Поражающая токсодоза. Патологии. Действие токсичных веществ на организм человека
Токсичность
Токсичность (греч. Toxikon - яд) является важнейшей характеристикой ОВ и других ядов, определяющей их способность вызывать патологические изменения в организме, которые приводят человека к потере боеспособности (работоспособности) или к гибели.
Количественно токсичность 0В оценивают дозой. Доза вещества, вызывающая определенный токсический эффект, называется токсической дозой (D)
Токсическая доза, вызывающая равные по тяжести поражения, зависит от свойств 0В или яда, пути их проникновения в организм, от вида организма и условий применения 0В или яда.
Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном состоянии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражающий эффект для каждого конкретного вида организма в стационарных условиях зависит только от количества 0В или яда, которое может выражаться в любых массовых единицах. В химии 0В обычно токсодозы выражают в миллиграммах.
Токсические свойства 0В в ядов определяют экспериментальным путем на различных животных, поэтому чаще пользуются понятием удельной токсодозы -- дозы, отнесенной к единице живой массы животного и выражаемой в миллиграммах на килограмм.
Токсичность одного и того же ОВ даже при проникновении в организм одним путем различна для разных видов животных, а для конкретного животного заметно различается в зависимости от способа поступления в организм. Поэтому после численного значения токсодозы в скобках принято указывать вид животного, для которого эта доза определена, и способ введения ОВ или яда. Например запись: «GВ, Dсмерт 0,017 мг/кг (кролики, внутривенно)» означает, что доза вещества GВ 0,017 мг/кг, введенная кролику в вену, вызывает у него смертельный исход.
Различают смертельные, выводящие из строя и пороговые токсодозы,
СМЕРТЕЛЬНАЯ
, или ЛЕТАЛЬНАЯ
, токсодоза LD (L от лат. letalis,
смертельный) - это количество 0В, вызывающее при попадании в организм смертельный исход с определенной вероятностью. Обычно пользуются понятиями абсолютно смертельных токсодоз, вызывающих гибель организма с вероятностью 100% (или гибель 100% пораженных), LD100 и среднесмертельных (медианно-смертельных), или условно смертельных, токсодоз, летальный исход от введения которых наступает у 50% пораженных, LD50.
Выводящая из строя токсодоза ID (I от англ. incapacitate - вывести из строя) - это количество 0В, вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процента пораженных как временно, так и со смертельным исходом. Ее обозначают ID100 или ID50.
ПОРОГОВАЯ ТОКСОДОЗА РD (Р от англ. primary - начальный) - количество 0В, вызывающее начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью или, что то же самое, начальные признаки поражения у определенного процента людей или животных. Пороговые токсодозы обозначают РD100 или РD50.
Цифровые индексы, обозначающие процент пораженных (или вероятность поражения), в принципе могут иметь любое заданное значение. При оценке эффективности отравляющих веществ обычно используют значения LD50 (или соответственно ID50, PD50).
В дозах, меньших LD50, 0В вызывают поражения различной степени тяжести: тяжелые при 0.3 -- 0,5 LD50, средние при 0,2 LD50 и легкие приблизительно при 0,1LD50.
Табличные значения кожно-резорбтивных токсодоз 0В справедливы для бесконечно большой экспозиции, т. е. для случая, когда попавшее на кожу 0В не удаляется c нее и не дегазируется. Реально для проявления того или иного токсического эффекта на поверхности кожи должно оказаться большее количество яда, чем приведенное в таблицах токсичности отравляющих веществ. Это количество и время, в течение которого 0В должно находиться на кожной поверхности при резорбции, помимо токсичности в значительной мере обусловлено скоростью всасывания 0В через кожу. Так, по данным американских специалистов, вещество VХ характеризуется кожно-резорбтивной токсодозой LD50 6 - 7 мг на человека. Чтобы эта доза попала в организм, 200 мг капельно-жидкого VХ должно быть в контакте с кожей в течение примерно, 1 ч или ориентировочно 10 мг - в течение 8 ч. Благодаря защитным свойствам одежды это количество увеличивается и в летнее время для часовой экспозиции составляет около 95 мг.
Сложнее рассчитать токсодозы для 0В, заражающих атмосферу паром или тонкодисперсным аэрозолем и вызывающих поражения человека и животных через органы дыхания. Прежде всего делают допущение, что ингаляционная токсодоза прямо пропорциональна концентрации 0В, С, во вдыхаемом воздухе и времени дыхания t. Кроме того, необходимо учесть интенсивность дыхания V, которая зависит от физической нагрузки и состояния человека или животного. В спокойном состоянии человек делает примерно 16 вдохов в минуту и, следовательно, в среднем поглощает 8 - 10 л/мин воздуха. При средней физической нагрузке (езда на броне танка, марш) потребление воздуха увеличивается до 20 - 30 л/мин, а при тяжелой физической нагрузке (бег, земляные работы) составляет около 60 л/мин.
Таким образом, если человек вдыхает воздух с концентрацией в нем 0В С (мг/л) в течение t (мин) при интенсивности дыхания V (л/мин), то удельная поглощенная доза 0В (количество 0В, попавшее в организм), D (мг/кг) будет равна D=CtV/G.
Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить это выражение. Он сделал допущение, что для людей или конкретного вида животных, находящихся в одинаковых условиях, отношение V/G. Разделив на него обе части уравнения, он получил выражение Т=Сt.
Произведение Сt Ф. Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его за достоянную величину. Это произведение, хотя и не является токсодозой в строгом смысле этого слова, позволяет сравнивать различные 0В по ингаляционной токсичности. Если, например, Сt для иприта 1,5 мг мин/л, а для фосгена 3,2 мг мин/л, то ясно, что при действии через органы дыхания иприт примерно в 2 раза токсичнее фосгена.
При таком подходе не учитывается, конечно, что часть 0В, попавшего в организм с вдыхаемым воздухом, выдыхается обратно, а часть 0В обезвреживается организмом. Не учитывается и ряд других факторов, влияющих на токсичность. Тем не менее произведением Сt до сих пор пользуются для оценки ингаляционной токсичности 0В. Часто его даже неправильно называют токсодозой. Более правильным представляется название относительной токсичности при ингаляции.
Для характеристики смертельной, выводящей из строя и пороговой токсичности О В, поражающих организм через органы дыхания в виде пара или аэрозоля, используют те же буквы и цифровые индексы, что и при токсодозах ОВ кожно- резорбтивного действия Их обозначают соответственно LCt100 и LCt50, Ict100 и Ict50, PCt100 и PCt50.
Относительная токсичность ОВ при ингаляции зависит от физической нагрузки на человека. Для людей, занятых тяжелой физической работой, она будет значительно меньше, чем для людей, находящихся в покое. С увеличением интенсивности дыхания возрастет и быстродействие 0В. Например, для GВ при легочной вентиляции 10 л/мин и 40 л/мин значения LCt50 составляют соответственно около 0,07 мг - мин/л и 0,025 мг - мин/л. Если для вещества CG произведение Сt 3,2 мг. мин/л при интенсивности дыхания 10 л/мин является среднесмертельным, то при легочной вентиляции 40 л/мин - абсолютно смертельным.
Следует заметить, что табличные значения константы Сt справедливы для коротких экспозиций, значительно различающихся, однако для разных отравляющих веществ в зависимости от их физических, физико-химических и химических свойств. Для АС это значение справедливо при времени t, измеряющемся несколькими минутами, для CG уже в пределах одного часа. При вдыхании зараженного воздуха с невысокими концентрациями в нем 0В, но в течение достаточно длительного промежутка, времени значение Сt увеличивается вследствие частичного разложения отравляющего вещества в организме и неполного поглощения его легкими, Например, для АС относительная токсичность при ингаляции LСt50 колеблется от I мг. мин/л для высоких концентраций его в воздухе до 4 мг - мин/л, когда концентраций 0В невелики.
←
Тема №3 Вредные вещества
Учебные вопросы:
Общие понятия и определения
Классификация токсичных веществ
Действие токсичных веществ на организм человека
Характеристики токсичных веществ и защита от них
Литература:
1. Бурый А.З. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие СПбГК, 1997. ч. I – Тема №4.
