CC BY
18
УДК 614.777:661.731.9
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ БУТИЛАЦЕТАТА В ВОДОЕМАХ
Л. А. Бульбин
Киевский научно-исследовательский институт общей и коммунальной гигиены
В статье приводятся результаты экспериментальных исследований с целью гигиенического нормирования бутилацетата в водоемах, куда он поступает со сточными водами промышленных предприятий. Полученные данные позволяют отнести бутилацетат к веществам малотоксичным, а его предельно допустимую концентрацию в водоемах рекомендовать на уровне 0,3 мг/л при органолептическом лимитирующем показателе вредности.
Бутилацетат широко применяется в производстве антибиотиков и кинопленок, в лакокрасочной, парфюмерно-косметической, кожевенной и других отраслях промышленности. Содержание его в сточных водах может быть довольно высоким. Так, по нашим данным, в стоке пени-циллинового производства оно достигает 1 г/л и более.
Основанием для настоящего исследования послужило отсутствие данных о степени влияния бутилацетата на санитарный режим водоемов и условия водопользования.
Эксперимент проводился с практически чистым бутилацетатом, полученным в результате отгонки товарного продукта при 125°. Органо-лептические свойства водных растворов вещества оценивали бригадным методом с целью определения его пороговых концентраций.
Окраска и прозрачность воды при внесении в нее бутилацетата оставались неизменными. Придаваемый воде запах характеризовался как ароматический, а привкус—-как горьковатый. Минимальная интенсивность запаха (1 балл) большинством наблюдателей определялась при концентрации бутилацетата 1 мг/л. С концентрацией его, составляющей 20 мг/л, интенсивность запаха достигала 5 баллов. Привкус водных растворов вещества начинал ощущаться при более низкой концентрации его — 0,3 мг/л и возрастал до 5 баллов при 10 мг/л. На основе результатов органолептических исследований, обработанных статистически по методу нахождения нижней доверительной границы колебаний истинной средней (Г. Н. Красовский), в качестве пороговой по запаху следует рекомендовать концентрацию бутилацетата 1 мг/л, по привкусу— 0,3 мг/л. Пороговая концентрация по запаху несколько расходится с аналогичным показателем, полученным И. И. Шенгелия (2,2 мг/л), ЧТ9, вероятно, связано с неодинаковой степенью чистоты вещества. Повышение температуры воды до 25° увеличивало порог восприятия запаха до 0,5 мг/л. Дальнейший подъем температуры воды существенного усиления Запаха не вызывал.
Стабильность бутилацетата в воде изучалась косвенным путем по ослаблению запаха. При исходной силе запаха в 5 баллов и температуре воды 16—18° на 10-е сутки интенсивность запаха снижалась до 2 баллов. С повышением температуры воды скорость ослабления запаха возрастала: при 25—26° он исчезал на 7-е сутки. Процесс разложения бутилацетата при более низких исходных концентрациях его происходил быстрее. Все эти данные указывают на относительную стабильность бутилацетата в воде.
В отдельной серии опытов исследовали влияние его на органолеп-тические свойства мяса рыб. Серебристых и королевских карпов весом 10—15 г на протяжении месяца содержали в аквариумах с водными растворами бутилацетата в концентрациях 0,1, 1, 10 и 25 мг/л. В конце
опыта провели дегустацию, результаты которой показали, что бульон, изготовленный из рыб, находившихся в растворе с концентрацией вещества 1 мг/л, имел легкий терпковатый, горьковато-вяжущий привкус. При более высоких концентрациях растворов привкус бульона усиливался и появлялся в мясе рыб. Запах сырой и вареной рыбы соответствовал контрольным данным. Таким образом, концентрация бутилаце-тата в 1 мг/л установлена в качестве пороговой по влиянию на вкусовые качества рыбьего мяса.
В опытах на кроликах испытывали раздражающее действие водных растворов бутилацетата на конъюнктиву глаз. Эффект был достигнут лишь под воздействием высоких концентраций масляных растворов бутилацетата, превышающих 100 г/л.
