Approaches to determining absorbed doses in assessing the safety of chemical applications using unmanned aircraft systems (review)
- Authors: Erdniev L.1, Mikerov A.N.2,3, Kasimtsev S.V.4
-
Affiliations:
- Saratov Hygiene Medical Research Center of the Federal Budget Scientific Institution «Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies»
- Saratov Hygiene Medical Research Center of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies
- Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky
- Saratov Hygiene Medical Research Center of the FBSI «FSC Medical and Preventive Health Risk Management Technologies»
- Section: REVIEWS
- Submitted: 28.05.2026
- Accepted: 28.07.2026
- Published: 27.09.2026
- URL: https://hum-ecol.ru/1728-0869/article/view/707947
- DOI: https://doi.org/10.17816/humeco707947
- ID: 707947
Cite item
Full Text
Abstract
One promising area of unmanned aerial system development is the use of chemicals in the form of liquid aerosols. Implementing new technologies in chemical application scenarios requires a public health safety assessment. In this case, the toxicity of chemicals and the absorbed toxic doses under the expected inhalation and dermal exposure conditions are used as safety criteria. The existing variety of methodological approaches to determining absorbed doses is largely based on the results of toxicological studies of liquid aerosol systems with particle sizes up to 4 µm, while unmanned aerial systems generate aerosols with particle sizes ranging from 100 to 300 µm. Increasing particle size alters the evolution of liquid aerosol systems in the air, which affects inhalation and dermal toxicity. Research into the toxic effects of coarse aerosol systems is complicated by the need for full-scale field experiments, the results of which can introduce additional uncertainties into the process of assessing the toxicity of chemicals. This highlights the need to adapt existing approaches to absorbed dose assessment by focusing on the evolution of coarse liquid aerosol systems in the air and the mechanisms of chemical penetration through biological barriers during inhalation and dermal exposure. Research on the latter is currently widely represented in the form of various mathematical models. As an adaptive solution, it is proposed to use approaches based on the combination of data: the results of in-kind analytical studies of the evolution of aerosol systems in the air, the results of laboratory studies of chemical toxicity, and methods of mathematical modeling of the mechanisms of action of chemicals in the form of coarse liquid polydisperse systems on the human body.
Keywords
Full Text
Введение
В соответствии с положением государственной политики Российской Федерации, мониторинг химических рисков для здоровья населения и совершенствование нормативно-правового регулирования являются приоритетными направлениями в научных исследованиях1. На современном этапе технологического развития государства источниками такой опасности выступают не только новые химические вещества, но и способы их применения, основанные на внедрении новых технологий. В 2023 году в стране стартовала стратегия развития беспилотной авиации, ориентированная на развитие рынка услуг, оказываемых с использованием беспилотных авиационных систем2.
Передовой отраслью экономики в этом направлении является сельское хозяйство. Приобретенный практический опыт показал, что наиболее эффективной формой применения химических веществ является жидкая дисперсная система. Поэтому в стратегии развития беспилотных систем, в качестве перспективного направления внедрения в других отраслях, отмечено применение химических веществ в виде жидких дисперсных систем3. Однако многоотраслевое внедрение таких технологий актуализирует ряд вопросов, связанных с оценкой гигиенической безопасности применения химических веществ с использованием беспилотных авиационных систем.
В частности, на примере сельского хозяйства перед подразделениями Роспотребнадзора ставится задача по оценке опасности негативного воздействия пестицидов и агрохимикатов на здоровье населения, к примеру, в случае нарушений требований, регламентирующих безопасное использование химических веществ, документов4, в том числе с применением беспилотных авиационных систем. В основе такой оценки лежат результаты токсикологических исследований, проводимых в рамках регистрационных испытаний5 и токсикологической оценки6 химических веществ. Примером результата таких исследований является разработка подхода [1] и внедрение норматива7 для применения агрохимикатов посредством авиационных дронов. При этом следует отметить, что методические инструменты8,9,10,11, используемые для проведения токсикологических исследований, в большей степени ориентированы на проведение оценки токсичности в лабораторных условиях, что порой вносит неопределенность при интерпретации показателей токсичности относительно условий реального воздействия жидких дисперсных систем химических веществ при распылении посредством беспилотных авиационных систем. Поэтому на этапе масштабного расширения функционала беспилотных систем в области применения химических веществ возникает необходимость в адаптации имеющихся методических подходов с ориентацией на моделирование реальных форм воздействия, учетом комплексного воздействия химических веществ на организм человека и анализом развития токсического эффекта, соразмерного модельным и экспериментально подтвержденным величинам поглощенных доз.
При этом современные темпы внедрения искусственного интеллекта в область токсикологии позволяют повысить эффективность таких исследований за счет дополнения имеющихся аналоговых методов интерпретации процессов воздействия дисперсных систем химических веществ на организм человека форматом математического моделирования с учетом влияния морфологических, биохимических, физиологических и физических факторов на этот процесс. Однако при решении этих задач перед исследователями встает ряд концептуальных вопросов, связанных с выбором оптимальных моделей.
Цель исследования – провести анализ подходов к определению поглощенных доз в рамках проведения токсикологических исследований для последующей оценки безопасности применения химических веществ с использованием беспилотных авиационных систем.
Раздел 1. Исходная информация.
