Лекция №4 понятие о токсичности веществ план

1. 
   Взаимосвязь экологических параметров окружающей среды и здоровья человека;
   
2. 
   понятие о токсичности веществ
   
3. 
   Экологические химические болезни, эндемические заболевания;
   

Влияние антропогенных факторов на биосферу здоровье и благосостояние населения

2. Понятие токсичности

Количество яда оценивается в единицах его массы, отнесенной к единице массы или объема субстрата (мг/м³ воздуха, мг/л воды, мг или г/кг воздушно-сухой почвы). Эти характеристики называются концентрациями и обозначаются либо латинской буквой С, либо русской К.

В токсикологии принято различать токсичность и опасность вещества. Токсичность (вредность, ядовитость) характеризуется как мера несовместимости вещества с жизнью или здоровьем, а опасность - как вероятность отравления этим веществом в реальных условиях его применения или присутствия

Количество яда, поступившего в организм, соотносится с массой его тела (мг/кг) и называется дозой вещества (Д или D). Кроме того, концентрации вредных веществ могут выражаться в процентах или частях на миллион (ррт).

В токсикометрических исследованиях устанавливаются как минимум три количественные характеристики вещества:

пороговая доза (или концентрация), иначе называемая порогом однократного воздействия; это наименьшее количество вещества, вызывающее при однократном воздействии такие изменения в организме, которые обнаруживаются при помощи специальных биохимических или физиологических тестов при отсутствии внешних признаков отравления у подопытного животного; обозначаются символами К_мин (С_min) или Д_мин (Д_min) (минимальная концентрация или доза);

токсическая несмертельная доза (концентрация), которая вызывает видимые проявления отравления без смертельного исхода и обозначается символами ЕД или ЕК;

токсическая смертельная доза (концентрация), которая вызывает отравление, заканчивающееся смертью подопытного животного, ЛК и ЛД, где Л - первая буква латинского слова леталис, что означает смертельный. Кроме того, различают понятие среднесмертельной и абсолютно смертельной доз (концентраций). Среднесмертельная (абсолютно смертельная) доза - наименьшее количество яда, вызывающее гибель 50% (100 %) подопытных животных при определенном способе введения (внутрь, на кожу и т.д.) в течение двухнедельного срока наблюдения. Обозначается символом ЛД₅₀ (ЛД₁₀₀) выражается в мг/кг. Среднесмертельная (абсолютно смертельная) концентрация – концентрация вызывающая гибель 50% (100 %) подопытных животных при ингаляционном воздействии, Обозначается символом ЛК₅₀ (ЛК₁₀₀) выражается в мг/м³ воздуха. Обратные им величины ЛК₅₀^-1 или ЛД₅₀^-1 рассматриваются в качестве степени токсичности вещества.

Основными параметрами токсикометрии являются также понятия порог (или лимит) вредного однократного (Lim_ac) и вредного хронического (Lim_хр) воздействия, т. е. минимальная концентрация (доза) вещества в окружающей среде, при которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсируемая) патология.

При авариях, нарушениях техники безопасности или регламентов работы оборудования возможно резкое скачкообразное возрастание содержания вредных веществ. При этом могут наступить острые отравления, которые могут приводить к смертельному исходу, хотя и не сразу после отравления (например, оксиды азота могут привести к такому исходу через неделю или более после острого отравления).

Действие многих промышленных ядов связано с хроническим отравлением, поскольку в обычных производственных условиях, как правило, не создается концентраций, способных вызвать острое отравление. Это относится, например, к соединениям свинца, марганца, парам ртути и др. Но некоторые вещества (например, синильная кислота) вызывают только острые отравления.

Поэтому для обоснования нормирования загрязняющих веществ в окружающей среде необходимо устанавливать не одно, а два значения пороговых концентраций: для однократного К_мин._остр и хронического К_мин._хрон воздействия. Значения пороговых хронических концентраций ниже, чем острых (однократных). Например, некоторое вещество может вызвать заболевание при длительном воздействии в концентрации в воздухе 0,05 мг/м³, а острое отравление - при разовом воздействии в концентрации 1,0 мг/м³.

