Научная статья на тему 'ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОРОГОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ'

ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОРОГОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
21
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
Область наук
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — С.Л. Авалисты, З.П. Григоревская, Е.В. Печенныкова

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Chronic experiment involving the application of a random technique of identifying threshold benzene inhalated concentrations in animals has demonstrated the advantages of a random approach to the improvement of hygienic regulations and risk assessment of chemical air pollution.

Текст научной работы на тему «ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОРОГОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ»

УДК 61 4.71/.73:613.155.3]-074

С. Л. Авалисши, 3. П. Григоревская, Е. В. Печенныкова

ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОРОГОВЫХ

КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва

Как известно, при гигиеническом регламентировании химических загрязнений окружающей среды решающее значение имеет определение порогов хронического действия вредных веществ, уровень которых зависит не только от чувствительности используемых показателей биологического действия, т. е. не только от качественных характеристик реакций организма на различных структурно-функциональных уровнях его организации, но и от количественных критериев вредности, позволяющих с известной степенью надежности устанавливать биологически значимые сдвиги [2, 7, 8, 10].

В настоящее время сложилась определенная система количественных критериев оценки действия ядов на организм животных при обосновании гигиенических нормативов. Однако все больше исследователей склоняются к мысли, что определение минимально действующей концентрации по среднегрупповым значениям изменений тех или иных функциональных показателей состояния организма при действии химических веществ является недостаточно обоснованным, поскольку при этом не всегда учитывается необходимость защиты от вредного действия наиболее чувствительных особей [4, 12, 14]. Это обстоятельство приобретает особое значение при воздействии факторов малой интенсивности, каковыми в большинстве случаев и являются загрязнения атмосферного воздуха в реальных условиях, так как в этом случае характер патологических проявлений в наибольшей мере связан с индивидуальными различиями в чувствительности и не может быть оценен в рамках средней нормы

[4, 12, 13].

В этой связи возникает необходимость разработки методов определения вероятностных значений порогов действия химических соединений, учитывающих индивидуальные реакции отдельных чувствительных особей, что при существующих подходах к гигиеническому нормированию с использованием групповой достоверности различий невозможно [1, 4, 12, 14].

Однако для установления вероятностных подходов к определению пороговых величин необходима разработка научно обоснованных критериев перевода градированных показателей, наиболее часто используемых при оценке состояния организма, в альтернативные. Сложность этой задачи обусловлена прежде всего нерешенностью проблемы дифференцирования «просто действия» от «вредного действия» и связанного с ней воп-

роса о надежности установления биологически значимых для организма изменений [1, 3, 9, 11]. В связи с тем что критерии перевода градированных показателей в альтернативные, основанные на достоверной информации о механизме действия веществ, известны только для отдельных групп соединений [1, 12], предложены различные статистические подходы к установлению критериальной значимости принимаемого альтернативного признака. При этом в качестве количественного критерия вредности градированного сдвига чаще всего используется верхняя или нижняя доверительная граница исследуемого показателя с учетом малой выборки (М±ш1) и средняя величина показателя подопытной выборки (М±26) [1, 3, 5, 7].

Целью настоящего исследования являлось установление вероятностных значений пороговых концентраций при ингаляционном воздействии бензола на организм экспериментальных животных и сравнение полученных пороговых величин при использовании различных количественных критериев градированного сдвига.

В хроническом эксперименте по изучению непрерывного ингаляционного воздействия бензола на организм животных было изучено 5 концентраций вещества (100, 50, 20, 10 и 5 мг/м3).

Воздействие бензола на организм оценивалось в соответствии с токсикодинамикой вещества по изменению следующих показателей: суммацион-но-порогового показателя (СПП), общего количества лейкоцитов, лимфоцитов, лейкоцитарной формулы, а также содержания эритроцитов и гемоглобина. Каждая опытная и контрольная группа состояла из 25 белых беспородных крыс, при этом изучение каждого показателя проводилось не менее чем на 10—15 животных. С целью вероятностной оценки возникающих токсических эффектов полученные градированные показатели переводились в альтернативные с помощью метода вероятностного определения пороговых и недействующих концентраций [1, 3, 5].

Возможность сравнения величин пороговых концентраций, получаемых при различных количественных критериях градированного сдвига, была обеспечена благодаря тому, что поставленный эксперимент позволял на основе динамического наблюдения регистрировать время наступления значимых отклонений биологических показателей у каждого животного. При этом в одном случае по всем изученным показателям в качестве значимого принимались изменение, выходя-

99

98 96

90

64 80

10 60 50 40

30

20 16

10

ной функции во всех случаях применялся метод

1_I_1 I 1 м и

]_и_I 111111

ю

юх

«V *

Рнс. 1. Зависимость вероятности (частоты) наступления лейкопении у .животных от времени ингаляции бензола в

различных концентрациях.

