Способ определения предельно допустимых концентраций (ПДК) соединений металлов в атмосферном воздухе населенных мест Советский патент 1991 года по МПК A61B5/00 G01N33/48 

Изобретение относится к медицине, точнее к гигиене, в частности к токсикологии, и может быть использов-ано для ускоренного нормирования метал- лосодержащих соединений в атмосферном воздухе населенных мест.

Целью изобретения является упрощение и ускорение способа.

Способ осуществляется следующим образом.

ПДК соединений металлов в атмосферном воздухе населенных мест определяют путем регистрации биохимических показателей в биологических жидкостях подопытных животных и сравнения их с контролем, -эксперимент проводят на двух группах беременных крыс, одна из которых служит контролем, а другая подвергается воздействию токсического агента в концентрации, значение которой на порядок выше ориентировочно безопасного уровня его воздействия (ОБУВ), определяют биохимические показатели в сыворотке крови белых крыс, рассчитывают парную энтропию средних величин показателей в опытной и контрольной группах, находят среднее значение парной энтропии показателей и подставляют его в формулу

K.Q.04127 ПДК- 37.886 дн -0,064

О

о о о

00

где К - концентрация соединения металла, используемая в эксперименте, мг/м ;

Н - средняя энтропия, бит.

П р и м е р 1. ОБУВ аэрозоля уксуснокислого кальция на основании исследований среднесмертельной дозы и математического прогноза составляет 0,060 мг/м . Для испытания в эмбриотоксиколо- гическом эксперименте избрана концентрация аэрозоля уксуснокислого кальция 0,6 мг/м3 (в 10 раз больше ОБУВ). Средняя фактическая концентрация вещества в воздухе затравочной камеры в процессе непрерывной круглосуточной затравки беременных крыс основной группы 0,52 мг/м . На 21-й день беременности в сыворотке крыс основной и контрольной групп исследованы 9 показателей, отражающих состояние белкового, липидного обмена, в также ферментативного статуса организма. Статистически достоверные изменения у животных основной группы по сравнению с контролем установлены по показателям, представленным в табл.1.

Определяют доли Р средних значений одноименных показателей в основной (Р0) и контрольной (Рк) группах в их сумме. Для этого среднее значение показателя в основной группе (Х0) делят на сумму средних зна- ч,ений показателя в основной и контрольной (Хк) группах. По общему содержанию белка в сыворотке:

Р° У , 0.568 Х0 + Xk

р Ј. 1 -Р° 0,432

Хо -г Xk

Значения Р и 1 - Р для остальных показателей рассчитывают аналогично. В результате для каждого показателя получается полная группа событий Р + (1 - Р) 1 (см. табл.2).

В качестве меры неоднородности Р и 1-Р, т.е. отклонения от состояния нормы, вызванные у животных основной группы воздействием уксуснокислого кальция в концентрации 0,52 мг/м3, рассчитывают энтропию Н. По общему содержанию белка в сыворотке H -Plog2 xP-(1-P) 1од2(1-Р) -0,568 Iog2 0,568 - 0,432 loga 0,432 0,987 бит. При этом loga Р 3,332 дР, Таким образом вычисляют значение Н для бинарных сообщений Р и 1-Р остальных показателей.

Среднее значение всех принятых в анализ показателей Н 0,964

Энтропийной оценке отклика соответствует определенная вероятность действующей концентрации испытуемого соединения, связь между которыми описывают эмпирическим уравнением на основании обучающих данных экспериментальных исследований по обоснованию ПДК по известному способу. Средним энтропийным оценкам (Н) отклика у беременных крыс соответствуют средние вероятности (Р) уровней концентраций металлов, приведенные в табл.3,

При приближении лога рифмической функцией зависимость Н и Р описывается

уравнением

Р0 -0,064-37,886 Ig H,

н ижняя граница доверительного интервала Рн недействующей концентрации составляет 0,04127 (для вероятности 68%).

Так как фактическая концентрация К испытуемого соединения металла по условию предлагаемого способа является действую- щей, то недействующая его концентрация Кн составляет

30

Кн

К Рн Ро

Взяв Рн в виде значения ее нижней границы доверительного интервала при 68% вероятности, получают

пдк - к a04Fm

д -37,886 Igfl -0,064 (

где К - концентрация соединения металла, мг/м , испытанная в опыте;

Н - эмпирическая энтропийная оценка отклика, бит, установленного у беременных крыс, подвергавшихся действию соединения металла в концентрации К.

Подставив Н 0,978 и значение испытайной в эксперименте концентрации уксус- нокислого кальция ,52 мг/м3 в уравнение (1). получают величину недействующей концентрации вещества, равную 0,040 мг/м3.