Если значения таких показателей, как ЛК₅₀ или ЛД₅₀, характеризуют токсичность вредных веществ (их несовместимость с жизнью и здоровьем), то вероятность угрозы отравления (опасность) оценивается показателями зона однократного острого (Z_остр) и хронического (Z_xpон) действия и зона (коэффициент) возможного ингаляционного отравления (КВИО).

КВИО - характеризует эффективную токсичность вещества и определяется как отношение его насыщающей концентрации в воздухе при температуре 20 °С (К₂₀) к среднесмертельной ЛК₅₀:

КВИО = К₂₀/ЛК₅₀.

Величина Z_остp характеризует диапазон концентраций между среднесмертельной концентрацией ЛК₅₀ и порогом однократного воздействия К_мин. _остр и определяется по формуле

z_остр ⁼ ЛК₅₀/Кмин

Величина Z_xpoн характеризует опасность хронического поступления (интоксикации): чем шире данная зона, тем выше опасность, поскольку при этом возрастает угроза накопления (т. е. кумуляции) вещества в организме. Эта величина определяется как отношение порога однократного воздействия к порогу хронического воздействия .

Z_xpoн= К_{мин. остр}./К_{мин.хрон}

Чем выше степень токсичности того или иного вещества, тем более жесткие требования предъявляются при работе с ним или к его присутствию в окружающей среде. Поэтому все токсичные вещества делят на группы токсичности (их называют классами токсичности) (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Классификация вредных веществ по степени токсичности и опасности

Показатели	Классы токсичности (опасности)
	I чрезвычайно токсичные	II высоко-токсичные	III умеренно- токсичные	IV мало-токсичные
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3	<0,1	0,1-1,0	1,1-10,0	>10,0
ЛД50, мг/кг, при введении внутрь	<15	15-150	150-1500	>1500
ЛД50, мг/кг, накожно	<100	100-500	501-2500	>2500
ЛК50, мг/л	<0,5	0,5-5,0	5,1-50	>50
ЛКмин, мг/л	<0,01	0,01-0,1	0,11-1,0	>1,0
Zостр	<6	6-18	18,1-54	>54
Zхрон	>10	10-5	4,9-2,5	<2,5
КВИО	>300	300-30	30-3	<3

• 
  Первые четыре показателя характеризуют степень токсичности, а три последних – степень опасности вещества.
  

Ученые США пришли к выводу, что степень интеллекта детей находится в обратно пропорциональной зависимости от количества свинца, содержащегося в зубах (молочных). При повышенном со­держании свинца дети хуже выполняют различные психологические тесты. Имеются высказывания, что современная агрессивность и преступность в какой-то мере связаны со свинцовым отравлением. В Швейцарии получены данные, что у людей, живущих вдоль шоссе с интенсивным движением (5000-6000 автомашин в день), заболевание раком отмечалось значительно чаще (в 9 раз), чем у тех, кто жил на расстоянии 400-500 м от шоссе. Однако трудно сказать, что явилось основной причи­ной данного явления - выбросы свинца или другие вещества, на­пример бензо(а)пирен.

С кадмием связано заболевание, которое получило у японцев название «Ита-ита» (буквально «ой-ой»). Эта болезнь описана в 1955 году после отравления людей рисом, который поливался сточ­ными водами, содержащими кадмий. Наблюдались случай отравления со смертельным исходом. Кадмий поражает почки (здесь же в основном и накапливается), нервную систему, нарушает функции половых органов, отрицательно действует на органы дыхания. Можно предположить и канцерогенное действие кадмия

Наиболее ядовиты и опасны для организма ртутьорганические соединения (особенно метилртуть). Отравление ими специфично -оно становится очевидным лишь спустя несколько недель. С ртутьорганическими соединениями связываются массовые отравления людей, в частности, в Ираке и Японии.