Влияние бутилацетата на общий санитарный режим водоемов и процессы самоочищения воды от органических загрязнений определяли путем исследования динамики биохимического потребления кислорода (ВПК) и наблюдения на моделях водоемов за процессом нитрифика-
6ПН МГ//1 30
мг 0Р//)
/ 2 34 5 7 /О Дни опыта
Рис. 1. Влияние бутилацетата на динамику биохимического потребления кислорода.
/— контроль; 2—концентрация 0.01 мг/л: 3— концентрация 0,1 мг/л; 4— концентрация 1 мг/л; 5 — концентрация 10 мг/л.
01-
3 4 5 6? Дни опыта
9 /О
Рис. 2. Влияние бутилацетата на содержание в воде растворенного кислорода.
/ — контроль: 2 — концентрация 0,1 мг/л; 3 — концентрация 1 мг/л-, 4— концентрация 10 мг/Л\ 5 — концентрация 100 мг/л.
ции, ростом и отмиранием сапрофитной микрофлоры воды, изменением содержания растворенного кислорода и активной реакцией воды. Ставили опыты с различными концентрациями бутилацетата (0,01 — 100 мг/л). Бутилацетат в воде подвергается активному биохимическому окислению (рис. 1). При содержании бутилацетата на уровне 0,1 мг/л разница в количестве потребленного кислорода по сравнению с контролем находилась в пределах 0,3—0,5 мг/л, достигая максимума 0,8 мг/л. При повышении концентрации до 1 мг/л она достигала 2,5 мг/л кислорода, что может неблагоприятно сказаться на кислородном режиме водоема. Поэтому пороговой по величине ВПК следует считать концентрацию 0,1 мг/л. Константа скорости потребления кислорода, характеризующая способность органического вещества к окислению, для бутилацетата составила 0,15—0,25, что примерно соответствует скорости окисления бытовых сточных вод.
Одновременно с повышением ВПК в опытах на моделях водоемов наблюдалось понижение содержания растворенного в воде кислорода. Наиболее заметно происходило это при концентрациях бутилацетата 10 и 100 мг/л (рис. 2). Если в первом случае снижение кислорода не превышало 1 мг/л, то во втором оно достигало 2,2 мг/л. Содержание кислорода в обеих концентрациях бутилацетата восстанавливалось до нормы медленно и к 10-му дню опыта все еще находилось ниже уровня контрольного водоема.
Вторая фаза минерализации органических веществ, проявляемая процессами нитрификации, во всех опытных водоемах протекала без
признаков торможения. Бутилацетат не оказывал .влияния и на активную реакцию воды. Развитие и отмирание сапрофитной микрофлоры в водных растворах бутилацетата в концентрациях 1 —100 мг/л происходили более интенсивно, чем в контроле; при этом скорость размножения микроорганизмов с увеличением содержания вещества резко возрастала, что согласуется с данными изучения динамики БПК и указывает на активное течение процессов самоочищения воды.
Некоторые данные о токсичности бутилацетата при пероральном его поступлении описаны румынскими авторами (Sporn и соавторы), которые на основании экспериментов на животных пришли к выводу о возможности применения этого вещества для ароматизации пищевых продуктов и напитков при том условии, что его количество не будет превышать 10 мг/кг продукта. Они отмечают, что бутилацетат не обладает мутагенным действием. Среднесмертельная доза его для белых мышей установлена на уровне 4675 мг/кг. Для крьгс эта доза была на уровне 14 130 мг/кг (Turow). Острые опыты мы проводили на белых мышах и крысах, которым однократно вводили в желудок высокие дозы бутилацетата, разбавленного вследствие ограниченной растворимости в воде растительным маслом. Результаты эксперимента, обработанные статистически с помощью графического пробит-анализа по Миллеру и Тейнтеру, позволили определить среднесмертельные дозы бутилацетата для белых мышей на уровне 7,7 (5,9—9,5) г/кг и для белых крыс на уровне 13,1 (10,2—16,0) г/кг. Чтобы судить о видовой чувствительности животных к бутилацетату, мы определяли также минимальные смертельные дозы его для кроликов и морских свинок по методу Дейхмана и Ле Бланка на 6 животных каждого вида. Минимальная смертельная доза вещества для кроликов составила 3,2 г/кг, для морских свинок — 4,7 к/кг. Таким образом, видовая чувствительность лабораторных животных к бутилацетату распределилась (в порядке возрастания) следующим образом: белые крысы — белые мыши — морские свинки — кролики. В связи с тем, что дозы бутилацетата, необходимые для достижения летального исхода, высоки, его следует отнести к веществам малотоксичным.
