Введение к работе
Актуальность темы исследования и степень ее разработанности. В соответствии с международными соглашениями и федеральным законом «Об уничтожении химического оружия» процесс ликвидации отравляющих веществ (ОВ) осуществляется на специализированных предприятиях (Федеральный закон от 02 мая 1997 г. № 76-ФЗ; Федеральный закон от 5 ноября 1997 г. № 138-Ф3; В. И. Холстов, 2007; В. И. Холстов и др., 2007; С. М. Пунжин, 2009).
Указанные предприятия, согласно общепринятым критериям, относятся к химически опасным объектам, аварии на которых могут сопровождаться развитием чрезвычайной ситуации (ЧС) (ГОСТ Р 22.0.05-94 БЧС).
На сегодняшний день юридической основой для разработки мероприятий, призванных минимизировать последствия возможных ЧС, является ряд нормативных актов, в том числе федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», приказ Министерства чрезвычайных ситуаций России от 28.02.2003 №105 «Об утверждении требований по предупреждению чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах и объектах жизнеобеспечения» и др.
Известно, что планирование адекватных действий персонала и спасательных бригад в подобных ситуациях основывается на прогностических оценках медико-санитарных последствий химических аварий, позволяющих своевременно подготовить и эффективно использовать силы и средства медицинской помощи для сохранения жизни и здоровья людей (А. Г. Творожников, А. Я. Алешин, В. У. Мухидов, 2002; Б. Н. Филатов, Н. Г. Британов, В. В. Клаучек, 2004; В. И. Лишаков, Г. П. Простакишин, Н. И. Батрак , 2007; В. В.Уйба и др., 2007; В. Р. Рембовский и др., 2010, 2011, 2012; Б. Н. Филатов и др., 2012; М. А. Голышев, 2012). При формулировании вероятного сценария учитывается множество факторов, к которым относятся и такие токсикометрические показатели химических соединений, как: средне смертельные и пороговые концентрации при кратковременных экспозициях, а также гигиенические регламенты, ограничивающие содержание вредных веществ в воздушной среде (Н. И. Калинина, 1994; Л. И. Ивашина, Т. А. Шашина, Г. П. Простакишин, 1997; Т. А. Шашина, Л. И. Ивашина, О. М. Осин, 1999; В. А. Рогожников, 2002).
К числу критериев, используемых для получения прогноза, относятся и аварийные пределы воздействия (АПВТ). АПВТ - гигиенические нормативы, регламентирующие время (Т) пребывания человека в зоне химического заражения без средств индивидуальной защиты (СИЗ). Продолжительность пребывания определяется уровнем воздействия, то есть осуществляется защита временем и концентрацией. При превышении АПВТ использование СИЗ обязательно (В. А. Рогожников, 2002; П. Е. Шкодич, В. Ф. Желтобрюхов, В. В. Клаучек, 2004; В. Д.Назаров и др., 2008).
На момент планирования диссертационной работы аварийные пределы воздействия Vx, зарина и зомана в воздухе рабочей зоны (АПВр.з.) отсутствовали, что и предопределило актуальность исследований по установлению специальных стандартов. Исследования проводились в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 825-50 от 29 декабря 2005 г. «О государственном оборонном заказе на 2006 год».
Цель исследований заключалась в научном обосновании величин АПВТ фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) (Vx, зарина и зомана) при загрязнении ими воздуха рабочей зоны.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие
задачи исследования:
- определить средне смертельные величины Vx, зарина и зомана в условиях ингаляционного воздействия при экспозициях продолжительностью 30 минут, 1 час, 2 часа и 4 часа, а также при интратрахеальном введении;
- установить величины пороговых уровней Vx, зарина и зомана в условиях ингаляционного воздействия при экспозициях продолжительностью 30 минут, 1 час, 2 часа и 4 часа;
- обосновать аварийные пределы воздействия Vx, зарина и зомана в воздухе рабочей зоны при экспозициях продолжительностью 30 минут, 1 час, 2 часа и 4 часа;
- разработать математическую модель прогнозирования токсикометрических характеристик и АПВр.з. ФОВ для временных интервалов воздействия, выходящих за пределы экспозиций, использовавшихся в экспериментальных исследованиях.
Научная новизна выполненной работы состояла в том, что впервые:
1. Определены на основе зависимости «концентрация-время-эффект» средне смертельные концентрации (CL50) зарина, зомана и Vx, а также их пороговые уровни как с применением комплекса интегральных показателей (Limacintegr), так и специфического теста - уровня активности ацетилхолинэстеразы (АХЭ) эритроцитов (Limacsp) при ингаляционном воздействии продолжительностью 30 минут, 1 час, 2 часа и 4 часа.
2. Установлены изменения центральной нервной системы (ЦНС), иммунного статуса и обменных процессов при ингаляции ФОВ в концентрациях ниже летальных и продолжительности экспозиции 30 минут, 1 час, 2 часа и 4 часа.
3. Изучено влияние ФОВ на область caudatum putamen головного мозга крысы при интратрахеальном поступлении в средне смертельных дозах (DL50), которое характеризуется тем, что по степени повреждающего действия на структуру синапсов наибольшим эффектом обладает зоман, затем зарин и Vx.