В 1971/72 гг. в Ираке было использовано в пищу семенное зерно, протравленное ртутьсодержащими фунгицидами. Результатом этого явилось 459 смертельных случаев и более 6500 заболеваний.

В 1953-1962 гг. были зарегистрированы тяжелые отравления ртутью населения на берегах бухты Минамата в Японии. По месту отравления было названо и заболевание- «болезнь Минамата». Минамата в переводе означает «морской сад», что подчеркивает богатство бухты разнообразными морскими орга­низмами. В этой бухте заболевали преимущественно бедные люди, питавшиеся в основном рыбой. К 1972 году было зарегис­трировано 292 случая заболеваний, из них 62 со смертельным исходом. Интересна история установления причины заболева­ния. Первый больной был зарегистрирован в 1954 г. Он был ра­бочим азотного завода и страстным рыболовом. Врач так опи­сывает состояние больного: руки почти парализованы, губы бес­чувственны, ноги заплетаются, поле зрения сужено. Попытки лечения заболевания как нервного оказались безуспешными, и через два месяца больной умер. В последующем умерло еще несколько человек. Часто больных старались скрывать, так как считали, что это психическое заболевание. Были также попытки связать заболевание с антисанитарией, поскольку болели очень бедные люди. Только в 1969 году, после смерти 60 человек, была установлена причина заболевания. Помогли в этом ... кошки. Врач, постоянно посещавший больных, обратил внимание на то, что из рыбацких селений исчезли кошки. Жители сказали, что кошки погибали от бешенства или уходили из селений. Это натолкнуло врача на мысль, что причиной заболевания яв­ляется рыба, которой в основном питались кошки. Исследова­ния показали, что причина заболевания кошек и людей одна и та же - метилртуть, которая образуется из металлической ртути, поступающей со стоками в бухту с азотного завода. Далее метилртуть включалась в цепь питания: мелкие морские организмы - рыба - пища человека или кошек. Естественно, что на ко­нечных звеньях цепей питания она накапливалась в больших количествах.

Химические болезни вызывают также диоксины- 1-ая масляная болезнь (Ю-ченг) и 2-ая масляная болезнь (Ю-шо), характеризуются потерей иммунитета, тяжелыми гнойными кожными заболеваниями, поэтому их называют химический СПИД.

Фтор

Фтор относится к числу наиболее распространенных химических элементов земной коры. Обогащение почв фтором происходит в результате выветривания пород, а также за счет метеорных вод, вулканических и промышленных выбросов. Фтор в почвах нашей страны обнаруживается в пределах 0,003—0,032%. Трудовая деятельность людей оказывает значительное влияние на содержание фтора в почвах. Ежегодно с минеральными удобрениями и фторсодержащими инсектофунгицидами в почву вносятся сотни тысяч тонн фтора. Обогащение почвы фтором может происходить и воздушным путем за счет фторсодержащих газообразных выбросов промышленных предприятий. В результате накопления фтора в почве повышается его содержание в растениях. При гигиенической оценке поступления фтора в организм важное значение имеет содержание микроэлемента в суточном рационе, а не в отдельных пищевых продуктах. В суточном рационе содержится от 0,54 до 1,6 мг фтора (в среднем 0,81 мг). В ряде случаев широкое использование в питании продуктов моря, содержащих фтор, может оказывать существенное влияние на общий его баланс в организме. Как правило, с пищевыми продуктами в организм человека поступает в 4—б раз меньше фтора, чем при употреблении питьевой воды, содержащей оптимальные его количества (1 мг./л). Фтор обнаруживается в поверхностных, грунтовых, морских -и даже метеорных водах. Питьевая вода с концентрацией, фтора более 0,2 мг/л является основным источником его поступления в организм. Воды поверхностных источников характеризуются преимущественно низким содержанием фтора (0,3—0,4 мг/л). Высокие концентрации фтора в поверхностных водах являются следствием сброса промышленных фторсодержащих сточных вод или контакта вод с почвами, богатыми соединениями фтора. Установлено закономерное нарастание содержание фтора с севера на юг в поверхностных и грунтовых водах. Максимальные концентрации фтора (до 5—27 мг/л и более) определяют в артезианских и минеральных водах, контактирующих с фторсодержащими водовмещающими породами.

