CC BY
7
В десятой пятилетке намечаются дальнейшее развитие и совершенствование сельскохозяйственного производства, повышение эффективности животноводства, химизация, комплексная механизация и автоматизация труда. Эти указания партии необходимо учесть при планировании научных исследований по гигиене села. Сюда в первую очередь надо отнести 2 серьезные проблемы нашего времени: расширяющееся с каждым годом применение химических средств защиты растений (пестицидов) и увеличение объема минеральных удобрений, ежегодно вносимых в почву. В первом случае речь идет о миграции ядохимикатов в открытые водоемы и поступлении их в продукцию сельского хозяйства. С использованием минеральных удобрений связано обогащение почвы, а через нее — и водоисточников соединениями фосфора и азота. А это означает бурный рост водорослей и нарушение экологического равновесия в водоемах.
В гигиеническом аспекте предстоит решить вопрос о допустимых количествах пестицидов в пищевых продуктах растительного и животного происхождения.
Строительство животноводческих и птицеводческих комплексов на промышленной основе выдвигает на первый план проблему санитарной охраны окружающей среды в пунктах их размещения.
Строительство животноводческих комплексов преимущественно на малых реках, у населенных пунктов, домов отдыха, санаториев и пионерских лагерей не может не отражаться на санитарном состоянии этих объектов. Задача гигиенистов и органов государственного санитарного надзора состоит в том, чтобы предотвратить неблагоприятное в санитарном отношении влияние животноводческих и птицеводческих комплексов на окружающую среду.
Задачи, поставленные на десятую пятилетку, настоятельно требуют дальнейшего совершенствования научных исследований, укрепления содружества между учеными и научными учреждениями. Необходимо совершенствовать организацию и повышать эффективность труда научных работников, улучшать систему управления научно-исследовательскими учреждениями. Все это в полной мере относится к гигиеническим институтам страны, кафедрам гигиены и санэпидстанциям, получившим за последние годы серьезное подкрепление кадрами и материально-техническое обеспечение.
УДК 613.32:547.391.3'26
Канд. мед. наук Н. В. Климкина, Р. С. Ехина, канд. мед. наук Л. Н.Сергеев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТИЛОВОГО И БУТИЛОВОГО ЭФИРА МЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Метиловый (ММА) и бутиловый (БМА) эфиры метакриловой кислоты представляют собой бесцветную или с небольшим желтоватым оттенком прозрачную жидкость с характерным неприятным запахом. Они хорошо раство-
г\ 4
-Л' А\\ i •.»\ 1 1 1 .Л \\\ TN
г 4 в а ю 2 4 s а
Дни наблюдения
Рис. 1. Стабильность метилметакрплата и бутилметакрнлата в водной среде.
А — стабильность запаха метилметакри-лата; Б — стабильность запаха бутилметакрнлата; / — колбы: II — модельные водоемы; / — концентрация 3 мг/л; 2 — концентрация 1 мг/л; 3 — концентрация 0.5 мг/л; 4 — концентрация 0,5 мг/л; 5 — концентрация 0,05 мг/л; 6 — концентрация 0.1 мг/л; 7 — концентрация 0,03 мг/л.
ряются в органических растворителях. Растворимость в воде ММА, по нашим данным, составляет 1,43% и БМА — 0,05%. Большие концентрации эфиров образуют с водой легко расслаивающуюся эмульсию.
Работу по научному обоснованию предельно допустимой концентрации ММА и БМА в водоемах проводили по общепринятой схеме. Лабораторные исследования выполняли в условиях, моделирующих питьевое водопользование и процессы самоочищения водоемов. При этом изучали степень растворимости и стабильности акрилатов при различных условиях, имитирующих летний и зимний период, различную степень загрязненности воды бытовыми стоками, различной pH среды и пр.; влияние веществ на органолептические свойства воды в обычных условиях, при нагревании до 60° и хлорировании; влияние акрилатов на общий санитарный режим водоема и процессы самоочищения от органических загрязнений — кислородный режим, pH, биохимическое потребление кислорода за 5 и 20 сут, процессы минерализации азотсодержащих веществ; токсические свойства веществ путем постановки опытов с однократным, повторным и длительным введением ММА и БМА через желудочно-кишечный тракт.
Как показали лабораторные опыты, эфиры метакриловой кислоты придают воде неприятный запах и посторонний привкус. Порог восприятия запаха ММА составляет 0,17±0,02 мг/л, практический порог — 0,45± ±0,06 мг/л. Для БМА эти концентрации соответственно равны 0,022± ±0,006 и 0,045±0,014 мг/л. Стабильность запаха изучали с концентрациями, соответствующими интенсивности запаха в 1, 2, 3 и 5 баллов. Полученные данные свидетельствуют о том, что ММА и БМА могут быть отнесены к стабильным в водной среде веществам. Так, запах ММА в 1—2 балла не исчезал из воды в колбах в течение 3 сут; из больших объемов воды (модельные водоемы) запах исчезал несколько быстрее (рис. 1). Внесение в водопроводную дехлорированную воду бытовой сточной жидкости существенно не отражается на стабильности запаха. Аналогичные данные получены и при прямом определении акрилатов в водной среде: концентрации изучаемых веществ 100 и 500 мг/л не снижаются в течение 10 сут. При изучении влияния ММА и БМА на процессы самоочищения испытывали их концентрации от 0,2 до 10 мг/л. Данные, полученные в V—VI сериях опытов, показали, что эфиры метакриловой кислоты не задерживают процессов минерализации и со 2—3-х суток сами начинают окисляться, потребляя кислород, растворенный в воде. На окисление 1 мг ММА в прямом опыте расходовалось за 20 сут 0,92 мг кислорода, на окисление 1 мг БМА— 1,11 мг кислорода. Интенсивность потребления кислорода возрастает пропорционально увеличению концентрации вещества. Константа скорости биохимического потребления кислорода для ММА составляет 0,13—0,20, для БМА — 0,12± ±0,03. На полное окисление ММА, согласно стехеометрическим расчетам, требуется 1,93 мг кислорода, на окисление 1 мг БМА 2,4 мг кислорода (рис. 2 и 3).
