CC BY
7
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО
ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ 2,4-ДИХЛОРФЕНОКСИГАММАМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ
В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Научный сотрудник JJ. И. Гаврилова
Саратовский научно-исследовательский институт сельской гигиены
При получении веществ группы 2,4-дихлорфеноксигаммамасляной кислоты (2,4 ДМ) и применении их в сельском хозяйстве в качестве гербицидов и стимуляторов роста растений эти вещества могут оказать неблагоприятное действие на органолептические свойства воды, санитарный режим водоемов и здоровье населения.
Мы провели исследования по гигиеническому нормированию 2,4 ДМ в воде. Так как в литературе не имеется описания методики химического определения микроколичеств 2,4 ДМ в воде, целью нашей работы также было разработать такую методику.
Химически чистый препарат 2,4 ДМ представляет собой белое кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде (53 мг/л), хорошо •растворимое в ацетоне, бензоле, хлороформе, метиловом спирте, эфире. Молекулярный вес 284,56, температура плавления 117—119° (Н. Н. Мельников, Ю. А. Баскаков, 1962). Препарат 2,4 ДМ, полученный нами и синтезированный в Научно-исследовательском институте удобрений, инсектицидов и фунгицидов им. И. О. Самойлова, представляет собой твердое кристаллическое вещество кремового цвета, обладающее резким запахом.
2,4 ДМ является производной жирной кислоты и, следовательно, может определяться колориметрически по образованию комплекса гид-роксамовых кислот с хлорным железом [Страффорд (Strafford, 1956), Ю. В. Дюжева, 1960]. Мы пытались использовать данную реакцию для определения 2,4 ДМ. Действительно, выяснилось, что 2,4 ДМ образует окрашенный комплекс гидроксамовой кислоты и что в зависимости от количества взятой кислоты окраска изменяется от желто-зеленой до коричневой. Мы применили эту реакцию для количественного определения 2,4 ДМ в воде.
Следуя общепринятой схеме по исследованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов, мы определяли стабильность 2,4 ДМ в водных растворах. Опыты показали, что 2,4 ДМ является сравнительно стабильным веществом. Особенно медленно идет гидролиз ее в дистиллированной воде при пониженной температуре воды и изменении рН среды в кислую сторону.
2,4 ДМ обладает резким специфическим запахом и может оказывать неблагоприятное влияние на органолептические свойства воды. При растворении 2,4 ДМ вода приобретает фенольный запах и специфический привкус. Мы поставили опыты с целью определения пороговой концентрации по запаху и вкусу. Работа проводилась по обычной методике, интенсивность запаха выражалась по пятибалльной системе. Полученные результаты приведены в таблице.
Интенсивность запаха (в баллах) при разной концентрации 2,4 ДМ в воде
Исходная концентрация 2,4 ДМ (в ме/л)
1 2 4 10 20
Температу-
ра воды 1
I II III IV V I П III IV V I II III IV V I II III IV V I II ш IV V
20° 0 0 0 • 0 0 1 1 0 1 1 2 2 1 2 2 3 3 3 3 3 4 4 3 4 3
60° 1 1 0 0 1 2 2 1 2 2 3 3 2 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5
Как видно из таблицы, порог восприятия запаха 2,4 ДМ равен 2 мг/л, причем при нагревании запах воды усиливается и порог ощущения его определяется на уровне 1 мг/л. Запах воды, содержащей 2,4 ДМ (рН воды 6,5), характеризуется довольно значительной устойчивостью; так, при содержании в воде модельного водоема 20 мг/л вещества и исходной интенсивности запаха 5 баллов лишь через 2 суток интенсивность запаха снизилась до 4 баллов.
Еще более значительно, чем на запах, 2,4 ДМ влияет на вкус воды. Привкус, придаваемый ей, ощущается при более низких концентрациях, чем запах (дегустацию проводило 5 человек).
Данные органолептического изучения влияния 2,4 ДМ на вкусовые качества воды при статистической обработке показали для пороговой концентрации М 1,25, т 0,103, V 44,6%, р 8,2% и М±\т= 1,25±0,21. Для выяснения вопроса, может ли 2,4 ДМ в концентрации 1 мг/л придать мясу рыб необычный для него запах и привкус, приведены дополнительные исследования. Работу проводили по методике, рекомендованной С. Н. Черкинским и А. И. Гутковской (1960). Пороговая концентрация по вкусу в воде (1 мг/л) сообщает мясу рыб едва заметный посторонний привкус (интенсивность 1 балл), при этом запах отсутствует. Концентрация в 2 раза меньшая (0,5 мг/л) совсем не оказывает влияния на запах и привкус мяса рыб как в сыром, так и вареном виде.