Предельно допустимая концентрация уксуснокислого кальция, установленная по традиционной методике экспериментального обоснования ПДК, равна 0,050 мг/м . Пример2 Установленный на основании исследования среднесмертельной дозы и математического прогнозирования относительный безопасный уровень воздействия трехокиси сурьмы составляет 0,027 мг/м3. С целью экспериментального обоснования недействующей концентрации по предлагаемому способу в эмбриотоксиколо- гическом эксперименте испытано непрерывное ингаляционное воздействие на беременных крыс концентрации трехокиси сурьмы 0,27 мг/м3 (на порядок выше ОБУВ). На 21-й день беременности у животных основной и контрольной групп проведено исследование ряда биохимических показателей сыворотки крови. Статистически достоверные различия средних значений показателей при воздействии трехокиси сурьмы по сравнению с контролем установлены по общему содержанию в сыворотке белка, сульфагидридных групп белков и В-липопротеидов (см.табл.4).

Вероятности Р и 1-Р одноименных показателей основной и контрольной групп составляют:

общий белок Р 0,632; 1-Р - 0,368: общие липиды Р 0,631: 1-F 0,369; В-липопротеиды Р 0.448; 1-Р 0,552; Н-группы Р 0,555; 1-Р 0.445.

Энтропия (Н) системы средних значений одноименных показателей у животных основной и контрольной групп равна;

общий белок Н -0,632 од2 0,632- 0,368 1092 0,368 0,949;

общие липиды Н -0,631 iog2 0.631- 0.369 (092 0,369 0.950:

В-липопротеиды Н -0.448 Iog2 0,448- 0.552 }од2 0,552 0.992;

Н-группы Н -0,555 Iog2 0,555-0.445 1од2 -0.445 0.991.

Среднее значение энтропии Н 0,971.

При Н 0,971 и К 0,27 мг/м3 решение уравнения (1) дает значение недействующей концентрации трехокиси сурьмы 0,027 мг/м .Традиционный подход к экспериментальному обоснованию ПДК в качестве недействующей концентрации этого вещества дает 0.03 мг/м3.

П р и м е р 3. На основании исследования среднесмертельной дозы и математического прогнозирования ОБУВ сульфата олова составляет 0,045 мг/м3. Для экспериментального обоснования недействующей концентрации сульфата олова по предлагаемому способу основная группа беременных крыс подвергалась непрерывному ингаляционному воздействию вещества при средней концентрации его в затравоч- ной камере 0,29 мг/мЛ На 21-й день беременности в сыворотке животных основной

и контрольной групп исследовались 6 пока-- зателей, отражающих состояние белкового, липидного обмена и ферментного статуса животных. Статистически достоверные различия по сравнению с контролем установле- ны у животных основной группы по показателям, приведенным в табл.5.

Доли средних значений показателей основной и контрольной групп в их сумме равны:

SH-группы Р 0,439; 1-Р 0.561: лактатдегидрогеназа Р 0.426; 1-Р 0,574; В-липопротеиды Р 0,370; 1-Р 0.630.

Энтропии Н систем средних значений показателей составляют:

Н-группы Н -0.439 Iog2 0,439-0.561

iog2 0.561 0.989;

лактатдегирогеназа Н -0,426 Iog2 0.426- 0,574 iog2 0,574 0,984;

В-липопротеиды Н -0,370 Iog2 0.370- 0,630 Iog2 -0,630 0,961.

Средняя энтропия Н определяется делением суммы энтропии отдельных показателей на их число: Н 0,978.

Решение уравнения (1) при Н 0,978 и К 0,29 мг/м дает значение недействующей концентрации сульфата олова 0,039 мг/м Установленная на основании традиционного подхода к обоснованию ПДК недействующая концентрация сульфата олова 0,04 мг/м3

Формула изобретения

Способ определения предельно допустимых концентраций (ПДК) соединений металлов в атмосферном воздухе населенных мест, включающий установление параметров острой токсичности, расчетное прогнозирование ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ), затравку беременных крыс аэрозолем исследуемого соединения металла, определение показателей обмена и состояния ферментных систем в

сравнении с контролем, отличающий- с я тем, что, с целью ускорения и упрощения способа, затравку крыс проводят аэрозолем исследуемого соединения металла в концентрации в 10 раз большей ОБУВ, рассчитывают парную энтропию средних величин у тех показателей, которые статистически значимы в сравнении с контролем, а затем определяют ПДК по формуле

К0,04127 ПДК ШбЯдТ оШ

где К - концентрация соединений металла, мг/м3;

И - средняя энтропия, бит.

Изобретение относится к медицине, точнее к гигиене, в частности к токсикологии, и может быть использовано для нормирования соединений металлов в атмосферном воздухе населенных мест путем регистрации биохимических показателей в биологических жидкостях подопытных животных. Цель изобретения - ускорение и упрощение способа. Сущность способа состоит в том, что эксперимент проводят на двух группах беременных крыс, одна из которых служит контролем, а другая подвергается воздействию токсического агента в концентрации, значение которой на порядок выше ориентировочного безопасного уровня его воздействия, определяют биохимические показатели в сыворотке крови белых крыс, расчитывают парную энтропию средних величин показателей в опытной и контрольной группах, находят среднее значение парной энтропии показателей и определяют ПДК по разработанной авторами формуле. ПДК = K^.0,04127/-37,886^.LGH-0,064, где K - концентрация соединения металла, мг/м³

H - средняя энтропия, бит.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5