Общие понятия и определения
Существует целый ряд химических соединений, которые при попадании в организм человека вызывают в нем патологические изменения и приводят к временной потере работоспособности, заболеванию или гибели.
Химические соединения такого рода принято называть токсичными или ядовитыми .
Токсичность (ядовитость) химических соединений характеризуется:
· пороговой концентрацией,
· пределом переносимости
· токсической дозой (токсодозой).
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.
Предел переносимости (ПДК) – это максимальная концентрация, которую человек может выдержать определенное время без устойчивого поражения.
На практике в качестве предела переносимости используется предельно допустимая концентрация (ПДК).
Токсодоза – является количественной оценкой токсичности вредных веществ. Различают смертельные и пороговые токсодозы.
Смертельная токсодоза (LD ) – это такое количество вещества, которое при попадании в организм вызывает смертельный исход с определенной вероятностью.
Поэтому токсодоза, вызывающая гибель 100% пораженных, называется
абсолютной смертельной токсодозой (LD 100 ), а токсодоза, вызывающая гибель 50% пораженных, называется средне смертельной токсодозой (LD 50).
Пороговая токсодоза (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 токсодоза (PD 50), которая вызывает начальные признаки поражения у 50% людей, пораженных токсичным веществом.
По величине пороговой токсодозы определяются внешние границы зоны заражения местности и воздуха.
Для токсичных веществ, поступающих в организм через кожу (кожно-резорбтивный путь), желудочно-кишечный тракт (пероральный путь) или раны (раневой путь), токсодоза определяется количеством вещества в миллиграммах (мг ) или в миллиграммах на килограмм (мг/кг ).
Сложнее рассчитать токсодозы для токсичных веществ, заражающих атмосферу паром или тонкодисперсным аэрозолем, и поступающих в организм через органы дыхания (ингаляционный путь), так как в этом случае необходимо учесть интенсивность дыхания V (л/мин), которая зависит от физической нагрузки и состояния организма, концентрацию вещества в воздухе C (мг/л) и время t (мин), в течение которого человек находится в зоне заражения. В этом случае удельная токсодоза рассчитывается по формуле
где G – масса тела человека, кг.
Для выбора защиты от токсичных веществ необходимо знать их физико-химические характеристики и основные химические свойства.
Определяется количеством граммов вещества, которое растворяется в 100 г растворителя при заданной температуре;
Температура кипения (Т К) – температура равномерного перехода жидкости в пар при постоянном давлении;
Температура плавления (Т ПЛ) – температура равномерного фазного перехода кристаллического вещества в жидкое состояние при постоянном давлении;
Температура замерзания (Т З) – температура, при которой жидкость теряет подвижность;
Вязкость (внутреннее трение) – свойство текучих веществ (жидких или газообразных) оказывать сопротивление собственному течению; вязкость определяет многие свойства токсичных веществ: время существования, впитываемость в материалы, летучесть.
Химические свойства вещества отражают его способность к структурным превращениям под воздействием других химических веществ или энергетических факторов.
Для токсичных веществ наиболее важное значение имеют два химических свойства:
Подверженность термическому разложению, что в большинстве случаев приводит к образованию нетоксичных или малотоксичных соединений;
Способность вступать в химическое взаимодействие с водой (гидролиз): большинство токсичных веществ при обычной температуре устойчивы к действию воды, это позволяет им заражать водоемы и сохранять свое поражающее действие в дождливую погоду.
Обнаружение токсичных веществ во внешней среде и продуктах питания может быть достигнуто одним из методов: органолептическим, биологическим, химическим, физическим и биохимическим.
В промышленности используются разнообразные химические вещества. Значительная их часть представляет серьезную опасность для человека при влиянии через органы дыхания, слизистые оболочки, кожу, желудочно-кишечный тракт.
Опасное химическое вещество (ОХВ) – это химическое вещество, действие которой может привести к гибели, острому или хронического заболевания людей и нанести ущерб окружающей среде.
Токсичность – это способность ОХВ поражать человека.
