных веществ пороговая доза определена как уровень не обнаруживаемого вредного эффекта. Это означает, что экспозиция химического вещества в дозе меньше пороговой не вызывает в организме отрицательных эффектов.

Эти зависимости называют «доза-ответ», «доза-эффект» или «экспозиция-ответ».

Зависимость «доза – ответ» – корреляция между уровнем экспозиции (дозой) и долей экспонированной популяции, у которой развился специфический эффект.

Зависимость «доза – эффект» – связь между дозой и степенью выраженности эффекта в экспонированной популяции.

Зависимость «экспозиция – ответ» – связь между воздействующей дозой (концентрацией), режимом, продолжительностью воздействия и степенью выраженности, распространенности изучаемого вредного эффекта в экспонируемой популяции.

Для каждого химического вещества существует зависимость доза-отклик для каждого вида токсикологического эффекта (см. рис. 3.3.).

Приведённые зависимости характеризуют летальную дозу, введённую в организм одномоментно. При получении дозы меньшей летальной меняется характер соматических реакций. При этом характер самих зависимостей остаётся одним и тем же, а болезненное состояние организма постепенно проходит. С мочой, фекалиями, потом, выдыхаемым воздухом токсины и продукты их превращений выводятся из организма. Это свойство организма в отношении токсинов характеризуется временем полувыведения t_0,5. Для разных токсинов t_0,5 составляет от нескольких часов до нескольких десятков лет.

Если концентрация токсина в организме достигает величины LD₁₀₀, организм погибает. Если же концентрация токсина в организме  мала, то будут наблюдаться различного рода отклонения от нормы: физиологические, биохимические, поведенческие/

При оценке риска, обусловленного химическим загрязнением окружающей среды, чаще всего используют атрибутивный (добавочный) или дополнительный риск.

Принцип определения ПДК и референтных концентраций показан на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Установление референтного уровня воздействия на основе пороговой

или не действующей дозы (Руководство…, 2004)

При оценке риска развития неканцерогенных эффектов исходят из предположения о наличии порога вредного действия, ниже которого вредные эффекты не развиваются.