Основные обозначения и единицы измерения

В приведенных ниже формулах используются следующие параметры токсикометрии.

ПДКр.з – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³. Эта концентрация не должна вызывать у работающих при ежедневном вдыхании в пределах 8 часов в течение всего рабочего стажа заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки. Рабочей зоной считается пространство, высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.

ПДКсс – среднесуточная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³.

ПДКмр – максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³.

ПКсг.р – пороговая концентрация, вызывающая изменения в характеристике безусловного сгибательного рефлекса у кроликов при 40-минутном воздействии, мМ\кг.

CL₅₀ – среднесмертельная концентрация вещества, мг/м³, мг/л. Значения CL₅₀ выражают также в мг-молекулах на литр (мМ/л). Для перевода мг/л в мМ/л необходимо разделить исходное значение CL₅₀ на молекулярную массу вещества.

CL₁₀₀ – абсолютная смертельная концентрация вещества, мг/м³, мг/л.

DL₅₀ – среднесмертельная доза вещества, мг/кг. Значения DL₅₀ выражают также в мг/молекулах на килограмм (мМ/кг) и в мг-атомах на килограмм (мА/кг). Для перевода мг/кг в мМ/кг надо разделить исходное значение DL₅₀ на молекулярную массу вещества. Для перевода мг/кг в мА/кг надо разделить исходное значение DL₅₀ на молекулярную массу вещества и умножить на число атомов металла, входящих в молекулу вещества.

DL_50К – среднесмертельная доза вещества при нанесении на кожу, мг/кг.

Lim_ac – порог острого действия, мг/м³, мг/л.

Lim_ch – порог хронического действия, мг/м³, мг/л.

КВИО_ас – коэффициент возможности ингаляционного отравления при остром действии.

КВИО_сh – коэффициент возможности ингаляционного отравления при хроническом действии.

Z_bioi – зона биологического действия.

 

Расчет ПДК_Р.З. по показателям токсичности

 

Рекомендуемые ниже формулы для расчета ПДК вредных веществ в воз­душной среде рабочей зоны выведены на основании регрессивного анализа. Узаконенные ПДК_Р.З. сопоставлялись с различными показателями их токсич­ности и некоторых физико-химических свойств этих веществ.

Формулы для расчета ПДК_Р.З., учитывающие показатели токсичности, вы­вели также Е.И. Люблина и А.А. Голубев. Эти значения ПДК ближе к узако­ненным, чем ПДК, полученные при использовании физико-химических кон­стант. Для газов и паров органических соединений ими предложены следую­щие формулы:

lg ПДК_Р.З. = lg ПКсг.р + 1,7 + lg M (1)

lg ПДК_Р.З. = 0,91 lg CL₅₀ + 0,1 lg M (2)

lg ПДК_Р.З. = lg DL₅₀ – 2,0 + lg M (3)

Наибольшее приближение к узаконенным значениям ПДК_Р.З. дают форму­лы (1) и (3). Эти уравнения могут быть заменены еще более простыми:

ПДК_Р.З. = 50 ПКсг.р (4)

ПДК_Р.З. = 0,01 DL₅₀ (5)

Упомянутые авторы предложили множественную линейную регрессию, учитывающую три исходных показателя (ПКсг.р, CL₅₀ и М):

lg ПДК_Р.З. = 0,25 lg ПКсг.р + 0,71 lg CL₅₀ + 0,25 + lg M (6)

Анализ значений ПДК, полученных по формуле (6), показывает, что в подавляющем большинстве они существенно не отличаются от соответствую­щих узаконенных величин. Исключение составляют лишь те вредные вещест­ва, которые содержат метильные группы, так как первые члены ряда нередко имеют значительные отклонения от закономерностей, характерных для последующих химических соединений.

Значения ПДК аэрозолей металлов, их оксидов или других малорас­творимых соединений могут быть получены при использовании следующей формулы:

lg ПДК_Р.З. = 0,85 lg DL₅₀ – 3,0 + lg M – lg N (7)

где N – число атомов металла в молекуле вещества, а DL₅₀ выражена в мА/кг.

 

Определение ПДК_Р.З., веществ, относящихся к изученным
в токсикологическом плане классам или группам химических соединений

Для некоторых конкретных органических соединений, находящихся в воздухе в виде паров либо смесипаров и аэрозолей, рекомендуются уравнения, объединенные в таблице.

