Определение ОБУВ основной группы веществ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ ОРИЕНТИРОВОЧНЫХ БЕЗОПАСНЫХ УРОВНЕЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

УТВЕРЖДАЮ Заместитель Главного Государственного санитарного врача СССР А.И.Зайченко 4 ноября 1985 г. N 4000-85

 

НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР, ВНИИГИНТОКС, Ленинградский НИИ гигиены труда и профзаболеваний, Киевский НИИ гигиены труда и профзаболеваний, Новосибирский НИИ гигиены, ВНИИпоБИХС, 1-й Московский медицинский институт, Уфимский НИИ гигиены и профзаболеваний, Казанский медицинский институт, ВНИИбиотехника, ВНИИ дезинфекции и стерилизации.

 

Составители: Саноцкий И.В., Уланова И.П., Сидоров К.К., Иванов Н.Г., Халепо А.И., Авилова Г.Г., Каган Ю.С., Сасинович Л.М., Михеев М.И., Трахтенберг И.М., Сперанский С.В., Ротенберг Ю.С., Новиков С.М., Максимов Г.Г., Ковязин В.Г., Зельцер П.Л., Заева Г.Н.

 

Общие положения

Настоящие Методические указания предназначены для определения величин ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

 

Методические указания предназначены для НИИ гигиенического профиля, медицинских институтов, токсикологических лабораторий различных министерств и ведомств.

 

ОБУВ - временный ориентировочный гигиенический норматив, утверждаемый Министерством здравоохранения СССР на 2 года на основании рекомендации секции "Промышленной токсикологии" Проблемной комиссии "Научные основы гигиены труда и профпатологии".

 

При необходимости продления срока действия ОБУВ либо перевода ОБУВ в ПДК секция пересматривает величину ОБУВ и направляет материалы на переутверждение в Министерство здравоохранения СССР.

 

С момента утверждения величины ПДК ранее установленный ОБУВ данного вещества утрачивает силу.

 

ОБУВ устанавливаются на период предшествующий проектированию производства (для условий опытных и полузаводских установок) путем расчета:

 

- по параметрам токсикометрии веществ, устанавливаемым в соответствии с "Методическими указаниями к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны" (утв. Минздравом СССР, N 2163-80 от 04.04.80);

 

- с помощью интерполяций и экстраполяций в рядах соединений, близких по химической структуре, физическим и химическим свойствам и характеру биологического действия.

 

Одновременно с устанавливаемыми ОБУВ должны разрабатываться методы их контроля в воздухе рабочей зоны в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-76* "ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования".

_______________

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 12.1.005-88. - Примечание изготовителя базы данных.

 

Выбор способа установления ОБУВ производится в зависимости от степени изученности вещества и принадлежности к химической группе.

 

Для обоснования ОБУВ основной группы веществ необходимы сведения о величинах , (в случае возможности установления), , кумулятивной активности (установленной по методу Кагана Ю.С. и Станкевича В.В. или по методу Лима и соавторов), характере действия при попадании на кожу и слизистые оболочки глаз, способности проникать через неповрежденные кожные покровы.

 

Если вещество относится:

 

- к гомологическому ряду, представители которого имеют утвержденную в законодательном порядке величину ПДК для воздуха рабочей зоны:

 

- к изученному классу химических соединений с известным механизмом действия;

 

- имеют установленные в законодательном порядке санитарные нормативы в атмосфере населенных мест или в воде водоемов санитарно-бытового водопользования по токсикологическому признаку вредности,

 

возможно обоснование ОБУВ при определении не всех указанных выше параметров токсикометрии (группы веществ, относящихся к изученным в токсикологическом плане классам химических соединений).

 

ОБУВ не устанавливаются:

 

- для веществ, опасных в плане развития отдаленных и необратимых эффектов,

 

- для веществ, подлежащих широкому внедрению* в практику.

________________

* под "широким внедрением" понимается наличие контакта с контингентами работающих, количество которых составляет не менее 30 человек ("Методические указания к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны", утв. Минздравом СССР, N 2163-80).