По оси абсцисс — логарифмы времени воздействия, ч; по оси ординат — вероятность (частота) эффекта, %. /—100 мг/м3; 2 — 50 мг/м3;

3 — 20 мг/м3, 4—10 мг/м3; 5 — 5 мг/м3.

щее за пределы величины 2 б от средней величины его в контроле и фоне (Д4±2 6), а в другом — изменение, выходящее за пределы доверительных границ контроля и фона (М+т/).

Для каждого показателя устанавливалось число животных, у которых к определеному времени наблюдался эффект. Полученное число выражалось в процентах по отношению к общему числу животных в данной опытной группе (кумулятивная частота). В соответствии с кумулятивной частотой строились кривые зависимости вероятности (частоты) наступления эффекта от времени воздействия определенной концентрации вещества. На логарифмически-пробитной сетке указанные кривые аппроксимировались прямыми, которые с помощью метода наименьших квадратов описывались соответствующими уравнениями регрессии (рис. 1). Прямые зависимости время — эффект или соответствующие им уравнения регрессии использовались для получения данных, необходимых для построения зависимости концентрация — эффект. Такой методический прием позволял определять зависимость концентрация — эффект к различным срокам ингаляционного воздействия вещества. Поскольку при гигиеническом регламентировании атмосферных загрязнений пороговые концентрации определяются для 4-месячного срока воздействия изучаемого вещества, постольку зависимость вероятности (частоты) проявления у животных эффекта действия различных концентраций бензола была установлена именно к этому сроку экспозиции.

Установленные кривые зависимости концентрация — эффект для различных показателей в хроническом (4 мес) эксперименте на логарифмически-пробитной сетке аппроксимировались прямыми (рис. 2). Для выравнивания прямолиней-

наименьших квадратов. Прямые концентрация

• • эффект, полученные

для различных показателей при воздействии бензола, позволяют определять, какова вероятность (частота) наступления эффекта при заданной концентрации вещества в воздухе. Анализируя с этих позиций указанные вероятностные кривые, можно установить пороговые концентрации, вызывающие наступление различных функциональных изменений у 10, 20, 30 % и т. д. Так, на рис. 2 представлены прямые концентрация — эффект, отражающие зависимость вероятности (частоты) наступления лимфопении при действии различных концентраций бензола, причем эти прямые получены с использованием различных критериев градированного сдвига. Таким же образом строились прямые концентрация — эффект по величине СПП, степени лейкопении и сдвигу влево лейкоцитарной формулы. По другим изученным показателям регистрируемые изменения были статистически недостоверными.

Сравнение вероятностных пороговых концентраций бензола показало, что они могут значительно отличаться в зависимости от того, какой

количественным критерии перехода от градированной формы учета эффекта к альтернативной был использован при их установлении. Как видно из табл. 1, разница в значениях пороговых величин зависела также от показателя биологического действия и от вероятности (частоты) наступления эффекта, принимаемого в качестве порогового.

Данные табл. 1 фактически демонстрируют область (диапазон) эффективных концентраций на соответствующем участке кривой концентрация— эффект, вызывающих наступление значимых изменений исследуемых показателей у 16

з

1 1 1М11

Ю

1

I 11М111

ю

Рис. 2. Зависимость вероятности (частоты) наступления

лимфопении от концентраций бензола.

По оси абсцисс — логарифм концентрации, мг/м3; по оси ординат — вероятность (частота) эффекта, %. 1 — при использовании в качестве границ «нормы» диапазона М±т1\ 2 — при использовании диапазона М±2о\ 3— уровень спонтанных эффектов в контроле при

границах «нормы» М±т/; 4 — то же при М±20.