При выяснении вопроса о возможности провоцирования запаха при хлорировании воды, содержащей 2,4 ДМ, ни в одном из опытов не было отмечено появления запахов, подобных хлорфенольным.
Исследование влияния 2,4 ДМ на санитарный режим водоема проводили по методике, рекомендованной Комитетом по гигиене воды и санитарной охране водоемов, и включало в себя наблюдения по влиянию 2,4 ДМ на процессы естественного самоочищения водоема от органических загрязнений: изучение действия 2,4 ДМ на кислородный режим водоема, определение окисляемости, рН, интенсивности развития и отмирания микробов, динамики БПК и процесса минерализации органического азота.
Наблюдения проводили в моделях водоема в течение 10—20 суток. Были изучены концентрации 2,4 ДМ от 1 до 10 мг/л. Отмечено, что 2,4 ДМ не изменяет активной реакции воды. Установлено, что 2,4 ДМ не оказывает заметного влияния на содержание растворенного кислорода в воде. Отмечается увеличение окисляемости воды при содержании 2,4 ДМ 10 мг/л, но по мере окисления самого вещества окисляемость воды в водоеме постепенно снижается. Отсутствие тормозящего действия 2,4 ДМ в концентрациях от 1 до 10 мг/л на БПК подтверждается и при изучении влияния ее на развитие и отмирание микробов. В первые 3 дня опыта размножение сапрофитных микроорганизмов в воде, содержащей 2,4 ДМ, происходит с интенсивностью, превышающей интенсивность размножения бактерий в контроле, затем в опытных водоемах развитие и отмирание микробов идет так же, как и в контроле.
Результаты наблюдений за динамикой процессов минерализации азотсодержащих органических веществ показывают, что 2,4 ДМ в концентрациях до 10 мг/л не задерживает интенсивности первой фазы минерализации — процесса аммонификации. Эти же концентрации не вызывают замедления превращения аммиака в нитриты, и лишь несколько тормозит дальнейшее превращение нитритов в нитраты концентрация 10 мг/л.
Эти опыты дают основание считать, что концентрация 10 мг/л может считаться пороговой по влиянию на.процессы самоочищения воды от органического загрязнения, а тем самым на общий режим водоемов.
Для выявления пороговой концентрации 2,4 ДМ по санитарно-токсикологическому признаку мы поставили хронический эксперимент на белых мышах и крысах при введении ее в желудочно-кишечный тракт
в виде водных растворов. Данные по изучению действия натриевой соли 2,4 ДМ при пероральном ее поступлении в организм теплокровных животных указывают на умеренную токсичность этого вещества и слабо выраженное кумулятивное действие (А. Г. Садовникова, 1961). В хроническом эксперименте при введении натриевой соли 2,4-дихлорфенокси-уксусной кислоты (2,4 ДУ) установлено, что она вызывает некоторые изменения в ферментативном обмене — снижает активность фермента каталазы (Ю. И. Шиллингер, 1957).
Отсутствие сведений о токсичности 2,4 ДМ при поступлении ее в желудочно-кишечный тракт послужило основанием для проведения острых и подострых опытов на животных. В результате проведенных острых опытов с 2,4 ДМ установлено, что препарат оказался более токсичным для белых мышей (LDioo равна 750 мг/кг), чем для крыс (LDIOo равна 2500 мг/кг); аналогичная картина наблюдается в отношении токсичности натриевой соли 2,4 ДМ (А. Г. Садовникова, 1961). Для выявления возможного кумулятивного действия, а также для установления влияния 2,4 ДМ на различные функции организма белых крыс были проведены две серии подострых опытов с концентрациями ядохимикатов, равными 7б LDioo (500 мг/кг) и У20 LDioo (125 мг/кг). В связи с ограниченной растворимостью в воде дозы вещества вводили в виде суспензии в 2% крахмальном клейстере.
Белым крысам ежедневно в течение 10 дней вводили 2,4 ДМ per os в дозе 500 мг/кг; всего в течение опыта каждое животное получило две смертельные дозы. Во второй серии опытов ежедневно в течение 20 дней вводили 126 мг/кг 2,4 ДМ; каждое животное на протяжении опыта получило одну смертельную дозу (2500 мг/кг).
