Токсиколого-гигиеническая регламентация применения - токсикология полимерных материалов

Токсиколого-гигиеническая регламентация применения полимерных материалов и изделий из них основана на соблюдении ряда важных принципов, апробированных практикой советской профилактической токсикологии (И. В. Саноцкий и соавт., 1977- Е. И. Люблина, Э. А. Дворкин, 1980).
Принцип опережения обоснования и осуществления профилактических мероприятий по сравнению с моментом внедрения тех вредных факторов, против которых направлена профилактика, имеет непосредственное отношение к гигиене и токсикологии полимерных материалов. Он является основополагающим с точки зрения государственного санитарного надзора и формулируется следующим образом. Ни один новый ПМ или изделие из него не может быть допущено к применению в народном хозяйстве и быту до его всесторонней гигиенической оценки с использованием современных методов исследования. Как нарушение этого важнейшего принципа следует рассматривать отдельные факты использования неизученных в гигиеническом отношении пластмасс при строительстве различных сооружений, в качестве тары или упаковки и т. д. В ряде случаев наблюдается отставание в наработке гигиенических нормативов (ДУ и ДКМ) миграции химических веществ из полимерных материалов, выпускаемых промышленностью. Нарушение принципа опережения в гигиене и токсикологии полимерных материалов приводит к значительным экономическим потерям из-за задержки пуска строительных объектов и выпуска готовой продукции из материалов, не имеющих еще токсикологогигиенической характеристики. Использование недостаточно изученных полимерных материалов сопряжено с риском для здоровья населения.
Принцип безвредности гигиенического норматива для здоровья формулируется как примат медицинских и биологических показаний установления гигиенических регламентов перед технической достижимостью, экономическими и другими соображениями. Законодательные документы (ГОСТы) предусматривают лишь медицинские показания к установлению ПДК (что явствует из самого определения понятия ПДК, ДУ и ДКМ). Этот принцип подвергается сомнению и некоторыми авторами, выдвигающими требования технической достижимости гигиенических регламентов и возражения экономического характера. Разумеется, гигиенические нормативы не должны обосновываться в полном отрыве от реальной ситуации, но учет ее должен состоять в тщательном научном обосновании допустимых уровней и концентраций и недопущении использования завышенных коэффициентов запаса, ведущих к значительному удорожанию профилактических мероприятий.
В капиталистических странах, и в первую очередь в США, стратегия установления гигиенических регламентов (нормативов) опирается на концепцию допустимого риска (уровень санитарных стандартов должен быть таким, чтобы расходы на соответствующие профилактические мероприятия были приблизительно равны убыткам от загрязнения окружающей среды на уровне санитарных стандартов). Согласно этой методологической посылке, химические загрязнения окружающей среды должны оцениваться как с учетом риска и опасности для здоровья людей, так и с учетом более широких выгод, экономически связанных с использованием той или иной технологии. Применение любого ПМ, как считают L. Rosival и соавторы (1978), всегда связано с какой-то долей риска, так как несмотря на все исследования его абсолютная безвредность не может быть доказана с полной уверенностью. С этим следует мириться, если возможная польза от применения полимерных материалов не может быть достигнута другим путем и намного превышает предполагаемый или доказанный ущерб. Таким образом обосновывается позиция, согласно которой население в ряде случаев, используя ПМ должно сознательно идти на риск опасности для здоровья, поскольку применение той или иной технологии дает несравненно больший выигрыш, чем возможное отрицательное влияние на здоровье человека.
Концепция допустимого риска фактически признается в различных сферах человеческой деятельности. В качестве приемлемого риска для превышения канцерогенного эффекта для всего населения, по мнению В. С Турусова и Ю. Д. Парфенова (1976), следует принять величину 1 : 1 000 000 в год или 1 : 10 000 за всю продолжительность жизни.
В СССР широко практикуется совместная работа гигиенистов и технологов по разработке нетоксичных марок ПМ. При этом гигиенические регламенты всегда являются ведущими, они направляют инженерную мысль. Получение нетоксичных пластмасс, как правило, идет по пути удаления из рецептуры высокотоксичных соединений, либо уменьшения их содержания в композиции, изменения технологии с целью уменьшения уровня миграции химических веществ из полимерных материалов в окружающую среду.
