Magazine

УДК 613.6: 632.95

Н.Г. Проданчук, чл.-кор. АМН України, Є.І. Спину, проф., А.П. Кравчук, к.м.н., Е.А. Баглей, д.м.н., Е.Е. Пилянкевич, Ю.Г. Чайка

Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя, Київ, Україна

Інтеграція знань про численні негативні впливи хімічних речовин на організм людини становить основу профілактики їх шкідливого впливу в системі ксенобіотик - навколишнє середовище - людина.

Наука про вплив ксенобіотиків на організм людини пройшла численні етапи. Найважливіший з них - теоретичне обгрунтування ймовірнісної зв'язку між небезпекою хімічних речовин для людини і даними на лабораторних моделях.

Активні пошуки кількісних критеріїв, що відображають можливу небезпеку хімічних речовин для здоров'я людини, починалися з другої половини 19-го століття. З цією метою використовували матеріали епідеміологічних досліджень, а також дані про випадкових і навмисних отруєннях, досліди на добровольцях.

Паралельно починаються широкі дослідження виявлення дії хімічних речовин на лабораторних моделях. Показано, що в певній мірі параметри токсикометрії, отримані в експериментах на лабораторних тваринах, дозволяють судити про токсичність речовин для людини. При цьому токсикологи запозичують методи суміжних наук - фізіологічні, біохімічні, гістохімічні, хімічні, статистичні, патоморфологічні, математичні, а також тести, що характеризують специфічні ефекти - гонадотоксичности, ембріотоксичність, мутагенність, бластомогенних, алергенність, репродуктивну токсичність і ін. Це дозволило прийняти для оцінки небезпеки ксенобіотиків для людини ряд параметрів, отриманих на лабораторних моделях.

У міру зростання знань стає очевидним, що поряд з дослідженням токсікокінетікі, токсікодінамікі, необхідно вивчити поведінку заданих речовин в системі ксенобіотик - навколишнє середовище - людина.

Роботами Н.В. Лазарева, Л.І. Медведя та їхніх учнів [1] був створений теоретичний і практичний фундамент геогігіени. Для досліджень був прийнятий ряд показників, що характеризує речовини як глобальні забруднювачі.

За минуле століття отримана інформація по токсиколого-гігієнічних характеристик мільйонів хімічних речовин. Очевидна необхідність в узагальненні цього банку даних як для розуміння механізмів дії, так і профілактики отруєнь. Аналіз показав, що фізико-хімічні властивості таких речовин і характер їх біологічної дії вкрай різноманітний. Звідси на різних етапах узагальнення створені десятки класифікацій [2]:
- розподіл усіх летючих промислових речовин за характером дії (Гендерсон і Хаггард, 1930);
- в залежності від середніх смертельних доз (концентрацій) при різних шляхах надходження хімічних речовин в організм різних тварин і людини (Hoage, 1943);
- біолого-фізико-хімічна (Н.В. Лазарев, 1944);
- по взаємодії з ферментними системами (А.А. Покровський, 1962, Л.А. Тиунов, 1963);
- за характером біологічної дії і хімічною структурою (І.Д. Гадаскіна, 1963);
- ймовірності інгаляційних отруєнь (КВІО, І.В. Саноцкий, 1964);
- термодинамічної активності речовин (Н.В. Лазарев, 1964);
- ступеня канцерогенної активності з урахуванням виникнення раку у людини (Л.М. Шабад, 1966);
- по силі дратівної дії речовин (А.А. Голубєв, 1968);
- за кумулятивним дії (Л.І.
Ведмідь, 1968);
- залежно небезпеки хімічних сполук від величини порогів і одноразової дії (І.П.
Уланова, 1971);
- можливості виникнення отруєнь з урахуванням зони хронічної дії (І.П. Уланова, 1971);
- по канцерогенної небезпеки хімічних речовин (МАИР / JARC, 1972);
- за ступенем небезпеки з урахуванням токсікометріческіх критеріїв (І.П. Уланова, М.А. Пінігін, 1974);
- за ступенем канцерогенної небезпеки (Агенство по захисту навколишнього середовища, США / US EPA, 1984 [3]);
- еколого-гігієнічна класифікація пестицидів (Є.І. Спину і співавт., 1989 [4]);
- хімічні сполуки, виробничі процеси, галузі промисловості з впливом яких пов'язують виникнення раку у людини (МАИР / JARC, 1997. [5]);
- російська гігієнічна класифікація пестицидів і їх канцерогенної небезпеки (В.С. Турусов і співавт., А.І. Потапов і співавт., 1997. [6-7]);
- класифікація небезпеки хімічних канцерогенів по розрахованим максимально неефективною або мінімально ефективної дозам (Б.А. Курляндський, С.М. Новиков, 1998. [8]);
- класифікація пестицидів за ступенем небезпеки (ДСанПіН 8.8.1.002-98 [9]).

Аналіз показує, що в перший період узагальнень широко використані токсікометріческіе показники, в подальшому створені класифікації, що враховують побічні ефекти дії. На наступному етапі запропонована класифікація, яка об'єднує два напрямки - токсікометріческіе і гігієнічні критерії.