До начала затравки были проведены исследования крови животных. Ежедневное введение Vs смертельной дозы ядохимиката в течение 10 дней вызвало у крыс явления интоксикации, выразившиеся в резком ухудшении общего состояния, падении веса. У подопытных животных к концу опыта вес снизился на 19,2% по отношению к исходному весу, в то время как животные контрольной группы прибавили в весе на 3,6%. При исследовании крови у подопытных крыс было отмечено понижение количества гемоглобина в среднем с 76,8 до 67,3%, числа эритроцитов с 8 470 000 до 7 400 000 и числа лейкоцитов с 10 800 до 6700.
Наблюдалось резкое снижение каталазной активности крови крыс. Каталазное число снизилось в среднем с 7,8 до 5,4, а показатель каталазы — с 0,91 до 0,7. Активность каталазы у подопытных крыс уменьшилась в среднем до 69,2% исходной активности, тогда как у контрольных — до 80%.
Данные анализов крови животных после обработки методом вариационной статистики оказались достоверными.
После получения двух смертельных доз погибло 8 крыс из 10. При гистологическом исследовании внутренних органов погибших крыс выявлено их полнокровие. В паренхиматозных органах обнаружена жировая и белковая дистрофия. Так, в печени у большинства животных наблюдались явления слабо выраженной жировой и белковой дистрофии, в мочевых канальцах почек — умеренно выраженная белковая дистрофия. Нередко слизистая оболочка желудка и тонкого кишечника была истончена, поверхностные слои ее слущены, а подслизистой оболочки — инфильтрированы клеточными элементами.
Таким образом, при ежедневном введении белым крысам !/s абсолютно смертельной дозы препарата в течение 10 дней было выявлено кумулятивное действие препарата, вызвавшее у животных явления резкой "интоксикации. В то же время ежедневное пероральное введение V20 абсолютно смертельной дозы ядохимиката в течение 20 дней вызывало лишь некоторое отставание в весе по сравнению с контрольной группой.
Со стороны периферической крови значительных отклонений не наблюдалось.
Хронические опыты были поставлены на 4 группах белых крыс. Препарат вводили в виде водных растворов рег об шприцем с затупленной иглой. Были взяты следующие дозы 2,4 ДМ: 0,05 мг/кг (1 мг/л), 0,5 мг/кг (10 мг/л) и 1 мг/кг (20 мг/л). Животные 4-й (контрольной) группы получали чистую воду. Всего было взято 80 белых крыс. Опыт продолжался 6 месяцев.
Из упомянутых выше литературных данных и результатов проведенных нами подострых опытов можно сделать вывод, что при хроническом отравлении ядохимикатом целесообразно проводить исследование морфологической картины крови животных (количество эритроцитов, лейкоцитов и лейкоцитарная формула), определение процентного содержания гемоглобина, фагоцитарной реакции лейкоцитов, активности фермента крови каталазы и патогистологические исследования органов погибших животных. Проводили также наблюдения за общим состоянием животных, их поведением, изменением веса.
Фагоцитарную активность лейкоцитов у крыс определяли по общепринятой методике Платонова. В качестве объекта для фагоцитоза брали 1,5-миллиардную взвесь культуры В. Рпс1тап. Каталазу крови определяли по методу Баха. Исследования крови проводили 2 раза в месяц.
В течение опыта никаких отклонений от нормы в состоянии животных не было обнаружено. На протяжении 6-месячного опыта как у подопытных, так и контрольных животных отмечено постепенное увеличение веса тела. Содержание гемоглобина, количество эритроцитов у всех подопытных крыс колебалось в одинаковых пределах и не отличалось от таковых у контрольных животных. Колебание в количестве лейкоцитов крови крыс на протяжении всего опыта не было однородным; у одной группы крыс (0,05 мг/кг) в начале опыта наблюдалось снижение его, у других (0,5 и 1 мг/кг) увеличение. Однако в течение месяца после опыта количество лейкоцитов в группах выравнивается и приближается к исходному. В лейкоцитарной формуле заметных отклонений не обнаружено.
Показатели * фагоцитарной активности после статистической обработки сравнивали с данными исследований, проводимых параллельно у контрольных животных, а также с исходными данными, полученными у подопытных животных до начала опыта. Результаты исследования свидетельствуют о том, что 2,4 ДМ в количествах 0,05—1 мг/кг не угнетает фагоцитарной активности лейкоцитов.
