Экспериментальные методы нормирования химических веществ в атмосфере

Во многих странах для установления стандарта учитываются главным образом эпидемиологические данные о влиянии загрязнений атмосферного воздуха на здоровье населения. В нашей стране используется эксперимен­тальный подход.

На первом этапе эксперимента изучаются пороговые концентрации реф­лекторного действия - порог запаха, и в некоторых случаях, порог раздра­жающего действия. Эти исследования проводятся с добровольцами на специ­альных установках, обеспечивающих подачу в зону дыхания строго дозируе­мых концентраций химических соединений. В результате статистической об­работки полученных материалов устанавливается пороговая величина. Эти материалы затем используются для обоснования ПДКм.р.

На втором этапе исследования изучается резорбтивное действие соедине­ний в условиях длительных экспозиций на подопытных животных (обычно беспородных половозрелых белых крысах обоего пола). Хронический экспери­мент в специальных затравочных камерах длится не менее 4 месяцев. Если в эксперименте для обоснования ПДКр.з. животные могут находится в камерах лишь ограниченное время (4 ч в сутки), то при моделировании воздействия ат­мосферных загрязнений животные должны находиться в камерах круглосуточ­но. Поэтому в камерах необходимо соблюдать более жесткие санитарные усло­вия (устойчивый вентиляционный режим, осуществлять уборку и т. п.).

Важным моментом является выбор исследуемых концентраций. Обычно выбирают три концентрации: первая - на уровне порога запаха, вторая - в 3-5 раз выше и третья - в 3-5 раз ниже. Если исследуемое вещество не об­ладает запахом, то концентрации для токсикологического эксперимента рас­считывают по формулам, опирающимся на регламентируемые гигиениче­ские, токсикометрические показатели или на физико-химические параметры и особенности структуры вещества.

При проведении эксперимента производится отбор тестов, адекватных механизму действия изучаемого соединения, а также интегральных тестов, характеризующих проявление защитно-приспособительных реакций.

ПДК атмосферных загрязнений устанавливается по лимитирующему по­казателю - по уровню концентрации, который оказался наименьшим при ис­пользовании различных тестов. В качестве пороговых принимаются концен­трации, которые вызывают ощущение запаха, раздражающее действие, спе­цифические проявления или какие-либо другие реакции, которые могут рас­сматриваться как защитно-приспособительные. Большое внимание уделяется возможности появления отдаленных последствий (эмбриотропного, гонадо­тропного, канцерогенного, мутагенного и др.).

Значительное распространение получают сейчас методы экспрессного регламентирования атмосферных загрязнений. В одномесячном эксперимен­те получаются кривые зависимости «концентрация - время», которые экст­раполируются на логарифмической сетке до точки, соответствующей 2880 ч, т. е. четырехмесячному хроническому эксперименту. Таким образом, время эксперимента уменьшается в 4 раза. Постоянной величиной здесь является эффект, а переменными - концентрация и время. При определении эффекта принимается первое статистически достоверное изменение биологических показателей у лабораторных животных. Животные подвергаются непрерыв­ному воздействию 4-5 различных концентраций, причем наивысшая из них должна дать достоверные изменения уже в первые часы исследований. Наи­большая концентрация выбирается, как правило, на уровне порога острого действия или соответствует (0,5-0,1)ЛК50.

При проведении эксперимента с ранее не изученными веществами под­бор максимальных концентраций производится по аналогии с подобными по химической структуре веществами.

Этот метод позволяет прогнозировать последующие концентрации, эф­фект от действия которых наступит в более отдаленны сроки (сутки, неделя, месяц). Если при применении наивысших концентраций, действие которых может наступить через считанные часы после начала опыта, интервалы меж­ду затравками должны составлять десять минут или даже минуты, то в даль­нейшем, при применении более низких концентраций, эффект от которых ожидается спустя дни или недели, эти интервалы могут быть значительно увеличены.

Для экспрессного регламентирования важен также подбор тестов, наи­более адекватно отражающих токсическое действие изучаемого соединения. Для большей эффективности эксперимента статистическая обработка должна проводиться сразу же после каждого определения биологических показате­лей у каждой данной группы животных. На основе полученных данных оп­ределяется время наступления первого статистически достоверного измене­ния каждого показателя при воздействии каждой концентрации.

Результаты краткосрочного эксперимента анализируются графически на двойной логарифмической сетке, по оси абсцисс которой откладываются значения концентраций, а по оси ординат - время наступления эффектов. Прямые зависимости «концентрация - время», полученные по наиболее дос­товерным тестам, могут иметь различные углы наклона к оси абсцисс (кон­центрациям). Пороговые концентрации устанавливаются по прямым зависи­мости «концентрация-время» путем экстраполяции их на четырехмесячный срок хронического эксперимента. Для установления порога хронического действия, соответствующего классическому хроническому эксперименту, из точки прямой зависимости «концентрация - время», соответствующей 2880 ч, опускают перпендикуляр к оси абсцисс. Точка пересечения перпендикуляра с осью абсцисс будет соответствовать порогу хронического действия. Таким образом могут быть установлены дифференцированные (по времени) значе­ния ПДК, в том числе среднегодовые, соответствующие ПДКс.с.

Экспрессное регламентирование атмосферных загрязнений позволяет установить класс опасности атмосферных загрязнений по хроническому ре­зорбтивному действию. В табл. 3 приведена классификация опасности хими­ческих соединений в зависимости от углов наклона прямых «концентрация - время» или тангенсов этих углов. Класс опасности устанавливается по пря­мой зависимости «концентрация - время», имеющей наибольший наклон к оси абсцисс.

Таблица 3

Классы опасности химических соединений в зависимости от особенностей токсикологического действия

4.