Таблица 1

Сравнительная характеристика пороговых концентраций (в мг/м3) бензола, полученных с использованием различных

критериев перевода градированных показателей в альтернативные, и их доверительные границы

М ± 2 О М±т1

Показатель вероятность наступления эффекта, %

16 50 84 16 50 84

Лейкопения Лимфопения Сдвиг влево лейкоцитарной формулы Снижение СПП 3.2 (2,8-3,7) 2,9 (2,4-3,3) 1.3 (0,9-1,6) 0,6 (0,2-1,1) 6,2 (5,9-6,7) 5,2 (4,8—5,8) 3,6 (3,2-4,1) 1,9 (1,4-2,7) 12,2 (11,7-12,9) 9,9 (9,0—10,7) 9,8 (9,2-10,1) 7,3 (6,1-8,5) 1,9 (1,5-2,4) 2,0 (1,7-2,4) 0,8 (0,5—1,0) 0,3 (0,1-0,6) 3,6 (2,8-4,3) 3,5 (2,9-4,4) 2,2 (1,4-2,9) 0,7 (0,2-1,4) 6,9 (6,1-7,6) 6,0 (5,2-6,9) 5,5 (4,6-6,5) 3,4 (2,8-4,7)

84 % животных. С гигиенической точки зрения наибольшее значение представляет определение начального уровня концентраций этого диапазона, т. е. наименьшей вероятностной величины порога действия [6]. Полученные данные свидетельствуют, что пороговые величины, установленные по изменениям показателей, выходящих за пределы доверительных границ контроля и фона, имеют наименьшие значения. Это обстоятельство, казалось бы, дает основание считать использование данного критерия более правомерным, учитывая принятый в гигиенических исследованиях принцип лимитирующего показателя.

С целыо более точного установления вероятностных пороговых величин была использована методика [3, 4], основанная на учете спонтанного фона по исследуемому показателю. Оказалось, что уровень спонтанных эффектов по всем изученным показателям в случае использования в качестве границ «нормы» диапазона М-\zrnt был значительно выше (от 25 до 40 % в зависимости от показателя), чем в случае уИ=ь2 6 (от 5 до 20 %). Это отразилось на величинах вероятностных пороговых концентраций, полученных с учетом спонтанного фона в параллельном контроле.

Таблица 2

Пороговые концентрации бензола (в мг/м3), полученные с учетом спонтанных эффектов в параллельном контроле,

и их доверительные границы

Показатель

М±2о

М±т1

Лейкопения Лнмфопения

Сдвиг влево лейкоцитарной формулы

Си ижение

СПП

2,4 2,0—3,2 1,8 (1,3-2,1)

0,6 (0,2-1,3)

0,2 (0,08—,055)

2,7 (2,2-3,6)

2,7 (2,3-3,5)

1,7 (1,3-2,5)

0,5 (0,14—0,95)

Как видно из табл. 2, при установлении вероятностных пороговых концентраций с учетом спонтанных эффектов в контроле оказалось, что пороговые уровни, полученные при критерии вредности градированного сдвига изменения показателя, выходящего за пределы доверительных границ контроля и фона, были несколько выше, чем. при использовании критерия уИч= 2 6. Однако необходимо отметить, что значения вероятностных пороговых концентраций по всем изученным показателям независимо от использованного критерия градированного сдвига во всех случаях были ниже, чем пороговые концентрации, установленные по среднегрупповому изменению тех же показателей.

Полученные результаты свидетельствуют о наличии разных подходов к оценке гигиенической значимости рассмотренных количественных критериев вредности изменений градированных показателей, что обусловливает необходимость накопления соответствующей информации с целью дальнейшей разработки указанного вопроса. Очевидно, что наряду с принятыми в настоящее время подходами к выбору количественных критериев значимости изменений, основанными на учете таких параметров, как важность самого показателя, степень его пластичности или жесткости и др. [1, 11], дальнейшее развитие должны получить методы, базирующиеся на оценке качественных состояний целостного организма, а не отдельных его показателей [12].

Сопоставление полученных экспериментально пороговых величин с данными эпидемиологических наблюдений даст возможность научно обосновывать коэффициенты запаса, т. е. решить важнейший для регламентирования вопрос об экстраполяции результатов эксперимента с животными на человека. Кроме того, накопление соответствующей информации будет полезно при оценке опасности фактических ситуаций в натурных условиях, когда концентрации веществ превышают установленные гигиенические нормативы.

щ

Литература

1. Каган Ю. С.// Гиг. и сан.— 1978. —№ 12.— С. 74—

78.

2. Каган Ю. С., Кацнельсон Б. А., Курляндский Б. А. // Там же. — 1979. — № 3. — С. 8—11.

3. Курляндский Б. А., Стовбур Н. И., Духовная А. И. // Там же.— 1978. — № 8. — С. 51—55.

4. Курляндский Б. А. // Проблема пороговости в токсикологии. — М., 1979.— С. 11—18.