 

Для вычисления среднего значения ОБУВ ее величина представляется в виде среднего геометрического логарифма ОБУВ, рассчитанных по отдельным уравнениям. Одновременно целесообразно провести расчеты ОБУВ для ранее нормированных соединений, что позволяет подтвердить обоснованность прогнозов. В случае значительных расхождений величин ОБУВ, рассчитанных по отдельным уравнениям или "выпадении" полученной величины из ряда нормированных соединений исследуемого гомологического ряда, целесообразно привлечение дополнительных расчетов, основанных на определении порогов с помощью метода фракционного голодания или использования митохондриальной тест-системы. При выборе окончательного значения ОБУВ следует учитывать все имеющиеся сведения о токсических свойствах изучаемого вещества (прогнозируемые величины, аналогия с ранее нормированными соединениями, особенности токсического действия).

 

Величины ОБУВ (, , , ) в уравнениях выражены в мг/м , - мг/кг.

 

При использовании других параметров токсикометрии, лимитирующих показателей, вида подопытных животных, путей введения веществ и т.д. дополнительная информация приведена рядом с рекомендуемыми уравнениями, либо указана непосредственно в самих уравнениях.

 

Определение ОБУВ основной группы веществ

После проведения токсикологических исследований и установления , , и других параметров токсикометрии расчет величины ОБУВ проводят по приведенным ниже уравнениям.

 

2.1. Для органических веществ, присутствующих в воздухе в виде паров определение проводят по уравнениям (1-3)

 

(1)

 

(2)

 

(3)

2.2. Для органических веществ, которых установлен по поведенческим реакциям (исследования проводят в соответствии с "Методическими указаниями по использованию поведенческих реакций животных в токсикологических исследованиях для целей гигиенического нормирования" (утв. Минздравом СССР N 2166-80), расчет величин ОБУВ проводят по уравнениям (4-5)

 

(4)

 

(5)

2.3. Для гепатотоксичных веществ, которых установлен по комплексу показателей (бромсульфалеиновая проба, проба на синтез гиппуровой кислоты, липидный обмен в печени, органоспецифические ферменты, состояние мембран гепатоцитов)

 

вычисление ОБУБ проводят по уравнению:

 

(6)

2.4. Для веществ, обладающих неизбирательным раздражающим действием , расчет ОБУВ возможен по уравнениям:

 

(7)

 

(8)

Определение для белых крыс и человека проводят в соответствии с методическими указаниями "К постановке исследований по изучению раздражающих свойств и обоснованных ПДК избирательно действующих раздражающих веществ в воздухе рабочей зоны" (утв. Минздравом СССР, N 2196-80).

 

2.5. Для органических веществ, присутствующих в воздухе в виде аэрозолей или их смеси с парами

 

, (9)

 

 

где - по классификации кумулятивного действия Л.И.Медведя и соавт. для сверхкумулятивных веществ составляет 1,194, для высококумулятивных - 0,811, для среднекумулятивных - 0,786.

, (10)

 

 

где - для веществ 1-й группы составляет - 1,48, для веществ 2-й группы - 0,753, для веществ 3-й группы - 0,683.

, (11)

 

 

где - для сверхкумулятивных веществ составляет - 1,078, для высококумулятивных - 0,786, для среднекумулятивных - 0,672.

Поправки на выраженность кумулятивного действия целесообразно использовать в тех случаях, когда есть основание полагать, что величина коэффициента кумуляции оказывает влияние на значения ОБУВ (аналогия с ранее нормированными структурно близкими соединениями).

 

2.6. Расчет величины ОБУВ химических органических веществ различной структуры возможен с помощью сплайн-модели множественной нелинейной зависимости величины ОБУВ от совокупности показателей (параметры токсикометрии, физико-химические показатели):

 

кг/л, и г/кг; мг/м , КВИО по Г.Н.Заевой (в тысячах), °С, °С, - молекулярная масса, г/см , - дипольный момент, - диэлектрическая проницаемость, - коэффициент преломления, - коэффициент поверхностного натяжения, - мольная энтальпия. Графическое
изображение модели представлено на рис.1.	(12)

 

 

- весомость показателей	N п/п
	Знач.	0,17	0,13	0,10	0,10	0,09	0,07	0,07	0,06	0,06	0,05	0,05	0,03

 

 

Рис.1. Сплайн-модель для расчета ОБУВ

 

Расчеты могут производиться с неполным набором любого сочетания заложенных в модель показателей (полнота информации не менее 50%), но при обязательном наличии данных о или и

 

- сплайны - графики зависимости величины ОБУВ от различных параметров веществ.

 

- весомость соответствующих параметров веществ в долях от единицы.

Пример расчета величины ОБУВ бензола с помощью сплайнов.