Для количественной характеристики токсичности ОХВ используется понятие – токсодозаД. Токсодозы делятся на: Д пр – предельную, Д пор – поражающая, Д см – смертельная. Токсодозу рассчитывают по формуле:
, (мг×мин/л)
где С – концентрация паров ОХВ в воздухе, (мг/л);
t – продолжительность экспозиции ОХВ, (мин).
Предельно допустимая токсодоза (ПДТ) –такая доза (концентрация), при которой симптомы отравления еще не наступают.
Она регламентирует допустимую степень загрязнения ОХВ воздуха и используется для соблюдения необходимых условий безопасности на производстве. Эта концентрация определена как максимально допустимая, которая при постоянном действии на человека на протяжении рабочего дня (8 часов) не может вызвать через продолжительный промежуток времени патологических изменений или заболеваний, которые определяются при помощи современных методов диагностики. Она не может использоваться для оценки опасности аварийных ситуаций в связи с очень низким интервалом действия ОХВ.
Средняя предельная (токсодоза РС 50) – доза, которая вызывает начальные симптомы поражения ОХВ в 50% пораженных людей. Это минимальная эффективная концентрация (наименьшее количество вещества, которое может вызвать ощутимый физиологический эффект).
Средняя поражающая (токсодоза ІС 50) –доза, которая приводит к выходу из строя 50% пораженных людей.
Средняя смертельная (токсодоза LС 50) –доза, которая приводит к гибели 50% людей или животных при 2-4 часовом ингаляционном действии ОХВ.
При общем действии токсичный эффект появляется после попадания ОХВ в кровь через кожу (кожная резорбционная токсичность), органы дыхания (ингаляционная токсичность) или желудочно-кишечный тракт (пероральная токсичность). Соответственно, при оценке токсичности необходимо учитывать как характер и степень токсичности, так и способ попадания ОХВ в организм человека.
Для определения предельной токсичной дозы Дпр ), что приводит к появлению начальных признаков поражения производственного персонала и снижению его трудоспособности, используют зависимость, полученную из формулы для расчета глубины загрязнения. Глубина загрязнения ОХВ для условий открытой местности, инверсии и не обвалованной емкости рассчитывается по формуле:
, (м) (1.1)
где Q – количество ОХВ, что перешло в первичное или вторичное облако загрязнения, (кг);
U – скорость ветра, (м/с);
– предельная токсичная доза, ().
Инверсия возникает при ясной погоде, малой скорости ветра (до 4 м/с), в вечернее время, приблизительно за 1 ч. До захода солнца и прекращается в течении часа после восхода солнца. При инверсии нижние слои воздуха холоднее чем верхние, что препятствует рассеянию его по высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранности высоких концентраций зараженного воздуха.
Конвекция возникает при ясной погоде, малых скоростях ветра где-то за 2-2,5 часа до восхода солнца. При конвекции нижние слои воздуха нагреваются сильнее, чем верхние и это оказывает содействие быстрому рассеянию зараженного химическим веществом облака и уменьшению его поражающего действия.
Изотермия наблюдается в облачную погоду и характеризуется стабильным равновесием воздуха в пределах 20-30 м от земной поверхности. Изотермия, равно как и инверсия, оказывает содействие продолжительному застою паров ОХВ и СДЯВ на местности, в лесу, населенных пунктах.
Читайте также:
|
Смертельная или летальная
токсодоза LD (L от лат. letalis,
смертельный) - это количество 0В, вызывающее при попадании в организм смертельный исход с определенной вероятностью. Обычно пользуются понятиями абсолютно смертельных токсодоз, вызывающих гибель организма с вероятностью 100% (или гибель 100% пораженных), LD100 и среднесмертельных (медианно-смертельных), или условно смертельных, токсодоз, летальный исход от введения которых наступает у 50% пораженных, LD50.
Выводящая из строя токсодоза ID (I от англ. incapacitate- вывести из строя) - это количество 0В, вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процента пораженных как временно, так и со смертельным исходом. Ее обозначают ID100 или ID50.
