Комбинированное и комплексное воздействие химических веществ на организм

Как было показано выше, в окружающей среде организм практически никогда не подвергается действию одного-единственного фактора и даже одной единственной группы факторов (только физических, только химических и т.д.). В связи с этим при попытках установить допустимые границы воздействий вполне закономерно анализировать совместное действие факторов, которые будут либо усиливать, либо ослаблять действие друг друга на организмы.

При рассмотрении химических факторов, например, весьма важно проанализировать возможность комбинированного действия поллютантов на организм человека или животного. Отметим, что первые работы, посвященные этим вопросам, появились еще в XIII в.: это был трактат «De virtutibus etoperationibus medicinarium simplicium et compositarum» Иоганна фон Аманда о совместном действии ядов на организм. Совместное действие веществ может проходить в различных направлениях.

Суммирование, или аддитивное действиеу представляет собой вариант комбинированного действия веществ, при котором эффект двух или более веществ равен сумме эффектов каждого из них:

Термин «синергизм» употребляется как синоним «потенцирование» (более чем аддитивное, сверхаддитивное действие) и выражает такое положение, когда эффект комбинированного действия ядов превышает сумму эффектов каждого отдельного яда:

Также среди форм совместного действия веществ выделяют антагонизм — в этом случае вещества ослабляют действие друг друга

Однако отдельные модели «доза — эффект» дают неоднозначное представление об экологической нагрузке и не позволяют прогнозировать состояние экосистемы. Это связано с толерантностью отдельных видов экосистем по отношению к одним и тем же нагрузкам (см. табл. 4.2). Чаще всего такие оценки производятся с использованием аддитивной или мультипликативной моделей взаимодействия факторов. Например, в модели оценки загрязнения атмосферы ОНД-86 принимается, что некоторые вещества объединяются в группу суммации: их воздействие считается аддитивным (дополняющим друг друга). На самом деле в природе воздействия токсических веществ на живые организмы крайне редко являются аддитивными. Чаще такое воздействие факторов или веществ является синергетическим и дает значительно больший эффект, чем это можно установить при аддитивном подходе[1].

В практике экологического нормирования принято рассматривать общие воздействия загрязняющих веществ и проводить категоризацию на строго аддитивной основе. Инструкциями регламентировано суммировать реализованные доли ПДК для каждого из веществ

где п — количество веществ из «группы суммирования» в изучаемой смеси; С, и ПДК, — концентрация и ПДК г-го ингредиента смеси соответственно.

В случае, когда рассматривается один фактор, основным нормативом является его максимальное значение, которое еще не вызывает патологических изменений организма, т.е. так называемый предельно допустимый уровень (ПДУ) действия данного фактора. При оценках токсичности веществ основной токсикометрической характеристикой является ПДК. В этом случае ПДУ фактора (например, ПДК вещества) соответствует предельно допустимой нагрузке, которую способен вынести организм в пределах своих нормальных адаптивных возможностей при действии данного фактора в отсутствие прочих негативных воздействий. Тогда для п взаимодействующих факторов предельно допустимыми могут быть признаны все сочетания их значений, при которых нагрузка на организм оказывается предельно допустимой.

Совокупность всех сочетаний значений взаимодействующих факторов, при которых биосистема испытывает одинаковый уровень воздействия, называют «изоболой» (от гр. «изо» — равное и «болос» — изменение). Например, для случая воздействия на организм нескольких вредных веществ (группы факторов) величина допустимой нагрузки определяется их изоболой, соответствующей предельно допустимой нагрузке (ПДН) на организм. При аддитивной модели изобола, определяющая предельно допустимые сочетания компонентов смеси, может быть охарактеризована уравнением

Так, для двух вредных веществ график изоболы выглядит следующим образом (рис. 4.4).

График изоболы предельно допустимых сочетаний концентрации двух аддитивно взаимодействующих веществ

Рис. 4.4. График изоболы предельно допустимых сочетаний концентрации двух аддитивно взаимодействующих веществ

Для случая, представленного на рис. 4.4, норматив концентрации обоих ингредиентов определяется неравенством:

Существующие экологические оценки состояния экосистем чаще всего «принимают сторону» аддитивной модели, при которой взаимодействие компонентов отображается именно как результат «сложения» (кроме нескольких соединений, для которых характерно потенцирование — более сильное взаимодействие). Если вещества не входят в группы суммирования, то их концентрации принято сравнивать с ПДК по отдельности, без учета взаимодействия.

Но подобные модели воздействий весьма примитивны, поскольку в реальности любой объект подвергается влиянию сразу целого комплекса факторов (как вредных, так и способствующих устойчивости объекта). Эти факторы имеют различную природу, могут взаимодействовать между собой, что и определяет эффект от воздействия факторов на организм. Общеизвестно, что даже вредные вещества разной направленности действия часто действуют на организм совместно иначе, чем каждое из них в отдельности. Таким образом, строго аддитивные взаимодействия факторов довольно редки. В частности, даже вещества, традиционно объединяемые в общую группу суммирования, на самом деле взаимодействуют между собой неаддитивно, что можно иллюстрировать графиками изобол (рис. 4.5)[2]. Важно отметить, что возможны и случаи антагонизма факторов (рис. 4.5, кривая 2). Тогда итоговое воздействие двух веществ на организм будет менее сильным, чем эффект каждого из них в отдельности. Причинами антагонизма могут быть и свойства веществ, и особенности реакции организма на них. В качестве примера можно привести совместное действие на организм разнообразных вредных (отравляющих) веществ и веществ-антидотов (противоядий).

График изобол предельно допустимых сочетаний концентрации

Рис. 4.5. График изобол предельно допустимых сочетаний концентрации

двух гипотетических веществ1:

  • 1 — почти не взаимодействующих между собой;
  • 2 — взаимодействующих антагонистически;
  • 3-6 —взаимодействующих синергически: 3 — взаимодействие двух веществ аддитивно; 4 — каждое из веществ усиливает эффект второго менее, чем аддитивно;
  • 5 — каждое из веществ усиливает эффект второго более, чем аддитивно; 6 — первое вещество усиливает эффект второго менее, чем аддитивно; второе вещество усиливает

эффект первого более, чем аддитивно

  • [1] Шуйский В. Ф., Максимова Т. В., Петров Д. С. Изоболический метод оценки и нормирования многофакторных антропогенных воздействий на пресноводные экосистемы по состоянию макрозообентоса. СПб.: Изд-во МАНЭБ, 2004.
  • [2] Кустов В. В., Тиунов Л. А., Васильев Г. А. Комбинированное действие промышленныхядов. М.: Медицина, 1975; Основы общей промышленной токсикологии / под род. И. А. Толо-концева и В. А. Филова. Л.: Медицина, 1976.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >