Вопросы токсикологии полимерных материалов - токсикология полимерных материалов
ТОКСИКОЛОГИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ КАК РАЗДЕЛ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ
Общие вопросы токсикологии полимерных материалов. Большинство определений токсикологии сводится к рассмотрению ее как науки, изучающей яды и эффекты их воздействия на организм, а также связанные с этим проблемы. Гигиеническая (профилактическая, санитарная) токсикология является важнейшим направлением общей токсикологии, в рамках которого реализуются мероприятия по предупреждению возникновения заболеваний химической этиологии. При этом осуществляется санитарно-гигиеническая оценка различных химических агентов, в соответствии с характером которых выделяются все новые разделы гигиенической токсикологии (токсикология металлов, пестицидов или полимерных материалов). Ю. С. Каган (1978) считает, что термин «гигиеническая токсикология» подчеркивает единство задач различных направлений токсикологии и их подчинение целям гигиены как науки о здоровье.
Гигиеническая токсикология исследует и разрабатывает научные основы, принципы и методы токсиколого-гигиенической регламентации содержания различных химических веществ в окружающей человека среде, а также в различных объектах, с которыми он соприкасается.
Ранее других сформировалась промышленная токсикология.
Признанные достижения промышленной токсикологии послужили стимулом развития токсикологии коммунальной.
Некоторые отрасли санитарной токсикологии входят в соответствующие разделы гигиены — промышленная в гигиену труда, коммунальная в коммунальную гигиену. Предлагают включить пищевую токсикологию в раздел гигиены питания.
Токсикология полимерных материалов изучает биологическое действие ПМ и их компонентов на организм. Отличительной особенностью токсикологии полимерных материалов является то, что она не принадлежит к одному какому-либо разделу гигиены, а относится к их совокупности, интегрируя на одной основе специфические для них подходы к объектам изучения.
Зарождение токсикологии полимерных материалов как раздела профилактической токсикологии относится к 30-м годам, когда описаны первые случаи массовых отравлений, причиной которых явились пластмассы или выделяющиеся из них химические вещества. По мере накопления подобных фактов и их экспериментальной проверки появилась все более настоятельная потребность их предотвращения. С каждым годом стремительно нарастал поток новых полимерных материалов на различной химической основе, значительно расширился ассортимент используемых в синтезе пластмасс низкомолекулярных добавок, способных мигрировать из полимерных материалов и загрязнять воздух, воду и пищевые продукты. Однако еще многие вопросы токсикологии полимерных материалов не нашли достаточного освещения в руководствах по гигиене и токсикологии. При рассмотрении частных и общих вопросов гигиенической токсикологии в отечественной и зарубежной литературе используют ряд терминов и понятий, на определении которых необходимо остановиться подробнее.
Токсичность вещества — это его способность вызывать повреждения у живых существ. При характеристике токсичности указывают количество введенного вещества, путь введения, кратность и режим введения, тип и тяжесть повреждения, время наступления эффекта.
Опасность — вероятность возникновения отравлений веществом в реальных условиях его производства или применения.
Риск — статистический параметр, характеризующий ожидаемую частоту возникновения нежелательных эффектов от воздействия вещества (или другого вредного фактора). Этот термин редко используется в отечественной литературе.
В США «риск» обычно употребляется в значении фактической или относительной возможности вреда, а «опасность» обычно означает токсическую возможность. Во многих странах, в том числе и в СССР, «опасность» употребляется в значении «риск».
Безопасность — практическая уверенность в отсутствии каких-либо повреждений при употреблении вещества разрешенным способом и в допустимом количестве.
Безопасность выражается либо «нулевым уровнем» (наивысшая доза, не дающая эффекта), либо пограничной зоной (пороговый уровень, деленый на коэффициент запаса).
Доза— количество вещества, приходящееся на единицу массы тела. Поглощенная доза, как правило, меньше, чем полученная, так как часть вещества, полученного перорально, с вдыхаемым воздухом или абсорбированного через кожу, выводится, не успев вступить во взаимодействие с организмом.
Если первоначально токсикология изучала боевые отравляющие вещества или яды для охоты (кураре), то с развитием научно-технической революции ученые стали уделять большое внимание хроническим и длительным эффектам, связанным с воздействием новых химических веществ и отходов производства. С развитием токсикологии как науки стало ясно, что многие вещества способны оказать на организм токсическое действие при условии достаточной дозы и экспозиции.
Одной из актуальных задач современной токсикологии является исследование продуктов химического синтеза, в том числе ПМ — наиболее распространенного и многотоннажного продукта современной химии. Токсикология полимерных материалов — это раздел гигиенической токсикологии, изучающий вредное влияние на организм человека веществ, которые выделяются из полимерных материалов и изделий из них в процессе использования. Характерной особенностью токсикологии полимерных материалов является профилактическое направление. Практически ежедневно промышленность изготовляет новые полимерные материалы и изделия из пластмасс. Регулировать и управлять этим процессом без токсикологии пластмасс невозможно. Однако токсикология полимерных материалов имеет не только прикладное значение. Благодаря своей практической значимости она нуждается также в развитии теоретических основ токсикологии вообще.
Санитарная токсикология пластмасс заимствовала принципы и методы исследования из общей, а также промышленной, коммунальной и пищевой токсикологии, модифицировав их в соответствии со спецификой применения различных полимерных материалов и изделий на их основе. Она постоянно обогащается новыми методами, разрабатываемыми в рамках смежных наук. Исследования в области токсикологии полимерных материалов объединены прежде всего спецификой объекта, сложным характером возможного влияния полимерных материалов на здоровье человека.