Пороговая токсодоза РD (Р от англ. primary-начальный) - количество 0В, вызывающее начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью или, что то же самое, начальные признаки поражения у определенного процента людей или животных. Пороговые токсодозы обозначают РD100 или РD50.
Цифровые индексы, обозначающие процент пораженных (или вероятность поражения), в принципе могут иметь любое заданное значение. При оценке эффективности отравляющих веществ обычно используют значения LD50 (или соответственно ID50, PD50).
В дозах, меньших LD50, 0В вызывают поражения различной степени тяжести: тяжелые при 0.3-0,5 LD50, средние при 0,2 LD50 и легкие приблизительно при 0,1LD50.
Табличные значения кожно-резорбтивных токсодоз 0В справедливы для бесконечно большой экспозиции, т. е. для случая, когда попавшее на кожу 0В не удаляется c нее и не дегазируется. Реально для проявления того или иного токсического эффекта на поверхности кожи должно оказаться большее количество яда, чем приведенное в таблицах токсичности отравляющих веществ. Это количество и время, в течение которого 0В должно находиться на кожной поверхности при резорбции, помимо токсичности в значительной мере обусловлено скоростью всасывания 0В через кожу. Так, по данным американских специалистов, вещество VХ характеризуется кожно-резорбтивной токсодозой LD50 6- 7 мг на человека. Чтобы эта доза попала в организм, 200 мг капельно-жидкого VХ должно быть в контакте с кожей в течение примерно, 1 ч или ориентировочно 10 мг - в течение 8 ч. Благодаря защитным свойствам одежды это количество увеличивается и в летнее время для часовой экспозиции составляет около 95 мг.
Сложнее рассчитать токсодозы для 0В, заражающих атмосферу паром или тонкодисперсным аэрозолем и вызывающих поражения человека и животных через органы дыхания. Прежде всего делают допущение, что ингаляционная токсодоза прямо пропорциональна концентрации 0В, С, во вдыхаемом воздухе и времени дыхания t. Кроме того, необходимо учесть интенсивность дыхания V, которая зависит от физической нагрузки и состояния человека или животного. В спокойном состоянии человек делает примерно 16 вдохов в минуту и, следовательно, в среднем поглощает 8-10 л/мин воздуха. При средней физической нагрузке (езда на броне танка, марш) потребление воздуха увеличивается до 20-30 л/мин, а при тяжелой физической нагрузке (бег, земляные работы) составляет около 60 л/мин.
Таким образом, если человек вдыхает воздух с концентрацией в нем 0В С (мг/л) в течение t (мин) при интенсивности дыхания V (л/мин), то удельная поглощенная доза 0В (количество 0В, попавшее в организм), D (мг/кг) будет равна D=CtV/G.
Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить это выражение. Он сделал допущение, что для людей или конкретного вида животных, находящихся в одинаковых условиях, отношение V/G. Разделив на него обе части уравнения, он получил выражение Т=Сt.
Произведение Сt Ф. Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его за достоянную величину. Это произведение, хотя и не является токсодозой в строгом смысле этого слова, позволяет сравнивать различные 0В по ингаляционной токсичности. Если, например, Сt для иприта 1,5 мг мин/л, а для фосгена 3,2 мг мин/л, то ясно, что при действии через органы дыхания иприт примерно в 2 раза токсичнее фосгена.
При таком подходе не учитывается, конечно, что часть 0В, попавшего в организм с вдыхаемым воздухом, выдыхается обратно, а часть 0В обезвреживается организмом. Не учитывается и ряд других факторов, влияющих на токсичность. Тем не менее произведением Сt до сих пор пользуются для оценки ингаляционной токсичности 0В. Часто его даже неправильно называют токсодозой. Более правильным представляется название относительной токсичности при ингаляции.
Для характеристики смертельной, выводящей из строя и пороговой токсичности О В, поражающих организм через органы дыхания в виде пара или аэрозоля, используют те же буквы и цифровые индексы, что и при токсодозах ОВ кожно- резорбтивного действия Их обозначают соответственно LCt100 и LCt50, Ict100 и Ict50, PCt100 и PCt50.