5. Михеев М. И., Минкина Н. А., Сидорин Г. И. и др. // Гиг. и сан.— 1979. —№ 8. — С. 73—74.

6. Пинигин М. А., Красовский Г. Н. // Проблема пороговости в токсикологии.—М., 1979. — С. 7—10.

7. Пинигин М. А. // Медицинские проблемы охраны окружающей среды.— М., 1981. —С. 95—102.

8. Саноцкий И. В., Уланова И. П. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений. — М., 1975.

9. Саноцкий И. В. // Проблема пороговости в токсикологии. — М., 1979. —С. 4—7.

10. Сидоренко Г. ИМеркурьева Р. В. // Гиг. и сан. —

1983. —№ 6. —С. 4—7.

11. Трахтенберг И. М. // Профилактическая токсикология.—М., 1984. —Т. 1. —С. 244—256.

12. Химические загрязнители воздушной среды и работоспособность человека / Панасюк Е. Н., Даценко И. И., Штабский Б. М. и др. Киев, 1985. — С. 64—71.

13. Штабский Б. М., Кмагн Ю. С., Канцнельсон Б. А. // Гиг. и сан. — 1983. — № 11. —С. 74—76.

14. Rodricks /. V., Tardiff R. С. // Chem. Technol. -

1984. — Vol. 7. — P. 394—397.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Поступила 10.10.8G

Summary. Chronic experiment involving the application of a random technique of identifying threshold benzene inhalated concentrations in animals has demonstrated the advantages of a random approach to the improvement of hygienic regulations and risk assessment of chemical air pollution.

УДК 613.632:546.31-037-07

M. А. Казимов, А. В. Рощин,

О ПРОГНОЗИРОВАНИИ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ МЕТАЛЛОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ТОКСИКОКИНЕТИКИ

ЦОЛИУВ, Москва

Изучение особенностей комбинированного действия металлов в гигиене труда в основном направлено на оценку и прогнозирование эффекта их воздействия на работающих.

Для прогнозирования совместного действия металлов на организм предложено использовать физико-химические свойства элементов, кривые доза — реакция отдельных компонентов и т. д. [5, 13, 14, 16]. При этом определение комбинированного действия металлов осуществляют в основном по изменениям функционального состояния отдельных органов и систем организма, что, однако, не всегда позволяет оценить состояние организма в целом. Например, установлено, что совместное поступление свинца и кадмия в организм может вызвать антагонистическое (предотвращение подавления активности дегид-рогеназы 6-аминолевулиновой кислоты, снижение смертности животных), аддитивное (повышение количества ретикулоцитов в крови) и синергиче-ское (увеличение АД у людей) действие [8, 10— 12, 15]. Возникновение разного типа функциональных изменений при воздействии одной и той же комбинации металлов не позволяет объективно оценить их совместное действие, что связано с отсутствием единых методических подходов к оценке изменений показателей при комбинированном действии металлов.

В последнее время большое значение придают прогнозированию токсичности химических веществ по их кумулятивному эффекту [1, 9]. Исследованиями [3] установлена взаимосвязь между накоплением ряда металлов в гонадах и их гонадотоксическим эффектом. В ряде работ вы-

явлена зависимость токсического эффекта от концентрации металлов в биосредах [7, 17].

Принцип разрабатываемого нами подхода основан на использовании зависимости токсического действия смесей металлов от характера их всасывания и экскреции из организма. При этом по характеру всасывания металлов при однократном совместном поступлении можно предсказать эффект острого комбинированного действия, а по всасыванию и экскреции при однократном поступлении — эффект хронического комбинированного действия.

В экспериментальных исследованиях на крысах изучались процессы всасывания в кровь, распределения во внутренних органах, кумуляции и экскреции металлов из организма при их изолированном и комбинированном однократном и многократном (в течение 1 мес) поступлении в организм. Контролем служили животные, подвергавшиеся изолированному воздействию одного из металлов. Параллельно устанавливалась величина коэффициента комбинированного действия (Ккд), изучались острая токсичность смесей металлов [2] и влияние на функциональное состояние организма повторного поступления металлов в дозах, составивших для ванадия, хрома и кобальта 0,8; 0,8 и 0,4; 0,4 мг/кг соответственно. В исследованиях использовались растворимые соли хрома [Сг(1МОз)з], ванадия (У0504) и кобальта [Со(Ы03)2], которые вводились жи-вотным внутрибрюшинно.

В табл. 1 представлены результаты изучения абсорбции металлов в кровь из места введения (по максимальным концентрациям) и выведения

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.