При систематическом использовании питьевой воды, содержащей избыточные количества фтора, у населения развивается эндемический флюороз. Отмечается характерное поражении зубов (крапчатость эмали), нарушение процессов окостенения скелета,

истощение организма. Флюороз зубов проявляется в виде непрозрачных опалесцирующих меловидных полосок или пятнышек. При развитии заболевания флюорозные пятна увеличиваются, появляется пигментация эмали темно-желтого или коричневого цвета, наступают необратимые ее изменения. В тяжелых случаях отмечаются генерализованный остеосклероз или диффузный остеопороз костного аппарата, костные отложения на ребрах, трубчатых костях, костях таза, оссификация связок и окостенение суставов. Избыточные количества фтора снижают обмен фосфора и кальция в костной ткани, нарушают углеводный, фосфорно- кальциевый, белковый и другие обменные процессы, угнетают тканевое дыхание и пр. Фтор является нейротропным ядом. Функциональные изменения в ЦНС проявляются в развитии тормозных процессов, снижении подвижности нервных процессов и др. Если избыточные количества фтора питьевой воды вызывают эндемический флюороз, то дефицит этого микроэлемента (меньше 0,5 мг/л) в сочетании с другими факторами (нерациональное питание, неблагоприятные условия труд и быта) вызывает кариес зубов. Кариес зубов способствует развитию других заболеваний полости рта (тонзиллита, ревматоидного состояния), нарушению процесса пищеварения и др. Клиническими и экспериментальными исследованиями установлено, что если аномальные количества фтора вызывают патологические нарушения в организме

Поражение зубов — постоянный симптом эндемического флюороза. Поэтому флюороз называют также и другими терминами: пятнистость эмали, крапчатость эмали, испещренность эмали, рябая эмаль и др.

Эта форма изменения зубов с давних времен привлекала внимание врачей и населения. Еще в 1900 году Итальянский врач, Стефан Чийя обратил внимание на denti neqri, denti seritti, т. е. «черные зубы» «крашенные зубы» у населения Поцуоли, близ Неаполя. Он связывал эти изменения в зубах с потреблением воды загрязненной ядовитым веществом. Число заболевших резко возрастает, порой охватывая почти все население, потребляющее воду из данного водоисточника. Имеются сообщения о флюорозе зубов, возникающем вследствие потребления пищевых продуктов, содержащих фтор-ион в относительно больших количествах (Л. Н. Крепкогорский, 1953). Полагают, что причиной специфического поражения зубов может явиться и содержание фтора в атмосфере, в связи с ее загрязненностью пылью в районе суперфосфатных заводов. 3. Я. Линдберг и Г. Ю. Пакалин, 1966, описали флюорозные поражения эмали у детей, проживающих в окрестностях суперфосфатного завода, где содержалось фтора до 0,8 мг/м³ воздуха.

Кроме того, известно, что при воздействии на организм в условиях производства фтора в концентрациях, вызывающих серьезные изменения со стороны скелета, пятнистость эмали не обнаруживается. Влияние фтора на эмаль связывают с токсическим действием его на амелобласты, что, по мнению ряда авторов, влечет за собою дегенерацию этих клеток и приводит к приостановке развития призм, нарушению формирования нормальной эмали, образованию в ней дефектов, эрозий. Предполагают, что длительное действие фтора, как ферментного яда, приводит к понижению активности фосфатазы и тем самым к нарушению минерализации эмали (А. О. Войар).

Этиология флюороза установлена точно. Причиной флюороза зубов, как известно, является поступление в организм в период формирования зубов повышенных количеств фтора. Основным источником таких количеств фтор-иона, которые вызывают поражение зубов пятнистостью эмали, является питьевая вода.