Исследование каталазы крови показало, что дозы 2,4 ДМ 0,5 и 1 мг/кг при хроническом введении не вызывали значительных изменений в ферментативном обмене. Колебания каталазного числа в подопытной группе аналогичны колебаниям в контрольной группе и не являются следствием влияния ядохимиката.
Таким образом, при проведении хронических опытов на животных
было выяснено, что концентрации 2,4 ДМ 0,05—1 мг/кг (или соответственно 1—20 мг/л) не оказывают влияния на периферическую кровь, не угнетают фагоцитарную активность лейкоцитов и не снижают каталаз-ную активность крови. При патологоанатомическом и гистологическом исследовании органов животных, взятых в хронический опыт, не выявлено каких-либо морфологических изменений, связанных с воздействием испытуемых доз (0,05—1 мг/кг) 2,4 ДМ (исследования проводились патогистологом С. А. Степановым).
Выводы
1. В санитарно-токсикологическом эксперименте установлено, что дозы ядохимиката 0,05, 0,5 и 1 мг/кг (1, 10 и 20 мг/л) оказались недействующими.
2. 2,4-дихлорфеноксигаммамасляная кислота в концентрациях от 1 до 10 мг!л не влияет на санитарный режим водоема. Пороговой концентрацией 2,4 ДМ по вкусу должна быть признана концентрация 1 мг/л.
3. Лимитирующим показателем вредности данного вещества является органолептический, так как он характеризуется наименьшей пороговой концентрацией.
4. Предельно допустимая концентрация 2,4 ДМ водоемов может быть рекомендована на уровне 1 мг/л.
ЛИТЕРАТУРА
Дюжева Ю. В. В кн.: Методы определения некоторых органических веществ в воздухе. М., I960, стр. 17.—Мельников Н. Н., Баскаков Ю. А. Химия гербицидов и регуляторов роста растений. М., 1962, стр. 420.—Шиллингер Ю. И. и др. Гиг. и сан., 1957, № 7, стр. 33.—S trafford N. et al., The Determination of toxic substances in air. Cambridge, 1956.
Поступила 18/1V 1963 г.
ё
EXPERIMENTAL DATA FOR SUBSTANTIATING THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION OF 2,4-DICHLORPHENOXY-GAMMA FATTY ACID IN WATER
BASINS
I Ф
L. /. Gavrilova, Scientific Worker
When used as a herbicide and a plant growth stimulant in agriculture the 2,4-di-chlorphenoxy-gamma fatty acid (2,4 DM) may reach water basins and in a concentration of 1—2 mg/1 it may have an unfavorable effect on organoleptic properties of water, imparting it a specific smell and taste of phenol. Sanitary toxicologic experiments have shown that in doses of 0.05, 0.5 and 1,0 mg/kg (1.0, 10.0 and 20 mg/1) this schemical poison was ineffective.
Of the three unfavorable properties specific to the investigated substance, namely: sanitary-toxicologic, sanitary-chemical and organoleptic, the latter proved most limiting, being characterized by the lowest concentration. Thus, the maximum permissible concentration of 2,4 DM for water basins may be recommended at 1 mg/1. The author suggests a chemical method for determining micro-quantities of 2,4 DM in water by means of coloured hydroxyl acid complex.
# # Ъ
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ГЕКСАХЛОРАНА
В РАЙОНАХ СВЕКЛОСЕЯНИЯ НА УКРАИНЕ
А. П. Лебедева, О. Н. Толстошей
Украинский научно-исследовательский институт коммунальной гигиены
Обработку почвы гексахлораном производят на Украине на огромной территории. Особенно широко применяют внесение гексахлорана в почву на полях, занятых под сахарной свеклой, при проведении борьбы со свекловичным долгоносиком; при этом в почву вносится 12 кг!га 12% дуста гексахлорана при посеве в рядки и 50—60 кг/га дуста при
сплошном внесении в почву.
В течение 1961 — 1962 гг. мы проводили работу, целью которой было
исследование остаточных количеств гексахлорана в почве и сельскохозяйственных растениях в практических условиях применения этого ядохимиката в типичном районе свеклосеяния (Смелянский район Черкасской области) при проведении борьбы со свекловичным долгоносиком.
Наши исследования в этом районе проводились на территории сельскохозяйственных полей 3 сел: Терновки, Николаевки и Малой Смелян-ки, объединенных в опытно-показательном совхозе «Россия», а также