Наступний крок на шляху реалізації системного підходу (на прикладі пестицидів) - включення в єдину класифікацію всіх показників, що відображають небезпеку хімічних речовин. Така класифікація, що включає 21 показник (10 - токсікометріческіх, 6 - віддалені і побічні наслідки і 5 - гігієнічних), була розроблена в ЕКОГІНТОКСі і затверджена в Україні (ДСанПіН 8.8.1.002-98).

На шляху її використання виникає ряд труднощів. Який або які показники, віднесені до різних класів (небезпечним і малонебезпечних), слід враховувати, як висловити це кількісно?

Сьогодні прийнято використовувати поняття лімітує критерію, тобто тих з 21 показника, які відносяться до першого класу небезпеки.

Тим часом, для одного препарату до першого класу належить один - два показника, а для іншого - три - чотири і більше. Як врахувати ці показники? При цьому для одного з'єднання залишилися показники віднесені до малонебезпечних (IV клас небезпеки), а для іншого - більшість потрапляє в II-III класи (Рис. 1) . Очевидна значно більша небезпека другого ксенобиотика.

Віднесення до того чи іншого класу небезпеки має як теоретичне, так і важливе практичне значення. Пестициди, віднесені до першого класу небезпеки, як правило, не рекомендуються до широкого застосування в сільському господарстві, обмежене використання їх можливо тільки у вигляді препаративних форм або інших умов, що забезпечують безпеку їх застосування для працюючих, населення і навколишнього середовища, що відображено в ДСанПіН 8.8 .1.002-98. У випадках виникнення надзвичайних ситуацій можливо тільки як виняток їх застосування під строгим контролем. Однак цей виняток не поширюється на речовини, що мають канцерогенні та мутагенні властивості, а також віднесені до стійких органічних забруднювачів.

Вищевикладене свідчить про те, що діюча практика визначення класу небезпеки за лімітується критерієм потребує вдосконалення.

Пропонується концепція визначення інтегрального класу небезпеки, заснованого на кількісному обліку найбільш інформативних критеріїв, що відображають небезпеку заданого речовини. Вона базується на системному принципі визначення інтегрального класу небезпеки з урахуванням токсікометріческіх показників, віддалених і побічних наслідків дії і гігієнічних критеріїв.

Таким чином, поставлена ​​задача визначення класу небезпеки в тривимірному просторі. Для її вирішення нами обраний метод, в якому розглядають способи подання об'ємних тіл на площині. Нами використаний принцип аксонометрии.

на Мал. 2 показана проекція трьох складових на осі x, y, z і інтегрального вектора r. Вектор відображає інтегральне значення трьох напрямків.

Математичний апарат дозволяє розрахувати значення кожного напряму і інтегральний вектор.

На прикладі пестицидів покажемо шляхи використання визначення інтегрального вектора. Очевидно, що для інших класів ксенобіотиків (полімерні матеріали, важкі метали та ін.) Повинні бути обрані інші критерії і система оцінок. Однак головне - зберегти при цьому принцип визначення інтегрального вектора, що відображає значення трьох складових.

Для кількісного обліку розроблена бальна система оцінки пестицидів, згідно з якою перший клас небезпеки оцінюють в 100, другий - 80, третій - 50 і четвертий - 30 балів.

Обрані 15 показників, з нашої точки зору найбільш повно відображають гігієнічні, токсикологічні критерії та показники віддаленого і побічної дії. З гігієнічних критеріїв враховуються: стійкість (Т50) в грунті, рослинах і воді, глибина міграції в короткій ланцюга (грунт - грунтові води), коефіцієнт накопичення в екосистемі (водної та ін.). Як показники віддаленої дії прийняті: канцерогенність, тератогенність, ембріотоксичність, мутагенність і репродуктивна токсичність. З токсікометріческіх показників обрані: ЛД50 перорально, ЛД50 дермальний, ЛК50 інгаляційно, коефіцієнт кумуляції, сенсибилизирующее і подразнюючу дію.

Завдання розрахункового методу полягає в обчисленні інтегрального класу небезпеки і зберіганні цієї інформації. З цією метою пропонується формула, в яку введена подвійна параметризация. Модель дозволяє розрахувати величину векторів RXYZ і RXY за заданим значенням трьох складових:

де R - величина вектора;
x - токсикологічна складова;
y - показник віддаленої дії;
z - гігієнічна складова;
a, b, g - коефіцієнти, що відображають специфіку завдання, для базового випадку a, b, g = 1.

Модель задовольняє поставленим умовам і має реальний геометричний сенс в тривимірному просторі. Довжина вектора з параметрами x, y, z при a, b, g = 1. Формула дозволяє також обчислити підкласи, побудовані на двох показниках. Коефіцієнти третього показника прирівнюються до 0.

До високо небезпечним віднесені пестициди зі значенням інтегрального вектора більше 550 балів, до помірно небезпечних - 450-550 балів, середньо небезпечним - 400-450 балів, малонебезпечних - менше 400 балів.