Общепринято, что при потреблении воды, содержащей до 0,5 мг/л фтор-иона, флюорозные поражения зубов вовсе не встречаются. При содержании в воде от 0,8 до 1,2 мг/л фтор-иона, флюорозом поражаются зубы у 10—12% населения; при концентрации от 1,2 до 1,5 мг/л поражается от 20 до 30% населения; при содержании фтора от 1,5 до 1,8 мг/л—около 40%; при концентрации в воде более 2—2,5 мг/л поражается более 50% населения. При еще большем увеличении содержания фтора в воде процент пораженных, флюорозом (пятнистостью). кислых мукополисахаридов под влиянием поступления в организм воды, содержащей 10 и 20 мг/л фтор-иона.

О нарушении под влиянием фтора ферментативных процессов в твердых тканях свидетельствуют исследования ряда авторов (Варбург и Кристьян, 1947; Филлипс, 1932; Мак Клюо, 1946; Эггерс Люра, 1950, и др.).

Токсическое действие фтор-иона, приводящее к формированию пятнистости эмали, связывают и с влиянием этого микроэлемента на эндокринные органы.

Повышение содержание фтора в питьевой воде приводит к значительному увеличение его количества в щитовидной железе (Р. Д. Габович) и к расстройству функции железы (Ю. Г. Гольдемберг, 1927; А. Я. Раппопорт, 1945, 1948), что, по мнению И. О. Новика, обуславливает нарушение минерального обмена и процессов кальцификации зубов.

В связи с тем, что при недостаточности околощитовидных желез имеет место нарушение кальцификации костей и зубов, изменения эмали, напоминающие флюороз, некоторые авторы (Спира) считают, что токсическое действие фтора осуществляется через эти железы.

Клиническая картина эндемического флюороза зубов чрезвычайно разнообразна как по форме и характеру чисто внешних проявлений со стороны эмали зубов, так и по некоторым особенностям зубов в их отношении к воздействию внешних факторов. У жителей очагов эндемического флюороза, потребляющих воду, содержащую повышенные количества фтора, зубы обычно отличаются некоторой белесоватостью фона эмали, которая, по-видимому, связана с особенностями ее светопреломляемости. Цвет коронки зуба обычно либо насыщенного молочнобелого цвета, либо при той же «насыщенности» имеет желтоватый оттенок, отнюдь не отражающийся на косметической полноценности зуба. Такие изменения или особенности наблюдаются на всех зубах, даже свободных от пятнистости. Цвет зубов у населения между отдельными элементами эмали значительно слабее, чем в эмали непораженных зубов. Произведен люминесцентный анализ твердых тканей зубов при флюорозе. Он показал, что зубы с меловыми изменениями эмали люминесцируют так же, как и нормальные. Не отличается от нормального и свечение зубов с эрозиями. Сниженным оказалось свечение пигментированных зубов, причем это касается как пигментированных так и свободных от пигментации участков зубов.

Происхождение пигмента при флюорозе, как и при кариесе, объясняется повышенной проницаемостью пораженной эмали, когда пигменты некоторых пищевых продуктов (чай, кофе, мяса табак и др.) проникают в гипоплазированные участки эмали и заполняют дефект интерения флюорозных районов можно сравнить с цветом зубов населений неэндемических районов примерно так, как принято сравнивать цвет обычных (нефлюорозных) постоянных зубов с цветом молочных зубов. Зубы с едва улавливаемой прозрачностью, точнее, с синеватой прозрачностью, какие сплошь и рядом встречаются у лиц, проживающих в не эндемических по фтору районах никогда не встречаются у населения, потребляющего питьевую воду, содержащую высокие или оптимальные концентрации фтора.

Йод .Эндемический зоб

В организме взрослого человека содержится 20-50 мг йода, и около 1/3 его приходится на долю щитовидной железы. Йод находится и в других органах, в крови он циркулирует в форме йодида и в связанном с белками состоянии. Йод, содержащийся в воде и пищевых продуктах в виде неорганических йодидов, поступая в организм, быстро всасывается в кишечнике. Около 2/3 поступившего в организм йода выводится почками. Остальная часть с кровью переносится в щитовидную железу. Биологическая роль йода связана с его участием в образовании гормонов щитовидной железы.