Специфика изучения токсических свойств разнообразных материалов потребовала разработки приемов исследования токсичности и опасности вытяжек, часто весьма сложного и не до конца идентифицированного состава, и комплекса летучих соединений, мигрирующих из полимерных материалов в воздух. Специфика исследования токсических свойств изделий из пластических масс определяется также убывающим режимом миграции из них химических веществ.
Гигиеническая регламентация применения новых материалов в народном хозяйстве и быту потребовала введения новых гигиенических нормативов — допустимых уровней и количеств миграции. Оценка токсичности ПМ связана с наличием известной неопределенности в поведении изучаемого объекта во времени, так как характер миграции может через какой-то период измениться в непредусмотренном направлении — усиление миграции в связи с деструкцией ПМ, выделение в окружающую среду продуктов превращения или взаимодействие компонентов и т. д. Однако в настоящее время некоторые вопросы еще не решены.
Становление и развитие отечественной токсикологии полимерных материалов происходило в 60-х годах в лабораториях Московского научно-исследовательского института гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева, ОНПО «Пластполимер» и кафедры коммунальной гигиены Ростовского-на-Дону мединститута. Этот этап развития токсикологии полимерных материалов связан с интенсивной разработкой принципов и методов оценки готовых изделий из полимерных материалов, исследованием токсичности вытяжек и комплекса газовыделений из различных материалов. Учеными ВНИИГИНТОКС впервые предложены нормативы, ограничивающие миграцию вредных веществ из полимерных материалов в воздух и воду. Первые нормативы миграции компонентов полимерных материалов в модельные растворы были обоснованы в Московском научно-исследовательском институте гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана. Важным условием становления токсикологии полимерных материалов было успешное развитие токсикологии пестицидов и творческое использование идей ее основоположников акад. Л. И. Медведя и проф. Ю. С. Кагана. Методические основы токсикологического изучения полимерных материалов отражают более чем двадцатилетний опыт отечественных исследований в этой области с учетом принципов и методов оценки токсичности и опасности химических веществ, апробированных в зарубежной практике.
Основы концепции токсикологии полимерных материалов базируются на согласованных трактовках терминов и понятий, системе используемых критериев, схемах исследования и принятия решений, унифицированных формах токсиколого-гигиенической регламентации применения полимерных материалов в конкретных областях и условиях хозяйства, строительства и быта населения.
Токсикологические исследования полимерных материалов на современном этапе включают оценку токсичности мигрирующих из них веществ на клеточном и субклеточном уровнях, в том числе изучение отдаленных эффектов, зависимостей доза — эффект и время — эффект, оценку поведенческих реакций, состояния иммунологической реактивности организма и другие исследования. Большое значение для теории и практики токсикологии полимерных материалов имеет анализ ряда актуальных вопросов токсикологии. Важнейшим аспектом теории и практики оценки токсичности и опасности химических загрязнителей окружающей среды является проблема критериев вредности, тесно связанная с проблемой установления пороговости различных воздействий на организм.
Несмотря на недостаточную определенность самого понятия «вредное действие», многие токсикологи считают, что при обосновании профилактических мероприятий могут использоваться только те показатели, которые обладают «гигиенической значимостью», т. е. критерием вредности. Это положение свидетельствует о необходимости различать понятия «действия» и «вредного действия». Порог вредного действия — минимальный уровень, или доза, которые вызывают биологические изменения, выходящие за границы гомеостатической адаптации. Отличие вредного действия от невредного устанавливается не только по статистическому значению различий по сравнению с контрольной группой, но и на основе биологических предпосылок.
Комитет рабочего совещания академии наук США по принципам оценки химических веществ в окружающей среде (1975 г.) понятие «безвредный эффект) определил как изменения, не связанные с морфологией, ростом, развитием и длительностью жизни. «Безвредный эффект» не уменьшает компенсаторные или функциональные возможности, он обратим после прекращения воздействия без заметного нарушения способностей организма поддерживать гомеостаз и не повышает восприимчивость к неблагоприятным влияниям других факторов среды. Ученые расходятся во мнении: вредными или полезными изменениями следует считать индукцию ферментов эндоплазматического ретикулума печени или обратимую гипертрофию печени.
В токсикологии полимерных материалов, как и вообще в коммунальной токсикологии, любое достоверное и сохраняющееся отклонение показателя жизнедеятельности организма может рассматриваться как проявление вредного действия вещества. Как подчеркивает И. В. Саноцкий (1977), в условиях быта изменение химического состава среды обитания до такой степени, что оно «замечается» организмом, во многих случаях недопустимо, так как возможность круглосуточного воздействия веществ способствует материальной кумуляции и, вероятно, снижает пределы истинной адаптации. Указанный критерий вредности можно объяснить проживанием в жилых помещениях детей, стариков и больных, чего нет в условиях производства. В то же время И. В. Саноцкий и И. П. Уланова (1975) считают неоправданным существование двух подходов к пониманию критериев вредности, применяющихся в промышленной и коммунальной токсикологии. Первый подход ставит население в неблагоприятное положение, когда только возникшее заболевание может заставить пересмотреть существующие гигиенические регламенты.
Во втором случае отмечается тенденция к неоправданному занижению гигиенических нормативов, что как следствие вызывает необоснованные расходы. Преодоление указанного противоречия лежит на пути совершенствования методов оценки значимости наблюдаемых сдвигов.