 

На горизонтальных осях сплайнов откладывают параметры вещества.

 

Параметры
45 мг/м	-0,28	0,15
15,6	-0,08	0,06
78	+0,08	0,10
80 °С	+0,12	0,05
0,88	-0,08	0,06
1,5	+0,30	0,17
	0,02	0,59

 

Из полученных точек восстанавливают перпендикуляры до сллайнов и определяют значения нелинейных коэффициентов на вертикальных осях. Найденные коэффициенты и их весомости (указаны под каждой сплайн-моделью) подставляют в расчетную формулу:

 

 

или мг/м

Величина ПДК бензола, утвержденная в законодательном порядке 5 мг/м . Расчет был проведен по 6 параметрам из 11 предусмотренных в модели (полнота информации 54,5%).

 

2.7. Для органических веществ, обладающих общетоксическим действием, ОБУВ рассчитывают по уравнению

 

(13)

а) расчет проводится по уравнениям

 

(14)

 

(15)

При одновременном наличии смертельных и пороговых концентраций для мышей и крыс в качестве исходных следует брать величины для наиболее чувствительного вида животных.

 

Уравнения отражают общую зависимость между и параметрами острой токсичности.

 

Для отдельных групп соединений рекомендуется проводить расчет, используя следующие уравнения (16-21)

 

фосфорорганические вещества	(16)
альдегиды и кетоны	(17)   (18)
Производные акриловой и метакриловой кислот	(19)   (20)
нитрилы и цианиды, отщепляющую группу	(21)

 

б) Обоснование коэффициента запаса. Коэффициент запаса слагается из данных о потенциальной и реальной опасности веществ. Для характеристики потенциальной опасности использована величина КВИО, т.е. отношение максимально достижимой концентрации паров вещества в воздухе при 20 °С и его (КВИО ) либо к - КВИО )*. Биологическая активность вещества на разных уровнях воздействия оценена по величинам , и (по расчету). Кумулятивная активность вещества оценена по величинам зон хронического и биологического действия. Межвидовые различия в чувствительности подопытных животных (не менее 4 видов грызунов - мышей, морских свинок, крыс, кроликов) оценены по величине КВР - отношению для наиболее устойчивого вида животных к для наиболее чувствительного при одном и том же пути введения в организм. Предусмотрено 2 варианта обоснования коэффициента запаса в зависимости от результатов эксперимента. При 1-м варианте расчет коэффициента запаса проводится исходя из значений , , КВИО , КВР. Исходные данные приведены в таблице 1.

________________

* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

 

Таблица 1

Расчет коэффициента запаса по 1-му варианту

I	мг/м	500	501-5000	5001-50000	>50000
	баллы
II	мг/м	1	1,1-100	11-100	>100
	баллы
III		>1000	1000-101	100-10	<10
	баллы
IV	КВИО	>300	300-30	29-3	<3
	баллы
V	КВР	>9	9-3	<3	-
	баллы				-

 

Согласно 2-му варианту расчет коэффициента запаса проводится в случае недостижимости в стандартных условиях эксперимента величин . В этом случае коэффициент запаса обосновывается исходя из значений , , , КВИО , КВР (таблица 2). Для расчета коэффициента следует в каждом из 5 разделов, обозначенных римскими цифрами, таблиц 1 или 2 (в зависимости от результатов эксперимента) найти графу, относящуюся к данным опыта и соответствующий им балл. Найденные таким образом баллы необходимо сложить, полученной сумме в таблице 3 соответствует определенное значение коэффициента запаса.

 

Таблица 2

Расчет коэффициента запаса по 2-му варианту

I	мг/м	<10	10-100	101-1000	>1000
	баллы
II	мг/м	1	1,1-10	11-100	>100
	баллы
III		>10	10-5	4,9-2,5	<2,5
	баллы
IV	КВИО	>10000	9999-1000	999-100	<100
	баллы
V	КВР	>9	9-3	<3	-
	баллы				-

 

Таблица 3

Величины коэффициента запаса в зависимости от суммы баллов

Сумма баллов

34-40

Коэффициент запаса

 

Расчетная величина может быть апробирована в краткосрочном (30 дней) эксперименте, программа которого предусматривает проведение исследований на 8 группах белых крыс (всего не менее 68 животных). Исследование влияния вещества на организм проводят на 13-15 день, на 20-25 день и 28-30 день воздействия. Применяются следующие методы исследования:

 

а) суммационно-пороговый показатель с функциональной пробой - анодизацией головного мозга - для исследования функционального состояния центральной нервной системы; исследование поведенческих реакций.