Анализ нормативно-методической базы показал, что по состоянию на 2026 год порядок использования беспилотных летательных аппаратов в Российской Федерации регламентируется федеральными актами: Воздушным кодексом12, федеральными правилами13, Правилами учета14 и рядом ведомственных приказов Министерства транспорта Российской Федерации, основанных на этих актах.
При этом гигиеническая безопасность применения химических веществ достигается за счет мер государственного регулирования химических загрязнителей в объектах окружающей среды, основанных на нормировании15 в соответствии с санитарно-эпидемиологическими требованиями16. Обоснование гигиенических нормативов, как правило, основано на использовании результатов токсикологических исследований, в ходе которых определяются дозы, не оказывающие негативного воздействия на здоровье человека и его потомство. В органах Роспотребнадзора базовым документом, регламентирующим порядок проведения токсикологических исследований, является руководство Р 1.2.3156-135.
Анализ современных и перспективных сценариев применения химических веществ с использованием беспилотных систем в различных отраслях экономики [2-4] отводит беспилотным системам роль носителей навесного оборудования, обеспечивающего применение химических веществ в форме жидких дисперсных систем (аэрозолей). Так, в исследованиях показано, что наибольшая эффективность достигается при использовании растворов дезинфицирующих средств в виде аэрозолей с размером частиц от 3 до 100 мкм [2], растворов агрохимикатов - 150-300 мкм [3], растворов антиобледенительных реагентов – 300-800 мкм [4].
Учитывая указанный диапазон размера частиц, жидкие аэрозоли химических веществ, создаваемые беспилотными системами, могут воздействовать на человека как ингаляционно, так и накожно. Поэтому при проведении регистрационных испытаний оценка опасности негативного воздействия химических веществ на здоровье людей предполагает проведение токсикологических исследований, подтверждающих безопасность ингаляционного и кожного воздействия.
В этом случае при оценке безопасности применения химических веществ в форме жидких дисперсных систем полиаппликационное воздействие на организм человека характеризуется наибольшей степенью неопределенности из-за сложностей интерпретации процессов развития и течения токсического процесса. Сложности, в первую очередь, обусловлены:
- быстрым развитием токсического процесса за счет ингаляционного поступления химического вещества [6];
- синусоидальной (волнообразной) динамикой изменения концентрации химического вещества в крови, обусловленной ингаляционным поступлением (первая волна), полиаппликационным воздействием (вторая волна) и трансдермальным поступлением (третья волна). В некоторых случаях пики роста и спада концентрации могут накладываться друг на друга;
- длительным временем сохранения токсического эффекта при формировании депо химического вещества в роговом слое кожи с последующим растянутым по времени поступлением из депо в кровь17 [7, 8];
- увеличением интенсивности и времени сохранения клинических признаков отравления за счет суммации токсических эффектов, вызванных в результате ингаляционного и трансдермального поступления химического вещества [9, 10];
- достоверностью показателя поглощенной дозы химического вещества, вызвавшей развитие токсического эффекта в результате ингаляционного воздействия18;
- достоверностью показателя поглощенной дозы химического вещества, вызвавшей развитие токсического эффекта в результате дермального воздействия14;
Перечисленные признаки полиаппликационного воздействия вносят неопределённость при расчете суммарной поглощенной дозы, вызывавшей токсический эффект. Поэтому в качестве критерия достоверности расчета суммарной поглощенной дозы, поступившей в результате ингаляционного и (или) дермального воздействия, логично рассмотреть величину дозы, введенной внутривенно. Именно эта доза в полной мере отображает количество вещества, попавшего внутрь организма (поглощенное) и необходимое для развития токсического эффекта. В этом случае, чем меньше значение суммарной поглощенной дозы отличается от значения внутривенной дозы, тем точнее расчетная или экспериментальная модель отображает процесс поглощения химического вещества. Поэтому оптимальные модели, описывающие процессы ингаляционного и трансдермального поступления химического вещества из внешней среды, должны максимально учитывать морфологические, физиологические и физические явления, сопровождающие этот процесс.
В методическом плане следует отметить, что спецификой проведения такого рода токсикологических исследований является необходимость учета ряда основных физических процессов, связанных с эволюцией жидких дисперсных систем, таких как: седиментация, дрейф, коагуляция и испарение частиц [5].
Жидкие дисперсные системы (аэрозольные системы) представляют собой сложный комплекс, состоящий из: жидких частиц (капель) химического вещества (или его раствора) разного размера, химического вещества в газообразном виде, среды (воздуха, газа), в которой существует дисперсная система, и продуктов взаимодействия химического вещества с компонентами среды. При этом скорость выседания частиц напрямую зависит от размера (диаметра) капель аэрозоля и примерно составляет: для капли 20 мкм - 1,2 см/с; 40 мкм – 4,78 см/с; 60 мкм – 10,7 см/с; 300 - 120 см/с; 2000 мкм - 680 см/с [11].
В реальных же условиях седиментация капель аэрозоля происходит в процессе движения в потоке воздуха (дрейф, снос) со скоростью (u0, м/с), соответствующей набегающей скорости потока (V, м/с) [11]. Следует отметить, что при больших скоростях набегающего потока может происходить дробление крупных капель на более мелкие за счет скоростного напора, что уменьшает число выседающих капель и увеличивает расстояние сноса (дрейфа) капель от точки создания аэрозоля.
