Ориентировочная оценка токсичности веществ по некоторым химическим и физико-химическим свойствам

Установлено, что биологическое действие веществ зависит от их химического строения и физико-химических свойств. Наличие связи между химическим строением вещества и его токсикологическим действием важно для промышленной токсикологии, так как зная химическую структуру вещества, можно в некоторой степени предвидеть характер его токсического действия. В связи с этим для оценки новых соединений используют сведения о токсичности веществ, сходных по химическому строению и физико-химическим свойствам.

Характеристику вещества начинают с получения сведений о его структурной формуле, физических и физико-химических свойствах (молекулярной массе, температуре кипения, упругости пара, растворимости в воде и др.). Из физико-химических свойств в первую очередь принимают во внимание абсолютную летучесть, коэффициенты распределения «вода/воздух» и «масло/вода».

Таблица 4.10. Нормы классов опасности по разным показателям

(извлечение из ГОСТ 12.1.007—76)

Абсолютная летучесть — максимально достижимая концентрация вещества в воздухе при данной температуре. Абсолютная летучесть при температуре 20 °С определяется по формуле

где С₂₀ — абсолютная летучесть при температуре 20 °С, мг/м³; р — давление насыщенного пара (упругость) при температуре 20 °С, мм рт. ст.; М— молекулярная масса; 18,3 — постоянный коэффициент.

Вещества, имеющие высокую летучесть, легко испаряются и создают в воздухе рабочих помещений большие концентрации токсических веществ. Поэтому при возможности выбора предпочтение отдается менее летучим веществам. Чтобы определить непосредственную опасность возникающих концентраций для развития острых отравлений, сопоставляют летучесть с величиной средних смертельных концентраций.

Степень накопления в организме паров и газов, поступающих в кровь через легкие на основе закона диффузии (так называемых нереагирующих), в промышленной токсикологии оценивается с помощью коэффициента распределения в системе «артериальная кровь/альвеолярный воздух». Он без большой погрешности может быть заменен коэффициентом растворимости «вода/воздух» (l)и вычислен по формуле

где 22,4 — постоянная величина — объем 1 моля газа при нормальных условиях; 760 — средняя величина атмосферного давления, мм рт. ст.; S— растворимость в воде, г/л; Т — абсолютная температура (273 + t); р — давление пара, мм рт. ст.; М — молекулярная масса.

Вещества, хорошо растворяющиеся в воде, имеют большие значения коэффициента X. Эти вещества легко диффундируют из альвеолярного воздуха в кровь, но скорость насыщения артериальной крови до концентраций, максимально возможных при данном содержании вещества в воздухе, для них незначительна. Наоборот, вещества, имеющие малое значение коэффициента X, быстро насыщают артериальную кровь и опасны в отношении развития острых отравлений.

Показателем растворимости веществ в жирах и липоидах служит коэффициент распределения «масло/вода» (Овертона—Мейера). Неэлектролиты, имеющие высокие значения этого коэффициента (10—10⁵ и более), проникают через неповрежденную кожу и слизистые оболочки, легко проходят через клеточные мембраны, быстро входят в клетки и так же быстро из них выводятся. Их распределение в организме определяется условиями кровоснабжения органов и тканей. Особенно быстро насыщается мозг, содержащий много липоидов и богато васкуляризированный.