Оценка потенциальной опасности химических веществ

На основании информации о физико-химических свойствах химических веществ

Важнейшими гигиеническими показателями химических веществ являются абсолютная летучесть, температура вспышки, пределы взрываемости, коэффициент распределения масло/вода, коэффициент растворимости.

Абсолютная летучесть (С_О, мг/л) - максимально достижимая концентрация вещества в воздухе при данной температуре. Обычно абсолютную летучесть определяют при температуре 20^ОС по уравнению:

, где

M - молекулярный вес, P - давление насыщенного пара в мм рт.ст.

При других значениях температуры абсолютная летучесть (С, мг/л) рассчитывается по формуле:

, где

Т - абсолютная температура, ^ОК.

В случае отсутствия данных об упругости пара можно использовать формулу Э.Н.Левиной:

lg P = 3,5 - 0,0202 (t_кип + 3)

При оценке ряда близких по токсичности веществ предпочтение в гигиеническом отношении должно быть отдано менее летучему. Например, среди органических растворителей, как стирол, бензол, толуол, ксилол, поселений наименее летуч и поэтому при его испарении в воздухе помещения создаются меньшие концентрации.

Однако химические вещества опасны не только тем, что могут вызвать интоксикации, но и тем, что, являясь легковоспламеняющимися, могут быть причиной пожара.

Для предупреждения несчастных случаев связанных со взрывами и пожарами, необходимо иметь представление о следующих показателях:

Температура вспышки при 760мм рт. ст. – наименьшая температура, при которой пары жидкости достигают в воздухе над ее поверхностью концентраций, достаточных для воспламенения при приближении открытого пламени.

Температура самовоспламенения при 760мм рт. ст – наименьшая температура, при которой пары вещества могут загораться даже без приближения открытого огня.

Важнейшим физико-химическим показателем является коэффициент растворимости паров и газов химических веществ в жидкостях. Под этим термином понимается отношение концентраций газа или пара в равных объемах воздуха в жидкости в момент равновесия.

Большинство паров и газов растворяется в крови примерно так же, как и в воде, или несколько хуже. Поэтому часто для суждения о накоплении паров и газов в организме используют коэффициент растворимости вода/ воздух, который легко можно вычислить по формуле:

, где

S - растворимость в воде (г /л); Т - абсолютная температура, ^ОК;

P - упругость пара, M - молекулярный вес.

С увеличением этого коэффициента большее количество вещества будет диффундировать из альвеолярного воздуха в кровь, сорбционная емкость организма будет возрастать. С нарастанием величины коэффициента уменьшается скорость насыщения артериальной крови до действующих концентраций, а также выведение вещества из организма через дыхательные пути, и наоборот.

Вещества с меньшим коэффициентом растворимости имеют большую фармакологическую активность. Причиной этому служит их лучшая растворимость в жирах и липоидах.

Показателем растворимости вещества в жирах и липоидах является коэффициент распределения масло/вода или коэффициент Овертона-Мейра. Приближенное значение этого коэффициента можно рассчитать по эмпирической формуле Е.И.Люблиной и А.А.Голубева:

lgK=0,053 MO - 3,68, где

MO - молекулярный объем вещества (отношение молекулярного веса вещества к его плотности).

Коэффициент распределения масло/вода положен в основу в основу классификации неэлектролитов Н.В.Лазарева, которая позволяет ориентировочно предсказать опасность вредного воздействия химического соединения. Неэлектролиты расположены в девяти группах по возрастающим значениям их коэффициента масло/ вода:

1 10^-3 - 10^-2

2 10^-2 - 10^-1

3 10^-1 - 10⁰

4 10⁰ - 10¹

5 10¹ - 10²

6 10² - 10³

7 10³ - 10⁴

8 10⁴ - 10⁵

9 От 10⁵ и выше

Вещества, расположенные в первых четырех группах системы (1-4), характеризуются плохой растворимостью в жирах и липоидах, хорошей растворимостью в воде, большой сорбционной емкостью организма, медленно поникают в клетки и медленно выводятся из них.

Вещества, расположенные в последних пяти группах (5-9), характеризуются плохой растворимостью в воде, хорошей растворимостью в жирах и липоидах, малой сорбционной емкостью организма, быстрым проникновением в клетки и быстром выведением.

Термодинамическая активность (термодинамическая концентрация) выражает отношение максимальной упругости пара вещества к упругости пара, вызывающей токсический эффект. Установление термодинамических концентраций помогает ориентировочно определить, оказывает ли химическое вещество на организм неэлектролитное или специфическое действие.

Вместо упругости пара можно взять соответствующие концентрации, тогда речь пойдет о термодинамической концентрации:

,

где Р - упругость пара, вызывающая токсический эффект; Р_{О -} максимальная упругость вещества для определенной температуры; С - концентрация вещества, вызывающая токсический эффект; C_{O -} максимальная достижимая концентрация для определенной температуры (или летучесть).

Использование термодинамических концентраций оказывается полезным при сравнительной токсикологической оценке нескольких химических веществ по опасности острого отравления.