Наравне с седиментацией и дрейфом значимыми процессами, влияющими на результаты токсикологической оценки аэрозолей химических веществ, являются процессы коагуляции и испарения капель в воздушной среде. Во всех жидких дисперсных системах эти два процесса протекают одновременно. Однако преобладание процессов коагуляции или испарения капель в аэрозоле существенно зависит от физико-химических свойств веществ, температуры, влажности воздуха и размера капель [11].
Интенсивность процесса коагуляции капель напрямую зависит от частоты столкновения капель в единице объема и выражается через показатель - коэффициент коагуляции К, см3/с. К примеру, при росте капли с 20 мкм (К=8,8·10-8) до 200 мкм (К=2,78·10-7) число столкновений капель за секунду уменьшается в 32 раза [11]. Экспериментально установлено, что эволюция капель аэрозоля смещается от коагуляции в сторону испарения по мере увеличения показателя коэффициента диффузии молекул химических веществ в воздушной среде. В оптимальных условиях процесс испарения протекает достаточно быстро: так, капля с диаметром 40 мкм, при влажности 50% и температуре 10 ̊C испарится всего за 1,85 с [11-13]. Важно отметить, что испарение жидкой части капли не приводит к исчезновению химического вещества из дисперсной системы, как при седиментации: молекулы вещества продолжают дрейфовать в составе системы только в газообразной фазе.
Следует отметить, что описанные физические процессы протекают в жидких дисперсных системах на всем протяжении времени их существования и носят сложный характер. При этом ингаляционное воздействие таких систем на организм человека преимущественно реализуется посредством поступления в дыхательные пути с вдыхаемым воздухом газовой фазы аэрозоля и капель, размер которых определяет функциональную фракцию: капли до 100 мкм - вдыхаемая фракция (способная попасть с вдыхаемым воздухом в носовые ходы), до 35 мкм - торакальная фракция (проникает до носоглотки трахеи), до 15 мкм - респирабельная фракция (проникает по респираторному тракту до альвеол)19. Трансдермальное поступление химических веществ реализуется посредством седиментации капель на кожные покровы и последующей диффузии их через роговой слой, а также проникновения через потовые, сальные железы и волосяные фолликулы.
Исходя из сказанного следует, что при проведении исследований по оценке токсичности химических веществ, воздействующих на организм человека в форме аэрозолей, важное значение приобретает оценка фазово-дисперсных характеристик жидких дисперсных систем. Сегодня для определения дисперсионных характеристик аэрозолей используется большой перечень методов, в основе которых заложены принципы: микроскопии на специальных индикаторных подложках [14-16]; прямой микроскопии самих капель [17-19]; дифракции лазерного излучения20; аэродинамического распределения по размерам21 и т. д.
Для качественного и количественного определения химических веществ в дисперсных системах используются стандартные подходы и методы аналитической химии, которые заслуживают отдельного рассмотрения, но не являются предметом исследования в этой статье.
Раздел 2. Подход к оценке поглощенной дозы при ингаляционном воздействии.
Как было сказано ранее, сложность токсикологических исследований обусловлена полиаппликационным воздействием химического вещества, которое обусловлено одновременным воздействием химического вещества, находящегося в жидко-капельной и газообразной фазах. Современным и оптимальным методическим решением, в этом случае является унификация ингаляционно и дермально воздействующих доз за счет пересчета на поглощённые дозы. При этом выбранный методический инструмент должен быть максимально ориентирован на влияние морфологических, физиологических и физических факторов на процесс поступления химического вещества из внешней среды внутрь организма через биологические мембраны.
В этом случае подходы к оценке ингаляционной токсичности, основанные на лабораторных исследованиях с использованием дисперсных систем с размером частиц до 4 мкм с геометрическим стандартным отклонением до 3 мкм, не только не моделируют реалии процесса ингаляционного поступления химического вещества в организм человека5,6,7, но и искажают показатели ингаляционной токсичности веществ. Как известно, частицы аэрозоля с дисперсностью до 4 мкм беспрепятственно проникают в альвеолярную зону, и этот факт исключает одну из составляющих дисперсных систем, а именно воздействие грубодисперсного аэрозоля (10 мкм и более) на слизистую респираторного тракта. Процесс седиментации мелкодисперсных частиц на слизистую респираторного тракта больше обусловлен их броуновским движением и процессами коагуляции, чем силой гравитации, и поэтому носит случайный характер. В этих условиях формирование ингаляционной дозы происходит преимущественно за счет механизма диффузии химического вещества через альвеолярно-капиллярный барьер.
Однако реальные условия подразумевают воздействие на человека аэрозолей химических веществ с дисперсностью частиц до 100 мкм, способных дрейфовать в воздушном потоке с разной скоростью [20]. Создать такие условия в лабораторных условиях практически невозможно, и это требует проведения натурных полевых испытаний или использования специального оборудования в виде аэродинамических установок. В качестве оптимального решения натурализации процесса ингаляционного воздействия жидких дисперсных систем и повышения достоверности токсикологических исследований предлагается использовать математическое моделирование аэродинамических, морфологических и физиологических факторов, влияющих на процесс поглощения химического вещества по ходу респираторного тракта и в альвеолярной зоне.