С 1988-1990 гг. наметилась тенденция к увеличению заболеваемости эндемическим зобом. Общее число зарегистрированных больных с диффузным зобом III-IV степени и узловыми формами зоба составило в 1990 г. более 1 млн. Если учесть, что действительное количество больных значительно превышает этот статистический показатель, то следует признать недопустимо высоким уровень распространения выраженных форм эндемического зоба. Биогеохимические «провинции» с недостаточностью йода в биосфере, равно как и других микроэлементов, влияющих на проявление йодной недостаточности, занимают более 50% населенной территории СНГ, включая густонаселенные регионы. Среди неинфекционных заболеваний эндемический зоб, обусловленный недостаточностью йода, занимает первое место по территориальной экспансии и по количеству проживающего в этих регионах населения. Высока частота гиперплазии щитовидной железы среди детей. В эндемичном по зобу Хвалынском районе Саратовской области гиперплазия щитовидной железы выявлена у 51% детей.

Изучение биогеохимической ситуации в СНГ выявило новые точки на карте страны с выраженными признаками эндемии, например Хабаровский край, который до настоящего времени не относился к эндемичным районам. В Хабаровске увеличение щитовидной железы I-III степени выявлено у каждого 5-го обследованного. Отмечено, что в районах, загрязненных галоидорганическими соединениями, галогенами в молекулярной и ионной форме, могут создаваться те же условия, Что и в очагах зобной эндемии. Так, в Перми среди обследованных школьников гиперплазия щитовидной железы выявлена у 38% мальчиков и у 67% девочек, в то время как в районах, загрязненных галоидорганическими соединениями, этот показатель выше - соответственно 57 и 82% В связи с увеличившейся в последнее время миграцией населения в СНГ встает проблема приспособленности организма к условиям внешней среды, так как тяжесть эндемии в этой группе при переезде в эндемичный район более выраженна, чем у аборигенов. В Горной Шории у детей-переселенцев возрастание тяжести эндемии идет параллельно с длительностью проживания в очаге, что выражается в увеличении удельного веса узловых форм зоба к подростковому периоду до 13%. Формирование гиперплазии щитовидной железы в Челябинске связывается в ряде случаев, помимо дефицита йода, с другими неблагоприятными экологическими факторами. Нерегулярный прием препаратов йода также приводит к увеличению частоты встречаемости гиперплазии щитовидной железы. Обследование 1016 учащихся школ Ташкента, где профилактику антиструмином проводили нерегулярно, выявило наличие гиперплазии щитовидной железы 1-11 степени у 39,1% обследованных, в то время как среди детей, получавших антиструмин ежедневно, встречаемость гиперплазии не превышала 15% . Сохраняется обоснованная онкологическая настороженность в отношении развития рака щитовидной железы. Отмечен рост заболеваемости раком щитовидной железы в очагах зобной эндемии. Л.Ф.Винник приводит данные о том, что у 76,8% больных развитию рака щитовидной железы предшествовал зоб, причем узловой.
ЭНДЕМИЧЕСКАЯ ПОДАГРА

Хроническое заболевание, связанное с нарушением мочекислого (пуринового) обмена, повышением содержания в крови мочевой кислоты и отложением в тканях организма кристалов её натриевой соли (урата Na), что клинически проявляется рецидивирующим острым артритом и образованием подагрических узелков

УРОВСКАЯ БОЛЕЗНЬ

Уровская болезнь определена по названию р. Уров, где она впервые была выявлена; иначе именуется болезнью Кашина-Бека, по именам подробно описавших её врачей. Развитие болезни связывают с нарушением минерального обмена, возникающим при дисбалансе ряда химических элементов (прежде всего фосфатов и марганца, а по данным китайских учёных - селена) в почве, воде, растених и соответственно в продуктах питания