 

б) изучение сорбционных свойств тканей основных органов и желез методом витального окрашивания.

 

Пороговый эффект характеризуется напряжением защитных механизмов при формировании начальных фаз интоксикации. На это указывает: 1) выявление наличия торможения в центральной нервной системе, появляющееся только при применении пробы - анодизация головного мозга, торможение поведенческих реакций; 2) обнаружение скрытого выраженного снижения, а затем и увеличения сорбционной способности тканей ряда желез внутренней секреции (гипофиза, щитовидной железы, надпочечников), а также отдельных внутренних органов. (С.М.Павленко, В.А.Гусева).

 

2.8. ОБУВ неорганических газов и паров рассчитывают по уравнениям (22-23)

 

, или в упрощенном виде (22)

(мг/л) (23)

2.9. ОБУВ для аэрозолей окислов и других малорастворимых соединений металлов рассчитывают по уравнению для растворимых соединений металлов, - по уравнению (24-27)

 

(24)

 

, (25)

 

 

где: - смертельная доза для 50% мышей при внутрибрюшинном введении в исследующим наблюдением в течение недели, выраженная в миллиатомах на килограмм массы тела (мА/кг);

- число атомов металла в молекуле вещества

 

Расчет ОБУВ растворимых солей металлов по :

 

(26)

Расчет ОБУВ растворимых соединений металлов по и при совместном их использовании:

 

(27)

2.10. Расчет ОБУВ с помощью митохондриальной тест-системы.

 

Метод основан на изучении влияния веществ на процессы дыхания в изолированных митохондриях печени крыс.

 

Расчет ОБУВ проводится на основе использования величины - концентрации, угнетающей дыхание изолированных митохондрий на 50%.

 

Величина может быть получена из литературы, либо в соответствии с "Методическими рекомендациями по экспрессному определению параметров токсикометрии новых химических агентов на изолированных митохондриях" (утв. Минздравом РСФСР 04.05.77).

 

2.10.1. Расчет величины при введении в желудок.

 

Расчет величины осуществляется по уравнению	. (28)

 

 

Средняя ошибка расчетной величины составляет 1,72-1,76 раза, или 1,57±0,2 раза по абсолютной величине.

Пример расчета: экспериментально найденная величина натриевой соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты составляет ; ; . Подставляя полученную величину в уравнение (28) имеем: ;

; ; гмоль/кг

 

Исходя из молекулярной массы , равной 243, находим расчетную в весовых единицах, равную 660 мг/кг (крысы).

 

2.10.2. Расчет величины (однократная 2-часовая ингаляционная затравка). Расчет осуществляется по уравнению

 

(29)

Средняя ошибка расчетной величины составляет 2,92±0,48.

 

Пример расчета: экспериментально найденная величина для SO (в виде натриевой соли Na SO ) составляет . Отсюда , а .

 

Подставляя эту величину в уравнение (29) найдем

 

 

Если , то , а . Исходя из молекулярного веса SO , равного 64, переводим в принятую в токсикологии высокую величину, которая составляет 4,8 мг/л. Согласно литературным данным, величина для SO варьирует от 2,6 до 6 мг/л.

 

2.10.3. Расчет порога однократного действия при 4-часовой ингаляции осуществляется по уравнению (30)

 

(30)

средняя погрешность расчета составляет 3,13±1,13

 

Примечание. В связи с тем, что экспериментально определяемые величины сильно варьируют в зависимости от использования методов и критериев определения порога, к расчетам этого токсикометрического параметра следует относиться с известной осторожностью.

 

2.10.4. Расчет величины ОБУВ для воздуха рабочей зоны проводится согласно уравнению (31).

 

(31)

Средняя погрешность расчета составляет 6,5±1,90.

 

Пример расчета величины ОБУВ.

 

для п-хлортолуола (п-ХТ) равна 0,126 М

 

0,899; 6,04+0,766·0,899=6,73;

 

5,359·10 ; 1,86·10 моль/л, или, с учетом молекулярного веса п-ХТ (126,6), 1,86·10 х126,6=2,36·10 г/л. В принятой для гигиенического нормирования системе единиц (мг/м ) получаем: 2,36·10 ·10 =23,6 мг/м . Утвержденная в законодательном порядке величина ПДК п-ХТ для воздуха рабочей зоны равна 10 мг/м (с учетом действия вещества на репродуктивную функцию).