При вскрытии погибших белых крыс в их внутренних органах и мягких мозговых оболочках наблюдались явления застойного полнокровия, в некоторых случаях мозг был слегка отечен, а слизистая оболочка желудка частично слущена и резко уплотнена. При гистологическом исследовании обнаружены явления интракапиллярного гломеруло-нефрита, дистрофические изменения ганглиозных клеточных элементов мозга, вплоть до полного разрушения клеток с образованием обширных очагов выпадения.
В отдельном эксперименте, выполненном в соответствии с методикой, предложенной С. Н. Черкинским и соавторами, мы установили, что бутилацетат не обладает выраженными кумулятивными свойствами. В подостром опыте, длившемся в течение месяца, проводили пероральную затравку 20 крыс бутил ацетатом, применяя 1/ю и '/го ЬДюо (1,6 и 0,8 г/кг). В первые дни опыта, вскоре после введения вещества, у животных взъерошивалась шерсть и понижалась двигательная активность. В дальнейшем эти явления становились менее заметными и продолжительными, что подтверждает наши выводы о способности теплокровных организмов адаптироваться к бутилацетату. Однако изучение функционального состояния подопытных животных показало, что под влиянием неоднократного введения высоких доз бутилацетата в их организме 'Возникает ряд неблагоприятных сдвигов. Если в морфологической картине крови наблюдался лишь незначительный, статистически достоверный лимфоцитоз (абсолютный и относительный) в результате снижения содержания нейтрофилов, то иммунологические свойства организма, выраженные фагоцитарной активностью лейкоцитов, значитель-
но снизились. В группе животных, получавших более высокую дозу вещества, угнетение фагоцитарной активности было резче, что проявилось в увеличении числа животных, погибших от интеркуррентных заболеваний.
Содержание аскорбиновой кислоты в надпочечниках как показатель неспецифичеоких реакций организма на воздействие неблагоприятных факторов у группы животных, получавших бутилацетат в дозе 0,8 г/кг, было выше, чем у контрольной группы (372,9±39,7 мг% против 220,7±29,9 мг%). Механизм этого явления можно связать с мобилизацией организмом защитных свойств его в ответ на введение яда (Г. Селье; Е. И. Спыну). Статистически достоверных изменений веса надпочечников не обнаружено. Антитоксическая и гликогенобразующая функции печени (проба Квика—Пытеля в модификации М. Я. Савиной и методика, описанная Д. А. Фердманом и Г. Ф. Сопиным) оказались ненарушенными.
Гистологическими исследованиями внутренних органов определены нерезко выраженные явления белковой дистрофии паренхиматозных клеток и очаговый характер пролиферативной реакции соединительнотканных и ретикуло-эндотелиальных клеток. В головном мозгу животных, получивших вещество в дозе 0,8 г/кг, установлены дистрофические изменения в виде перикапиллярного и перицеллюлярного отеков, преимущественно в мозжечке, а также умеренное набухание ганглиозных клеток. При дозе бутилацетата 1,6 г/кг дистрофические изменения в мозжечке были более выражены, вплоть до явлений кариоцитолиза в ганглиозных клетках. Данные подострого эксперимента позволили нам перейти к основному этапу токсикологических исследований — определению порога токсического действия нормируемого вещества в условиях длительного поступления его в теплокровный организм. Хронический опыт был проведен на 80 крысах и 16 кроликах. В программу исследований были включены тесты, примененные в подостром опыте (за исключением пробы Квика—Пытеля), а также ряд дополнительных методов, отражающих различные стороны функциональной деятельности организма. В частности, учитывая избирательное действие наркотиков на нервную систему, мы в специальной серии опытов изучали условно-рефлекторные реакции животных. Углеводную функцию печени как одну из наиболее лабильных при пероральном поступлении ядовитых веществ в организм исследовали на кроликах путем внутривенной нагрузки галактозой с последующим построением гликемических кривых. Хроме того, определяли активность ферментов — щелочной фосфатазы сыворотки крови и холинэстеразы — в крови, печени, кишечнике и мозгу. Затравку животных проводили в течение 6 месяцев ежедневно, применяя вещество в дозах 0,005, 0,05 и 0,5 мг/иг.