4. Разработана математическая модель прогнозирования токсикометрических характеристик и АПВр.з. Vx, зарина и зомана для временных интервалов воздействия от 18 минут до 5 часов.
Теоретическая значимость работы заключается в расширении представлений об особенностях патогенеза интоксикации Vx, зарина и зомана в сублетальных концентрациях, а также ультраструктурных изменений ЦНС.
Практическая значимость работы.
Разработаны и введены в действие гигиенические регламенты:
- ГН 2.2.5.2220-07 «Аварийные пределы воздействия О-избутил--N-диэтиламиноэтилтиолового эфира метилфосфоновой кислоты в воздухе рабочей зоны». Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 32 от 5 июня 2007 г.;
- ГН 2.2.5.2389-08 «Аварийные пределы воздействия О-изопропилового эфира метилфторфосфоновой кислоты (зарина) в воздухе рабочей зоны». Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 39 от 23 июня 2008 г.;
- ГН 2.2.5.2388-08 «Аварийные пределы воздействия О-1,2,2-триметилпропилового эфира метилфторфосфоновой кислоты (зомана) в воздухе рабочей зоны». Постановление Главного государственного санитарного врача РФ № 40 от 23 июня 2008 г.
Настоящие нормативы используются для сохранения здоровья работников объектов по уничтожению ОВ (и баз хранения) путем регламентирования времени пребывания человека в зоне химического заражения без средств индивидуальной защиты. При превышении АПВр.з. использование СИЗ обязательно.
Методология и методы исследования.
Методология исследований заключалась в выявлении общебиологической закономерности «концентрация-время-эффект» в условиях ингаляционного воздействия ФОВ при экспозициях различной продолжительности.
Применяемые методы исследований обеспечивали получение информации о действии ФОВ на всех структурных уровнях организации биологического объекта.
Положения, выносимые на защиту:
1. Зависимость «концентрация-время-эффект» при ингаляции Vx, зарина и зомана, установленная на летальных уровнях, а также на сублетальных уровнях (с использованием интегральных показателей и специфического теста - активность АХЭ).
2. Токсикодинамика при сублетальных уровнях воздействия Vx, зарина и зомана характеризуется нарушением функции центральной нервной системы (суммационно-пороговый показатель, поведенческие реакции), иммунного статуса (клетки белой крови) и обменных процессов (показатели белково-углеводного обмена), при этом перечень «прореагировавших» показателей, характеризующих состояние конкретной системы или обмена веществ, определяется продолжительностью экспозиции и структурой соединения.
3. Разработка аварийных пределов воздействия в воздухе рабочей зоны для Vx, зарина и зомана осуществлена с применением основополагающего принципа гигиенического регламентирования - принципа пороговости вредного действия химических веществ и с учетом специфического механизма токсичности ФОВ.
4. Разработана методика прогнозирования токсикометрических характеристик (CL50, Limacintegr, Limacsp и АПВр.з.) зарина, зомана, Vx для временных интервалов воздействия в диапазоне от 18 минут до 5 часов, учитывающая экспериментально установленные показатели токсичности при ингаляциях продолжительностью 30 минут, 1, 2 и 4 часа.
Степень достоверности и апробация результатов.
Степень достоверности данных подтверждается соблюдением требований унификации методов исследования и объемом полученных экспериментальных данных.
По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, отражающих основное содержание исследований, три из которых размещены в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Материалы работы доложены и обсуждены на совместном заседании секции №4 «Токсикология, гигиена, профпатология, индикация, дегазация при работе с высокотоксичными веществами» Проблемной комиссии ФМБА России (Санкт-Петербург, 2007); XXXVIII научной конференции «Актуальные вопросы теории и практики радиационной, химической и биологической защиты» (Вольск, 2008); IV научно-практической конференции «Научно-технические аспекты обеспечения безопасности при уничтожении, хранении и транспортировке химического оружия» (Москва, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Химическая безопасность Российской Федерации в современных условиях» (Санкт-Петербург, 2010); V научно-практической конференции «Научно-технические аспекты обеспечения безопасности при уничтожении, хранении и транспортировке химического оружия» (Москва, 2010); юбилейной научной конференции, посвященной 40-летию НИИГТП ФМБА России «Химическая безопасность России: медицинские и эколого-гигиенические аспекты» (Волгоград, 2011); Всероссийском симпозиуме, посвященном 50-летию со дня основания ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России «Медико-биологические аспекты обеспечения химической безопасности Российской Федерации» (Санкт-Петербург, 2012), а также на заседании Ученого совета ФГУП «НИИГТП» ФМБА России от 20 августа 2013 года.
Личный вклад автора заключался в формулировании цели и задач исследования, в планировании и проведении экспериментов, статистической обработке полученных данных, обсуждении результатов и формулировке выводов. На всех этапах работы вклад автора являлся определяющим.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 171 страницах машинописного текста, состоит из введения, аналитического обзора литературы, описания материалов и методов исследования, глав с изложением результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы, содержащего 200 источников, из них 72 принадлежат зарубежным авторам; содержит 22 рисунка, 30 таблиц и 4 приложения.