Принцип пороговости вредного действия факторов окружающей среды на организм является, по определению И. В. Саноцкого (1975), центральным принципом профилактической токсикологии. Автор рассматривает порог как такую минимальную концентрацию вещества в объекте внешней среды, при воздействии которой в организме (при конкретных условиях поступления вещества) возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Установление порога вредного действия Тесно связано с определением выхода реакций организма за пределы обычных физиологических колебаний, наблюдаемых в процессе гомеостаза. Поэтому основным моментом является выявление границ нормы, принятие адекватных статистических критериев достоверности наблюдаемых сдвигов, комплексный качественный анализ во времени всей симптоматики, развивающейся в ответ на воздействие химического вещества на организм.
Принцип пороговости до настоящего времени является причиной многочисленных научных дискуссий, причем основным возражением остается поддерживаемая многими исследователями концепция беспороговости канцерогенного и мутагенного эффекта. Теоретическая основа концепции приемлемого риска строится на отрицании эффекта пороговости химических веществ. При этом учитывается следующее: во-первых, экспериментально установленный порог действия вещества индивидуален для отдельных особей и в силу статистической вариабельности чувствительности индивидуумов на уровне популяции снижается пропорционально ее размеру- во-вторых, пороги — понятие условное, поскольку их установление зависит от чувствительности используемых методов исследования, ответных реакций организма на вредное воздействие. Следовательно, при совершенствовании этих методов величина пороговых доз будет приближаться к нулю. Критика теории беспороговости достаточно подробно описана в публикациях, посвященных теории гигиенического нормирования (И. В. Саноцкий и соавт., 1977).
И. В. Саноцкий (1977) признает, что порог первичных, безразличных для организма взаимодействий чужеродных химических веществ с тканями организма в ряде случаев трудно определить, а порог вредного действия «более определен». Автор считает также, что с развитием наших знаний о токсикокинетике, адаптации и регенерации имеет тенденцию к понижению именно порог первичных взаимодействий, в то время как порог вредного действия с углублением знаний повышается. Однако до настоящего времени проблема дифференцировки «просто действия» от «вредного действия» еще не решена окончательно, а принцип пороговости, в частности в отношении мутагенного и канцерогенного действия, остается дискуссионным.
Плодотворность концепции пороговости для интерпретации результатов большинства токсикологических исследований подтверждается практикой гигиенического нормирования содержания химических веществ в разных средах. При определении пороговых доз большое значение имеет адекватная статистическая обработка материала, поскольку величина порога зависит от размеров выборки и принятых критериев значимости сдвигов.
Сторонники концепции беспороговости указывают на отсутствие прямых доказательств порога канцерогенного действия химических канцерогенов. Стохастический характер эффекта позволяет считать, что «максимально недействующие дозы», установленные экспериментально, могут оказаться эффективными при увеличении численности группы в 10—1000 раз. По мнению Л. А. Ильина и
В.  А. Книжникова (1976), концепция беспороговости обеспечивает более осторожный подход, приводящий к обоснованию более жестких нормативов. Нормативы же, основанные на «максимально недействующих» дозах, как считают авторы, дают ложное чувство полной безопасности. Поскольку этот вопрос не может быть пока еще решен, В. С. Турусов и Ю. Д. Парфенов (1986) считают, что для нормирования канцерогенных веществ предпочтительнее принять беспороговую концепцию. Нормы, установленные на основе пороговой концепции, в случае ее несостоятельности приведут к определенной вероятности возникновения опухолей у лиц, находящихся под воздействием доз ниже допустимых.
Принцип моделирования вредного действия в эксперименте для обоснования гигиенических нормативов. Безопасные для здоровья человека гигиенические нормативы устанавливаются в большей части на основании предварительного моделирования вредного действия в эксперименте на млекопитающих. При этом воспроизводятся соответствующие реальные условия поступления вещества в организм (путь введения, экспозиция, режим затравки и т. д.). Конкретность обоснования гигиенических регламентов предусматривает обязательный учет при моделировании возрастных, видовых, половых особенностей экспериментальных животных, изучение особенностей кумуляции и адаптации к данному веществу, а также комбинированного, сочетанного и комплексного действия.                                         
Принцип моделирования занимает ведущее место в токсикологии полимерных материалов, так как изучение обусловленных ими вредных факторов проводится на основе воспроизведения в лаборатории условий эксплуатации изделий из полимерных материалов (камеры-генераторы, вытяжки и т. д.). Причем эффективность и точность токсиколого-гигиенической регламентации зависит от уровня моделирования при обосновании регламентов и проведения экспертных санитарно-химических исследований при осуществлении санитарного надзора. В последние годы в целях токсиколого-гигиенической регламентации широко применяются методы математического моделирования.