Следует отметить, что практически все разработанные на сегодняшний день математические модели [21-23], описывающие ингаляционное воздействие дисперсных систем, не могут быть признаны как совершенными, однако они в той или иной степени ориентированы на анализ седиментации капель аэрозоля химического вещества размером от 100 до 3 мкм по ходу респираторного тракта и диффузию газовой фазы и частиц менее 3 мкм через альвеолярно-капиллярный барьер. Некоторые модели дополнительно ориентированы на оценку глубины проникновения аэрозольных частиц по ходу респираторного тракта, которая имеет прямую зависимость от объема дыхания и обратную - от размера капель и гидрофильности химического вещества [23, 24]. Модели с таким подходом для оценки степени захвата (P) аэрозольных частиц и газов в разных отделах респираторного тракта и в легких используют показатели относительной разницы между входящей (Свх) и выходящей (Свых) концентрациями (уравнение 1). Такой же подход применим и к оценке резорбции химического вещества органами дыхания в целом.
Р = Свых/Свх · 100% (1)
Анализ эволюции математических моделей показал, что наиболее простая из существующих моделей ориентирована на условие полного поглощения химического вещества, поступившего в дыхательные пути с объемом вдыхаемого воздуха (V) за указанный промежуток времени (t) с учетом его концентрации в воздухе (C) (уравнение 2).
Qп (2)
Однако наличие вещества в выдыхаемом воздухе [25] свидетельствует, о том, что не все количество химического вещества полностью поглощается при дыхании. И это в первую очередь зависит от процессов захвата капель аэрозолей слизистой респираторного тракта и скорости диффузии паров химических веществ в легких через капиллярно-альвеолярный барьер. Анализ других моделей, представленных в уравнениях 1 и 3, указывает на их адаптацию при расчете поглощенной дозы посредством ориентации на морфофункциональные показатели и резорбтивные способности альвеолярно-капиллярного барьера [22].
Дм = a·Др ·1/2 ·(SA + SC) τn-1 (3)
где: Дм - скорость диффузии паров химического вещества через альвеолярно-капиллярный барьер (мл/мин);
a - абсорбционный коэффициент Бунзена;
Др - коэффициент диффузии кислорода;
SA - площадь поверхности легочного эпителия, м2;
SC - площадь поверхности эндотелия альвеолярно-капиллярного барьера, м2;
τn - средняя эффективная толщина альвеолярно-капиллярного барьера, мкм.
Исходя из параметров этой модели, поглощенная доза химического вещества, формируемая в альвеолярной зоне, имеет ограниченную величину и зависит от коэффициента диффузии кислорода и толщины альвеолярно-капиллярного барьера.
Для расчета поглощенной дозы, формируемой воздействием аэрозольных частиц более 5 мкм, которые не проникают в альвеолярную зону, а оседают на слизистую респираторного тракта, разработана математическая модель, основанная на многоэтапном и многофакторном анализе и подробно изложенная в ГОСТ Р ИСО 13138-201422. Модель определяет, что на величину поглощенной дозы оказывают влияние такие параметры, как: масса осевших частиц; ламинарная скорость потока воздуха при вдохе; время экспозиции; тип дыхания (нормальное или через рот); положение тела (сидя, стоя); тяжесть физической нагрузки.
Исходя из сказанного, следует, что используемые упрощенные модели «концентрация-время» (Сt), даже с учетом объема воздуха (V), потребленного при дыхании за период экспозиции, не ориентированы на оценку поглощенных доз химических веществ, воздействующих в виде жидких дисперсных систем, создаваемых посредством беспилотных авиационных систем. Для таких аэрозолей оптимальная модель должна быть ориентирована на анализ поглощенной дозы с учетом результатов аналитической оценки, процессов сорбции аэрозоля по ходу респираторного тракта и процесса диффузии в альвеолярной области. При этом необходима дополнительная адаптация модели с учетом влияния изменяющихся условий (скорости ламинарного потока, теплового режима и влажности) внутри респираторного тракта на процессы коагуляции, седиментации и испарения капель.
Раздел 3. Подход к оценке поглощенной дозы при кожном воздействии.
Переходя к анализу дермального воздействия, следует отметить, что методы оценки, основанные на сплошном равномерном распределением дозы химического вещества по площади кожи, так же, как и в случае оценки ингаляционной токсичности, не отображают реальный процесс воздействия жидких дисперсных систем. Оценка токсичности дисперсных систем подразумевает подходы, основанные на воздействии химических веществ в виде капель аэрозоля с разной дисперсностью, выседающих по ходу дрейфа части с потоком воздуха. Такой подход определен процессами воздействия дисперсных систем, а точнее, прямым попаданием капель аэрозоля химического вещества на открытые участки кожного покрова, а также проникновением газопаровой фазы под одежду или средства индивидуальной защиты с последующей конденсацией химического вещества на кожных покровах [26-28].
Несоблюдение условий воздействия вносит неопределенности по причине отсутствия ориентации на факторы, влияющие на процессы абсорбции химического вещества через кожу в кровеносное русло, к которым, при равных условиях (концентрация химического вещества, температура воздуха и кожного покрова, площадь участка кожного покрова), относятся: фактическая доза (Дф) – среднее количество химического вещества, площадь кожного покрова (S), через которую воздействует вещество; параметры, определяющие количественный перенос вещества через защитный барьер кожи [29].