З аналізованих пестицидів в клас високо небезпечних віднесені, головним чином, стійкі органічні забруднювачі, які отримали високу бальну оцінку за всіма трьома категоріями шкідливості. Для прикладу наводимо аксонометричне визначення інтегрального класу небезпеки для гранозана (Рис. 3) . Максимальна кількість балів припадає на гігієнічні складові, що відповідає уявленням про глобальне забруднення ксенобіотиками навколишнього середовища.

Іншу картину показує аксонометрія визначення інтегрального класу небезпеки паратіона (Рис. 4) . Найбільшу небезпеку має складова, що відображає токсікометріческіе параметри. Це відповідає даним про тисячі випадків інтоксикації у людей, які контактували з цим препаратом.

Порівняно меншу небезпеку становить етофумезат (Рис. 5) . Складові, що відображають токсікометріческіе, гігієнічні та параметри віддаленого дії коливаються в межах 150-240 балів, вектор rxyz - 340 бали. Згідно із запропонованою класифікації він повинен бути віднесений до iv класу небезпеки.

Вектор RXY дозволяє охарактеризувати небезпека кожної категорії в плані визначення ролі того чи іншого напрямку в інтегральному класі небезпеки.

Таким чином, вирішується многовариантная завдання. Введена подвійна параметризация, в формулу входять 6 параметрів, які можуть приймати різні значення. Для базового випадку a, b, g = 1.

Для вирішення багатовекторної задачі запропоновано алгоритм, що складається з 11 блоків (Див. Блок-схему) . Блоки мають кілька входів, в кожен входить ряд показників. Для розрахунку векторів потрібно безліч математичних операцій. Важливий етап роботи - статистичний аналіз групування пестицидів за інтегральними класів небезпеки.

Для вирішення заданої багатопараметричної задачі розроблена комп'ютерна програма, що включає розрахунок векторів RXYZ і RXY, визначення класу інтегральної небезпеки для заданого пестициду, виявлення найбільш небезпечною складовою, статистичний аналіз груп пестицидів з урахуванням многопараметрических показників за класами небезпеки в залежності від величини інтегрального класу, зберігання інформації.

У статті викладені принципи визначення інтегрального класу небезпеки на підставі даних по 40 пестицидів. Планується розвиток заданого напрямку з урахуванням всіх пестицидів (близько 300 речовин), дозволених для застосування в Україні.

висновки

1. Вперше запропоновано інтегральний клас небезпеки пестицидів на основі гігієнічних, токсікометріческіх і показників віддаленої дії ксенобіотиків. Методом аксонометрии розрахований вектор, кількісно відображає інтегральний клас небезпеки.

2. Розроблено класифікацію пестицидів, заснована на системному підході, що характеризує інтегральний клас хімічних речовин.

3. Проведено ранжування пестицидів за чотирма класами небезпеки речовин. Виділено 4 інтегральних класу небезпеки. Експертна оцінка застосовуваних пестицидів збігається з розрахованим інтегральним класом небезпеки для заданого препарату.

4. Поряд з теоретичним віднесення до інтегрального класу небезпеки має прикладне значення, дозволяючи диференційовано визначати запобіжні заходи при застосуванні заданого пестициду.

5. На базі системного принципу розроблена комп'ютерна програма, що дозволяє визначити інтегральний клас небезпеки заданих пестицидів, провести статистичний аналіз групування пестицидів відповідно до класів їх небезпеки, а також накопичувати інформацію.

література
1. Введення в геогігіену / Відповідальний редактор Н.В. Лазарєв. -М., Л .: "Наука", 1966. -322 с.
2. Основи загальної промислової токсикології (керівництво) / Под ред. Н.А. Толоконцеву і В.А. Филова. -Л .: "Медицина", 1976. -С. 13-15.
3. Proposed Guidelines for Carcinogen Risk Assessment: Request for Coments // Environmental Protection Agency. Federal Register. Part VII. -1984. -V. 49, N227. -P. 46294-46300.
4. Є.І. Спину, Р.Ю. Сова, О.Г. Моложанова. Еколого-гігієнічна класифікація пестицидів // Гігієна і санітарія. -№2. -1989. -З. 23-26.
5. Monographs on the Evaluation of Carcenogenic Risks to Humans -Lyon, JARC, 1997. -V. 68. -P. 14-27.
6. В.С. Турусов, В.Н. Ракитский. Класифікація пестицидів за ступенем канцерогенної небезпеки для людини // Питання онкології. -1997. -Т. 43, №3. -З. 299-303.
7. Н.І. Потапов, В.Н. Ракитский, А.П. Шіцкова і ін. Російська гігієнічна класифікація пестицидів // Гігієна і санітарія. -1997. -№6. -З. 21-24.
8. Б.А. Курляндський, С.М. Новиков. Про класифікуванні небезпеки хімічних канцерогенів // Токсикологічний вісник. -1998. -№1 -С. 2-6.
9. Державні санітарні правила та норми ДСанПіН 8.8.1.2.002-98 "Гігієнічна класифікація пестицидів за ступенями небезпечності" // Збірник основних законодавчо та нормативних документів "Організація і Здійснення державного санітарно-епідеміологічного Нагляду за Використання пестицидів и агрохімікатів". -Кіїв, 1999. -С. 249-267.

| Зміст |