Принцип единства молекулярных, структурных и функциональных изменений как основа для дифференцирования «просто действия» от «вредного действия». Суть принципа заключается в том, что один какой-нибудь показатель состояния организма, изменения которого хотя и не достигли области патологии, но вышли за пределы физиологических колебаний, не может служить основой для суждения о вредности или безвредности использованной дозы вещества. Более весомым с позиций критерия вредности является наличие интегральных сдвигов, оцениваемых на организменном
уровне. В то же время изменения со стороны отдельных органов и систем, нарушения на клеточном и молекулярном уровнях также должны приниматься во внимание с учетом их характера и выраженности (И. В. Саноцкий, 1977- Ю. С. Каган, 1981). Существуют некоторые приемы, помогающие выяснению взаимосвязи сдвига изучаемого показателя с другими показателями — физиолого-биохимико-морфологические параллели- изучению специфичности и направленности выявляемого сдвига- направленности изменений во времени (наличие или отсутствие прогрессирования сдвига при продолжающемся воздействии, длительность сохранения изменения и восстановительный период)- исследованию состояния метаболических превращений и кинетики токсических веществ в организме, степени накопления, распределения, выведения последних.
Принцип этапности в проведении гигиенических исследований. В последние годы разрабатываются методические схемы санитарно-токсикологических исследований при осуществлении гигиенической регламентации тех или иных факторов окружающей среды. Сегодня уже излишне доказывать, что построение таких схем в гигиене по принципу перечисления способов изучения различных аспектов возможного неблагоприятного действия на организм и окружающую среду является малоэффективным. И хотя такие методические схемы еще существуют, все большее число исследователей склоняется к необходимости задания стратегии исследования, выделению его важнейших этапов, проводимых в строгой последовательности и по возможности синхронно с этапами внедрения новых веществ или материалов в народное хозяйство. В этом отношении эффективным является использование заимствованного из области математических наук принципа шаговой стратегии эксперимента (вариант последовательного анализа Вальда).
В 1957 г. Л. И. Медведем и Ю. С. Каганом высказана идея этапности токсиколого-гигиенических исследований. С. Д. Заугольниковым и соавторами (1967) описана схема возможной стадийности токсикологических исследований. Известна схема стадий разработки технологического процесса и его токсикологической оценки (И. В. Саноцкий, 1970). Принцип шаговой стратегии впервые использован для гигиенической оценки пластмасс, применяемых в водоснабжении (В. О. Шефтель, 1977). В 1979 г. Г. Н. Красовский и соавторы переработали по этому принципу методику гигиенического нормирования содержания вредных веществ в воде водоемов.
Анализ методических схем токсикологических исследований для целей гигиенического нормирования показывает, что их этапное построение является первым шагом в оптимизации процесса экспериментирования.

Схема. Методическая схема этапности экспериментальных токсикологических исследований при гигиеническом нормировании химических загрязнителей окружающей среды (В. О. Шефтель, Ю. С. Каган, 1987)

Не менее важной является реализация принципа шаговой стратегии эксперимента, когда после каждого этапа (шага) принимается решение о необходимости, направлении и объеме дальнейших исследований. Из этого принципа вытекает возможность прекращения исследований на любом этапе. Он позволяет проводить только определенный объем исследований (схема). Этапные схемы должны использоваться для проведения санитарно-токсикологических исследований полимерных материалов с целью установления ДКМ в пищевые продукты и ДУ миграции в воду и из строительных полимерных материалов.
Таким образом, научные данные и методические разработки в области гигиены применения полимерных материалов послужили основой для создания специализированного вида государственного санитарного надзора в общей системе здравоохранения. Очередные задачи санитарной службы в этой области заключаются в усилении контроля за предприятиями, выпускающими ПМ, а также тесном взаимодействии гигиенистов и санитарных врачей с технологами, строителями и другими специалистами, занимающимися созданием и применением ПМ.
Дальнейшая разработка теоретических и практических сторон государственного санитарного надзора будет способствовать эффективной профилактике возможных неблагоприятных последствий использования полимерных материалов в различных областях народного хозяйства и быта.