Так, базовый подход, определяющий величину поглощенного количества вещества (Qп, мг) при дермальном воздействии, определяется моделью, представленной в уравнении 4.
(4)
В представленной модели в качестве параметра, определяющего количественный перенос химического вещества через защитный барьер кожного покрова, предлагается использовать унифицированный коэффициент проницаемости (К=0,25). Величина коэффициента означает, что 75% вещества, попавшего на кожные покровы, не абсорбируется через защитные барьеры кожи. Однако используемый в модели унифицированный подход к процессу абсорбции химических веществ не совсем согласуется с концептуальными подходами более совершенных моделей, описывающих механизмы диффузии химических веществ через защитный барьер кожи (роговой слой).
Морфологически роговой слой представлен полилипофильной мембраной толщиной около 10-30 мкм, состоящей из 6-20 слоев кератиноцитов, каждый из которых имеет размеры около 40 мкм в диаметре и 1 мкм в толщину. Промежутки между кератиноцитами по плоскости и по высоте составляют около 0,1 мкм и заполнены смесью полярных липидов (церамиды - 25%, холестерин - 19%, холестерин сульфат – 2%) [30-32].
На процесс абсорбции химических веществ через роговой слой в наибольшей степени влияют физико-химические свойства токсикантов и, прежде всего, способность растворяться в липидах (липофильность). Существует отчетливая корреляция между величиной коэффициента распределения в системе масло/вода и скоростью резорбции, при этом липофильные вещества с малой долей растворимости в воде и органические растворители достаточно легко преодолевают слой полярных липидов. Однако липофильные вещества, которые вообще не растворяются в воде, обладают низкой проницаемостью ввиду их активного депонирования в липидном слое и неспособности быть захваченными кровью. В то же время гидрофильные вещества и вода практически не проникают через роговой слой и лишь частично могут поступать через потовые железы в ограниченный период времени (окончания процесса потоотделения) [23]. Как видно, на сегодняшний день процессы поступления химических веществ при дермальном воздействии изучены в достаточной степени, что позволяет переводить современные токсикологические исследования в плоскость математического моделирования.
Анализ современных математических моделей показал их условное разделение на стационарные (модель количественной зависимости, структурная модель, модель пористого канала) и временные (модель отсеков, модель кинетики медленного связывания) [33-36]. Большинство моделей описывают процессы диффузии химических веществ через роговой слой кожи, изученные «in vitro».
При этом стационарные модели, как правило, основаны на закономерности, что количество вещества (Q, мг), проникшее через роговой слой, является величиной, напрямую зависящей от коэффициента диффузии (D), площади поверхности кожи (S), времени контакта (T) с веществом, градиента концентраций (∆C) этого вещества по обе стороны рогового слоя и обратно зависящей от толщины рогового слоя (h) (уравнение 5).
(5)
В то то же время временные модели описывают закономерности накопления концентрации вещества ( ) на заданной глубине (х) рогового слоя, в зависимости от коэффициента диффузии (D), времени контакта (t) и градиента концентраций (∆C) по обе стороны рогового слоя (уравнение 6).
(6)
Наиболее распространенными являются модели «липидных путей», подразумевающие диффузию химических веществ через извилистый слой полярных липидов, заполняющих пространство между кератиноцитами. В соответствии с ключевым положением этих моделей в процессе диффузии часть химического вещества затрачивается на насыщение липидного слоя и создание диффузионного канала, а после окончания диффузии остается в межклеточном пространстве в связанном состоянии [37-40].
Исходя из сказанного, следует, что оптимальная модель для оценки поглощенной дозы при дермальном воздействии должна быть как минимум ориентирована на влияние следующих факторов: воздействующего количества вещества; площади кожного покрова с учетом плотности заражения аэрозолем; коэффициента проницаемости с учетом способности к растворению в системе «масло-вода»; толщины рогового слоя.
Заключение
Внедрение беспилотных авиационных систем для применения химических веществ сопряжено с проблемами оценки безопасности для населения в результате изменения сценариев применения и параметров аэрозольного воздействия. В этих условиях требуется адаптация существующих подходов к оценке поглощенных доз химических веществ, поступающих внутрь организма в результате ингаляционного и кожного воздействия аэрозолей. Перспективным адаптационным решением является разработка подходов, объединяющих результаты натурных аналитических исследований процессов эволюции аэрозолей в воздушной среде с результатами исследований токсичности, полученными в лабораторных условиях, и методами математического моделирования механизмов проникновения внутрь организма через биологические барьеры.
1 Указ Президента РФ №97 от 11 марта 2019 г. «Об основах государственной политики Российской Федерации в области обеспечения химической и биологической безопасности на период до 2025 года и дальнейшую перспективу» (Собрание законодательства Российской Федерации. 2016. №11. ст. 1106)
2 Распоряжение Правительства РФ №1630-р от 21 июня 2023 г. «Стратегия развития беспилотной авиации Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года» (Собрание законодательства Российской Федерации. 2023. №27. ст. 5055)
3 Примечание: жидкая дисперсная система — это гетерогенная система, в которой мелкие частицы одного вещества (дисперсная фаза) равномерно распределены в однородной среде (дисперсионной среде).
4 Постановление Главного государственного санитарного врача №40 от 2 декабря 2020 Санитарные правила 2.2.3670-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям труда». 2020.