Анализ результатов исследований свидетельствует о том, что все испытанные дозы бутилацетата не оказали токсического действия на функционально-физиологическое состояние подопытных животных, в связи с чем их следует отнести к недействующим по токсикологическому признаку вредности.
Выводы
1. Бутилацетат влияет на органолептические свойства воды, придавая ей ароматический запах и горьковатый привкус; пороговая концентрация вещества (1 балл) составляет 0,3 мг/л по привкусу и 1 мг/л по запаху.
2. Бутилацетат подвергается биохимическому окислению в водоемах, что значительно увеличивает биохимичеокое потребление кислорода водой и снижает содержание растворенного кислорода. Заметное повышение биохимического потребления кислорода происходит уже при концентрации бутилацетата, равной 1 мг/л; пороговой по этому показа-
телю следует считать величину 0,1 мг/л. Скорость биохимического потребления кислорода бутилацетатом, выраженная расчетной константой, находится в пределах 0,15—0,25.
3. По данным санитарно-токсикологического эксперимента, проведенного на животных, испытанные в хроническом опыте дозы 0,005— 0,5 мг/кг (0,1 —10,0 мт/л) следует отнести к недействующим.
4. Сопоставляя полученные данные, можно видеть, что наименьшая пороговая величина вещества по влиянию на процессы биохимического потребления кислорода составляет 0,1 мг/л. Однако ввиду незначительной разницы между этой величиной и пороговой концентрацией по ор-ганолептическому показателю вредности последний как более приемлемый при санитарном контроле за водоемами можно рекомендовать в качестве лимитирующего. В связи с этим предельно допустимая концентрация бутилацетата в водоемах устанавливается на уровне 0,3 мг/л1.
ЛИТЕРАТУРА
Красовский Г. Н. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1962, в. 5, с. 384. — Савина М. Я. Гиг. и сан., 1963, № 1, с. 45. — Фердман Д. А., Сопи и Г. Ф. Практикум по биологической химии. М., 1957. — Черкинский С. Н., Красовский Г. Н., Ту гари но в а В. Н. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1964, в. 6, с. 290. — Шенгелия И. И. Влияние промышленных сточных вод на органолептические свойства воды водоемов и способы их определения. Тбилиси, 1956. — Спыну Е. И. В кн.: Вопросы промышленной и сельскохозяйственной токсикологии. Киев, 1964, с. 74.— Deichmann W. В., Le Blane Т. J., J. industr. Hyg., 1943, v. 25, p. 415. — Sporn A., Scholesch O., Maria Victoria et al. Igiena, 1963, v. 12, p. 437. — С ел ье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М., 1960.— Т и г о w A., Leather and Shoes, 1962, v. 143, p. 22.
Поступила 17/V 1967 г.
EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION OF BUTYLACETATE IN WATER BODIES
L. A. Bulbin
The paper contains experimental data for the hygienic standardization of the butylacetate content in water bodies, wherein it is discharged together with industrial ■effluents. The author studied its effect on the organoleptic properties of water and fish meat, selfpurification processes of water bodies from organic contamination. The substance LD50 was determined for different kinds of laboratory animals in oral introduction into the body. The functioning of various organs and systems of albino rats and rabbits was studied in subacute and chronic sanitary toxicologic tests. On the basis of data obtained butylacetate may be regarded as a slightly toxic substance and its maximum permissible concentration in water bodies may be suggested to be set at a levef of 0.03 mg/1 according to its effect on the organoleptic properties of water.
1 Указанная величина принята Секцией гигиены воды и санитарной охраны водоемов при Проблемной комиссии Министерства здравоохранения СССР в декабре 1966 г.