 

Класс или группа соединения	Уравнения
Углеводороды предельные алифатические	ПДКР.З. = 0,001 CL50 (8)
Углеводороды снепредельной связью в открытой цепи	ПДКР.З. = 0,0004 CL50 (9)
Хлоруглеводороды предельные алифатические	ПДКР.З. = 0,0005 CL50 (10)
Хлоруглеводороды непредельные	ПДКР.З. = 0,0002 CL50 (11)
Хлорбензолы, хлорксилолы, хлорнафталины	ПДКР.З. = 0,0025 CL50 (12)
Бромуглеводороды без предельных связей в открытой цепи	ПДКР.З. = 0,00025 CL50 (13)
Спирты непредельные алифатические с атомами F или без них, фенолы без непредельных связей в боковых цепях	lg ПДКР.З. = 0,286 lg CL50 – 0,75 + lg M (14)
Спирты непредельные алифатические с одной двойной связью	lg ПДКР.З. = 0,286 lg CL50 – 1,01 + lg M (15)
Спирты непредельные алифатические с двумя или одной тройной связью	lg ПДКР.З. = 0,286 lg CL50 – 1,35 + lg M (16)
Простые эфиры предельные алифатические	ПДКР.З. = 0,001 CL50 (17)

 

Расчет ПДК_Р.З. по физико-химическим показателям веществ

 

При отсутствии данных о токсичности химических соединений расчет ориентировочных значений ПДК может быть произведен по их физико-химическим константам. Расчеты по этим показателям по формулам (18)-(24) дают большее несовпадение последних с узаконенными величинами ПДК, чем при расчете по токсикологическим показателям. Следует отметить, что производить расчеты по формулам (18)-(24) можно лишь для тех органических веществ, физико-химические константы которых укладываются в следующие границы:

Молекулярная масса М от 30 до 300

Плотность r, г\см³ от 0,6 до 2,0

Температура кипения t_кип, °С от – 100 до +300

Температура плавления t_пл, °С от – 190 до +180

Показатель преломления nD от 1,3 до 1,6

В основании формул находится одна из физико-химических констант:

lg ПДК_Р.З. = – 0,058 s + 1,12 + lg M (18)

lg ПДК_Р.З. = – 10 nD + 14,2 + lg M (19)

lg ПДК_Р.З. = – 0,012 1 t_пл – 1,2 + lg M (20)

lg ПДК_Р.З. = – 0,01 М + 0,4 + lg M (21)

lg ПДК_Р.З. = – 0,01 t_кип + 0,6 + lg M (22)

lg ПДК_Р.З. = – 0,48 lg r – 1,0 + lg M (23)

lg ПДК_Р.З. = – 2,2 r + 1,6 + lg M (24)

Для получения более достоверных результатов необходимо произвести расчет по нескольким показателям, а затем найти среднее логарифмическое значение ПДК_Р.З.. В качестве исходных переменных величин целесообразно брать поверхностное натяжение s и температуру плавления t_пл. Менее точные значения ПДК_Р.З. получаются при учете поверхностного натяжения s и плотности r и, наконец, еще менее точные – при использовании плотности r и температуры плавления t_пл.

Для веществ с резко выраженными специфическими и неспецифическими свойствами ориентировочные значения ПДК_Р.З. значительно отклоняются от узаконенных. Для веществ неспецифического действия, т. е. обладающих, как правило, низкой химической активностью, расчетные величины оказываются заниженными, а у веществ с преимущественно специфическим действием и выраженной химической активностью рассчитанные ПДК_Р.З. оказываются подчас весьма завышенными. Последнее обстоятельство наиболее опасно, так как может ориентировать исследователей на принятие значений ПДК, представляющих опасность для работающих.

Приведем поправки, которые необходимо вносить при расчете ПДК_Р.З. для некоторых групп химических соединений:

lg ПДК_Р.З.

Насыщенные алифатические углеводороды + 0,5

Насыщенные кетоны, спирты, простые и сложные эфиры

жирного ряда + 0,5

Циклические насыщенные углеводороды с бензольным

кольцом (за исключением бензола и первых членов ряда) + 0,5 Соединения с тройной связью в прямой цепи – 0,5

Амины жирного ряда – 1,0

Анилин и его производные – 1,0

Ангидриды кислот – 1,0

Циклические соединения, содержащие в боковой цепи группу NO₂ – 1,0

Соединения с группой NO₂ в прямой цепи – 1,0

Соединения с двойной или тройной связью вместе с активными

элементами или группой (Cl, Br, F, NO₂, ОН) в прямой цепи – 1,0

Вещества, содержащие эпоксигруппу – 1,5

Фосфорорганические соединения – 1,5

Альдегиды – 1,5

Соединения, отщепляющие группу CN – 2,0

 

 

Расчет ПДК_Р.З. по биологической активности химических связей

Для расчета ПДК веществ, находящихся в одних и тех же гомологических рядах с уже нормированными веществами, предложено применять математическую зависимость. Предложенное уравнение учитывает гомологический ряд соединений, его молекулярный вес и биологическую активность Ji (в л/мМ) химических связей атомов в молекуле нормируемого вещества:

ПДК_Р.З. = . (25)

В табл. 4 приведены значения Ji для разных рядов соединений, вычисленные как средние величины из данных по нормированным гомологам. Для определения SJi нормируемого соединения необходимо наряду с использованием связи конкретного гомологического ряда включать и связи, общие для многих гомологических рядов (например, –С–Н, –С–С и др.).

Наличие дифференцированных величин J в различных рядах (даже и для одних и тех же связей) позволяет учитывать специфику действия веществ.

 

Таблица 4