5 Федеральный закон №109-ФЗ от 19 июля 1997 г. «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами» (Собрание законодательства Российской Федерации. 1997. №27. ст. 3510)
6 Приказ Роспотребнадзора №224 от 19 июля 2007г. «Порядок организации и проведения санитарно-эпидемиологических экспертиз, обследований, исследований, испытаний и токсикологических, гигиенических и иных видов оценок».
7 Постановление Главного государственного санитарного врача №2 от 12 февраля 2026 «О внесении изменений в санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.3684-21».
8Руководство Р1.2.3156-13 «Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека». 2014.
9 ГОСТ 32646-2014 «Острая ингаляционная токсичность – метод определения класса острой токсичности (метод АТС) (OCED, Test №436:2008, IDT). 2015.
10 ГОСТ 32542-2014 «Основные требования к проведению испытаний по оценке острой токсичности при ингаляционном поступлении» (OCED, Test №403:2008, IDT). 2014.
11 ГОСТ 32373-2020 «Основные требования к проведению испытаний по оценке острой токсичности при накожном поступлении». 2021.
12 Федеральный закон №60 от 19 марта 1997 г. «Воздушный кодекс Российской Федерации» (Собрание законодательства Российской Федерации. 1997. №12. ст. 1383).
13 Постановление Правительства РФ №138 от 11 марта 2010 г. «Об утверждении Федеральных правил использования воздушного пространства Российской Федерации» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2016, №14. ст. 1649).
14 Постановление Правительства РФ №658 от 25 мая 2019 г. «Об утверждении Правил учета беспилотных гражданских воздушных судов с максимальной взлетной массой от 0.25 килограмма до 30 килограммов, ввезенных в Российскую Федерацию или произведенных в Российской Федерации» (Собрание законодательства Российской Федерации. 2019. №22. ст. 2824).
15 СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». 2021.
16 СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-эпидемиологических (профилактических) мероприятий». 2021.
17 Рекомендации ВОЗ. Абсорбция через кожу. Критерии оценки окружающей среды. 2006.
18 МР 1.2.0390-25. «Оценка риска применения пестицидов в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств в период проведения токсиколого-гигиенической оценки». Роспотребнадзор. 2026.
19 ГОСТ Р70378.2-2023 «Методика испытаний в лабораторных условиях, основанная на определении эффективности отбора проб». 2023.
20 ГОСТ Р8.777-2011 «Определение размеров частиц по дифракции лазерного излучения». 2012.
21 ГОСТ Р ИСО 16000-34-2020 «Методология определения содержания взвешенных частиц». 2020.
22 ГОСТ Р ИСО 13138-2014 «Согласованные нормативы при отборе проб для оценки осаждения частиц аэрозоля в дыхательных путях человека». 2015.
About the authors
Leonid Erdniev
Saratov Hygiene Medical Research Center of the Federal Budget Scientific Institution «Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies»
Author for correspondence.
Email: leonid-erdniev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5187-7361
SPIN-code: 3094-3747
candidate of medical sciences, professor of AMS
Russian FederationAnatoly N. Mikerov
Saratov Hygiene Medical Research Center of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies; Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky
Email: mail@smncg.ru
ORCID iD: 0000-0002-0670-7918
SPIN-code: 1456-5471
Doctor of Biological Sciences, Supervisor Saratov Hygiene Medical Research Center of the FBSI «FSC Medical and Preventive Health Risk Management Technologies»
Russian Federation, 1A Zarechnaya Street, Build. 1, SaratovStanislav V. Kasimtsev
Saratov Hygiene Medical Research Center of the FBSI «FSC Medical and Preventive Health Risk Management Technologies»
Email: staskas73@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-5461-6396
SPIN-code: 5749-6714
кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории гигиенических методов исследования факторов окружающей среды
Russian Federation, 1A Zarechnaya Street, Build. 1, SaratovReferences
- Rakitsky VN, Kuzmin SV, Berezniak IV. [Metodicheskiye podkhody k gigiyenicheskoy otsenke bezopasnykh rasstoyaniy pri vypolnenii sel′skokhozyaystvennykh rabot s pomoshch′yu bespilotnykh aviatsionnykh system]. Gigiyena i sanitariya. 2024.103(1):1405-1411. (In Russ.) doi: 10.47470/0016-9900-2024-103-11-1405-1411
- Patent № 2379058 C1 Rossiyskaya Federatsiya, MPK A61L 2/22. [Sposob aerozol′noy dezinfektsii zakrytykh pomeshcheniy]: № 2008125415/15 : 25.06.2008 : 20.01.2010. Sventitskiy EN, Glushenko VM, Tolparov YuN. (In Russ.)
- Veretennikov YuM., Dolzhenko VI., Gorbachev IV. [Innovatsionnyye tekhnologii vneseniya pestitsidov i agrokhimikatov v monodispersnom sostoyanii]. Agrokhimiya. 2013.6:32-39.
- Solov′yanchik LV, Kondrashov SV, Nagornaya VS. [Osobennosti polucheniya antiobledenitel′nykh pokrytiy (obzor)]. Trudy VIAM. 2018. 6(66):77-98. (In Russ.)