 

2.11. Обоснование ОБУВ веществ на основе порога неспецифической реакции организма методом фракционного голодания.

 

Для расчета величины ОБУВ необходимо нахождение следующих параметров токсикометрии: исследуемого вещества при однократном внутрибрюшинном введении ( в/бр.) (мг/л), порога по методу фракционного голодания в двухкратных шагах от в/бр.

 

Соотношение между выражением доз в шагах и в дозах от подчиняется формуле 2 , где - порядковый номер шага; так, дозе 2 шага соответствует 1/4 от (2 ), дозе 10 шагов - 1/1024 (2 ) - и т.д. При определении величин , а также порогов по иным показателям, испытываются дозы, составляющие целое число двухкратных шагов от . Вещества растворяются в воде (в случаях плохой растворимости - с помощью эмульгатора ОП-7 или любого другого, нетоксичность которого доказана). При этом варьирует лишь концентрация вещества в растворе, но не количество раствора: оно всегда составляет 0,01 мл на 1 г массы тела мыши.

 

Исследование действия веществ методом фракционного голодания осуществляется следующим образом.

 

Не менее, чем за неделю до опыта, мыши-самцы двух-пятимесячного возраста расселяются по 60-65 особей в каждую ванночку (клетку). В день опыта (утром) из них формируется 5 экспериментальных групп, выравненных по средней массе тела, животные маркируются групповыми метками (внутри каждой метки одинаковые) и затравливаются внутрибрюшинно (2, 3 и 4-я группы, 1 и 5-я группы - контрольная). После этого они на 6 часов лишаются воды и пищи (первое голодание), затем кормятся в точение 3 часов и снова лишаются пищи на 14 часов (второе голодание). В ходе голоданий - насыщений мыши периодически взвешиваются. Режим взвешивания: перед первым голоданием; после первого голодания; через 1, 2 и 3 часа после начала первого насыщения; после второго голодания; через 1, 2, 4 и 6 часов после начала второго насыщения (всего 10 взвешиваний). Взвешивания мышей - групповые, по 10 животных вместе, с точностью до 0,5 г. Перед каждым взвешиванием мыши сортируются в соответствии с их групповой принадлежностью, после взвешивания снова объединяются. По итогам эксперимента определяется интегральный динамический показатель (ИДП): сумма модулей отличие в прибавке массы тела сравниваемых групп по всем интервалам между взвешиваниями в единицах, соответствующая 0,25 г. Сравниваются две контрольные группы между собой и каждая подопытная - со средним результатом для двух контрольных. Серии, в которых ИДП при сравнении двух контролей между собой оказывается больше 40, исключаются из рассмотрения (выбраковываются). Для прочих серий показателем наличия токсического эффекта считается ИДП>40, что соответствует вероятности случайного результата менее 0,001 (по данным "холостых" серий). На основании испытания нескольких доз исследуемого вещества определяется минимальная доза, вызывающая токсический эффект . Правила определения :

 

а) Первоначально испытываются четные шаги от . Если при этой минимальная эффективная доза оказывается от 4 до 10 шагов исключительно, то порог уточняется до двухкратного шага. Во всех остальных случаях достаточно определение порога с точностью до четырехкратного шага.

 

б) Порог считается найденным, когда две большие дозы эффективны, т.е. дают превышение граничной величины ИДП, а три меньшие - неэффективны.

 

в) В случае получения данных, противоречащих постулату о прямой зависимости наличия или отсутствия эффекта от дозы, варианты воздействия, давшие парадоксальные результаты, проверяются дважды. Таким образом, по каждому из таких вариантов накапливаются три результата. Доза оценивается как эффективная, если в двух случаях из трех получено превышение граничной величины ИДП, и как неэффективная - если в двух случаях из трех граничная величина не достигается.

 

г) Дозу больше 4 шагов от можно не испытывать. Если эта доза окажется минимальной эффективной или неэффективной, порог квалифицируется как "менее 5 шагов".

 

После нахождения (в двухкратных шагах от в/бр) необходимо по табл.4 определить значение - дистанции от до ОБУВ (тоже в двухкратных шагах), дальнейший расчет гигиенического норматива производится по формуле:

 

(32)

 

 

Таблица 4