- Borisova LR. [Analiz sushchestvuyushchego metodicheskogo apparata po otsenke toksicheskoy opasnosti vybrosov (prolivov) opasnykh khimicheskikh veshchestv]. Tekhnologii grazhdanskoy bezopasnosti. 2009.6:3-4 (21-22):52-60. (In Russ.)
- Gol′dfarb YuS, Potskhveriya MM, Sukhodolova GN. [Meditsinskaya toksikologiya : natsional′noye rukovodstvo]. M.: OOO IG «GEOTAR-Media». 2026:608. (In Russ.)
- Bereznyak IV, Lipkina LI, Fedorova NE. [Gigiyenicheskaya otsenka kozhno-rezorbtivnogo deystviya ksenobiotikov (obzor literatury)]. Gigiyena i sanitariya. 2021. 100(9):980-984. (In Russ.)
- Che`n` Cz., I S., E Cz., Chzhu Yu., Chzhun V. i Chzhu L. [Issledovanie absorbcii, otlozheniya i vy`vedeniya poli- i perftoralkil`ny`x veshhestv cherez kozhu u kry`s: vazhnost` vozdejstviya na kozhu]. Environmental Science & Technology. 56(23). 2022:16975–16984.
- Luzhnikov EA. [Klinicheskaya toksikologiya]. M.: MIA. 2008:567.
- Zajceva N.V., Zemlyanova M.A., Kol`dibekova Yu.V., Kir`yanov D.A. [Ocenka osobennosti kombinirovannogo dejstviya ryada ximicheskix veshhestv na osnove analiza parametrizovanny`x prichinno-sledstvenny`x svyazej markyorov e`kspozicii i negativny`x e`ffektov i kolichestvennoj ocenki dopolnitel`nogo riska dlya zdorov`ya]. Gigiena i sanitariya. 102(10). 2023:1132-1142. (In Russ.)
- Piskunov VN. [Dinamika aerozoley]. M.: FIZMATLIT. 2010:296.
- Chzhao S., Li Yu., Chzhan X. [Novaya model` dinamiki i ispareniya kapel` vody` s uchetom deformacii]. International Journal of Thermal Sciences. 2025:210.
- Norvihoho L.K., Yin J., Zhou Z.F., Han J., Chen B., Fan L.H. [Mexanizmy`, kontroliruyushhie perenos i isparenie vy`dy`xaemy`x chelovekom respiratorny`x kapel`, soderzhashhix koronavirus tyazhelogo ostrogo respiratornogo sindroma: obzor]. Environmental Chemistry Letters. 21(3). 2023:1701–1727.
- Patent № 2287805 C2 Rossiyskaya Federatsiya, MPK G01N 21/91. [Sposob ekspressnogo opredeleniya dispersnogo sostava aerozolya]:№ 2004103519/28:06.02.2004:20.11.2006. Alimov NI, Povalikhin AP, Sedunov SG. (In Russ.)
- Ivanov V.D., Xantov V.P. [Metody` i sredstva issledovaniya mikrofizicheskix xarakteristik dispersnoj fazy` ae`rozol`ny`x obrazovanij dlya snizheniya zametnosti]. Vestnik vojsk RXB zashhity`. 9(3). 2025:240-262. (In Russ.)
- Shayaxmetov S.F., Rukavishnikov V.S., Liseczkaya L.G. [Xarakteristika obrazuyushhixsya ae`rozol`ny`x vzvesej-kompleksov pri tradicionnoj i modernizirovannoj texnologiyax e`lektroliza alyuminiya]. Medicina truda i promy`shlennaya e`kologiya. 62(7). 2022:452-458. (In Russ.)
- Gubanova DP, Sadovskaya NV, Iordanskiy MA. [Morfologiya chastits prizemnogo aerozolya v Moskve po rezul′tatam analiza metodom rastrovoy elektronnoy mikroskopii]. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Seriya fizicheskaya. 2023.87(10):1374-1380. (In Russ.)
- Shelomencev I.G., Gomzikova E.A. [Perspektivy` analiza nanochasticz v sostave ae`rozolya metodom e`lektronnoj mikroskopii]. Gigiena i sanitariya. 102(3). 2023:259-264. (In Russ.)
- Valiulin S.V., Onishhuk A.A., Baklanov A.M., Karasev V.V. [Izmeritel`ny`j ae`rozol`ny`j kompleks]. Optika atmosfery` i okeana. 37(06). 2024:496-501. (In Russ.)
- Faynburg GZ, Mikhaylovskaya LV, Vasil′yev YuA. [Aerodispersnyye vozdushnyye sredy i ikh lechebnoye vozdeystviye na organizm cheloveka]. Bezopasnost′ i okhrana truda. 2021. 2(87):39-47. (In Russ.)
- Smirnova VM. [Toksikologiya: promyshlennyye i ekologicheskiye aspekty]: ucheb. Posobiye. N. Novgorod. 2019:240. (In Russ.)
- Gorbacheva NV, Kulich NV, Kuz′mina ND. [Uchet dispersnogo sostava vdykhayemoy fraktsii i zakonomernostey akkumulyatsii aerozolya v razlichnykh otdelakh dykhatel′nogo trakta pri raschete doz vnutrennego oblucheniya]. Vestnik Universiteta grazhdanskoy zashchity MCHS Belarusi. 2017. 1(3):291-298. (In Russ.)
- Kutsenko SA. [Osnovy toksikologii]. S-Peterburg: OOO «Izdatel′stvo Foliant». 2004:570. (In Russ.)
- Shabardina L.V., Bateneva V.A., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Fedotova L.A. [Toksikokinetika nanochasticz v lyogkix pri xronicheskoj ingalyacionnoj e`kspozicii (obzor literatury`)]. Gigiena i sanitariya. 104(5). 2025:674-679.
- Pogarev SE, Rykhov VV, Mash′yanov NR. [Novyy metod opredeleniya dozy rtuti, poluchayemoy chelovekom pri vozdeystvii yeye parvo]. Ekologicheskaya khimiya. 2002.11(4):271-278. (In Russ.)
- Chen, Shengde & Lan, Yubin & Zhiyan, Zhou & Ouyang, Fan & Wang, Guobin & Huang, Xiaoyu & Deng, Xiaoling & Cheng, Shengnan. (2020). [Effect of Droplet Size Parameters on Droplet Deposition and Drift of Aerial Spraying by Using Plant Protection UAV]. Journal of Agronomy. 2020:195.
- Khe S, Reponen T, Makkey RT., Grinshpun SA. [Vliyaniye razmera chastits na effektivnost′ fil′truyushchego respiratora N95 i khirurgicheskoy maski pri razlichnykh usloviyakh dykhaniya]. Aerosol Science and Technology. 2013.47(11):1180–1187.
- Gordeyenko OV, Kruk IS. [Snos rabochikh rastvorov pestitsidov pri opryskivanii: bibliograficheskiy obzor. Innovatsionnyye resheniya v tekhnologiyakh i mekhanizatsii sel′skokhozyaystvennogo proizvodstva]. Sbornik nauchnykh trudov Belorusskaya gosudarstvennaya sel′skokhozyaystvennaya akademiya. 2024:111-115.
- EFSA (European Food Safety Authority), Buist H, Craig P, Dewhurst I, Hougaard Bennekou S, Kneuer C, Machera K, Pieper C, Court Marques D, Guillot G, Ruffo F and Chiusolo A, 2017. Guidance on dermal absorption. EFSA Journal 2017.15(6):4873:60.
- Kuznetsov SL, Goryachkina VL, Tsomartova DA. [Sovremennyye predstavleniya o strukture i funktsiyakh epidermisa]. Rossiyskiy zhurnal kozhnykh i venericheskikh bolezney. 2013.2:26. (In Russ.)
- De`nbi S.G., E`ndryu P.V., Kej L.Dzh., Pinnok A., Chittok Dzh., Braun K., Uil`yams S.F. Kork M.Dzh. [Uluchshenie lipidnoj struktury` rogovogo sloya uluchshaet bar`ernuyu funkciyu kozhi i zashhishhaet ot razdrazhenij u vzrosly`x s suxoj kozhej, sklonnoj k e`kzeme]. Britanskij zhurnal dermatologii. 186(5). 2022:875–886.
- Xatta I. [Struktura i funkcii rogovogo sloya kozhi, izuchenny`e s pomoshh`yu rentgenovskoj difrakcii]. Dermato. 2(3). 2022:79–108.
- Mitragotri S, Anissimov YG, Bunge AL, Frasch HF, Guy RH, Hadgraft J, Kasting GB, Lane ME & Roberts, MS 2011, [Mathematical models of skin permeability]: An overview, International Journal of Pharmaceutics. 2011.418(1):115-129.
- Mel`nikova N.B., Sheferov I.A., Emasheva A.A., Sheferova A.A., Panteleev D.A. [Ocenka vy`svobozhdeniya lekarstvenny`x veshhestv iz myagkix lekarstvenny`x form i prognozirovanie proniczaemosti cherez kozhny`j bar`er (obzor)]. Razrabotka i registraciya lekarstvenny`x sredstv. 13(3). 2024:52-65. (In Russ.)
- Kunita R., Nisidzima T., Todo X., Sugibayasi K., Sakaguti X. [Matematicheskij podxod s ispol`zovaniem Strat-M® dlya prognozirovaniya chreskozhnoj absorbcii ximicheskix veshhestv pri konechnoj doze]. Pharmaceutics. 14(7). 2022:1370.
- Fisher X.A., E`vans M.V., Bunge A.L., X`yubal E`.S. [Model` kompartmenta dlya prognozirovaniya absorbcii ximicheskix veshhestv kozhej cheloveka in vitro pri vozdejstvii konechnoj dozy`]. Chemosphere. 349. 2024:140689.
- Barbero A. [Steady-State Flux and Lag Time in the Stratum Corneum Lipid Pathway: Results from Finite Element Models]. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2003:2196-2207
- Starr N. Dzh., Xan M. X., E`dni M. K., Trindejd G. F. [Izuchenie molekulyarnogo sostava rogovogo sloya kozhi]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(12). 2022:e2114380119.
- Czzyan Z., Lyu S., Li Yu. i Yuan` S. [Issledovanie mexanizma absorbcii glyukokortikoidov v rogovom sloe kozhi]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2025:114984.
- Chen Dzh., Lyu S., Yan Yu., Gong S. i Czyan` X., 2025. [Bar`er rogovogo sloya kozhi: narushenie ego funkcii v svyazi s soputstvuyushhimi lipidami i belkami]. Tkanevy`e bar`ery`. 13(2). 2025:2361197.
Supplementary files