В опытах на модельных водоемах установлено, что эфиры метакриловой кислоты в концентрациях от 0,5 до 100 мг/л не оказывают существенного влияния на процессы превращения азот содержащих веществ бы-
2 4 6 8/0 /3 (5- /8 Срони наблюдения (в сут)
Рис. 2. Влияние метилметакри-лата на динамику биохимического потребления кислорода. 1 — концентрация 10 мг/л; 2—концентрация 1 мг/л; 3 — концентрация 0.5 мг/л; 4 — концентрация 0.2 мг/л; 5 — контроль.
I '_1_!_1-1-1-
2 4 В 8 Ю >2 13 >8 20 Срони наблюдении (6 сут)
Рис. 3. Влияние бутилметакри-лата на динамику биохимического потребления кислорода.
/ — контроль; 2 — концентрация 0,05 мг/л; 3— концентрация 0.5мг/л; 4 — концентрация 0,1 мг/л; 5 — концентрация 1 мг/л.
товых стоков в аммонийные соли, а затем в нитриты и нитраты. Вода в моделях водоемов в течение всего периода наблюдения имела активную реакцию от 8 до 8,5 как в опытной, так и в контрольной пробах. При концентрациях 100 мг/л и выше отмечается слабое торможение процессов минерализации. Так, полная минерализация органических веществ в контрольных пробах заканчивалась на 30-е сутки, тогда как в опытных пробах при содержании ММА и БМА в концентрациях 100 мг/л — на 42—45-е сутки.
Санитарно-токсикологические опыты проводили на 3—4 видах лабораторных животных (белые мыши, белые крысы, кролики и морские свинки). При определении зоны острого действия эфиров выявляли видовую и половую чувствительность животных к однократному пероральному введению ММА и БМА. Испытывали дозы в диапазоне от 1000 до 30 000 мг/кг. Результаты острых опытов на мышах обрабатывали по методу Беренса — Шлоссера; опыты на крысах, кроликах и морских свинках проводили по методике, предложенной Дейхманом и Ле-Бланком. Опыты показали, что как при видовом, так и при полововозрастном различии животных характер токсического влияния ММА и БМА одинаков (табл. 1).
Специальные опыты для выявления кумулятивных свойств ММА и БМА провели на белых мышах. Акрилаты вводили им ежедневно в течение 30 дней в дозах х/5 и 1/10 среднесмертельной. В конце эксперимента вводили
Таблица I
Некоторые характеристики акрилатов метакрилового ряда
В ещество Молекулярный вес Состояние в обычных условиях Температура кипения (в градусах) Растворимость в воде ЬОмдля белых мышей (в мг/кг) для крыс и кроликов (в мг/кг)
Метакриловая кислота СН2=С(СН)3СООН Метилметакрилат СНг=С(СН3)СООН3 Бутилметакрилат СН,= =Зсн,)соо(сн,)сн, 86,09 100,11 142,2 Жидкость Жидкость Жидкость 161—163 100,3 163—164 Хорошая 1,5% 0,05% 1332±77 3625±217 12 900+3942 1060—1200 8700 25 000
Характеристика токсического действия метилметакрилата в хроническом санитарно-токсикологическом опыте
Показатели Изучаемые органы и ткани Вид животных и доэа (в мг/кг)
крысы кролики
0.5 0.05 0,005 5,0 0,5
Кислотные эритрограммы Кровь _ __ _ Н(+) 0
Эритроциты э — — — НД (+) 0
Гемоглобин » — — — НД (+) 0
Лейкоциты > — — — 0 0
Титрационная щелочность » — — — Н(-) 0
Хлориды » — — — 0 0
Гистамин > — — — н<+) н (+)
15-секундная каталаза » — — — 0 0
л-Дифенолоксидаза Сыворотка — — — 0 0
Дегидрогеназа » — — — 0 0
АЛТ » НД (-) 0 0 (Н (+) 0
ACT » Н(+) 0 0 0 0
АЛТ/АСТ » Н(-) 0 0 н (+) 0
Монофосфатальдолаза » — — Н(+) 0
АЛТ Печень 0 0 0 НД (+) 0
ACT » 0 0 0 н (+) н (+)
Гистамин » НД (-) НД (-) 0 н (+) 0
SH-группы » Н(+) 0 0 Н(+) Н(+)
S—S-группы » Н(+) Н(+) 0 Н(+) н (+)
Условные рефлексы Мозг Н(+) Н(+) 0
СПП » Н(+) НД (+) 0 — —
АЛТ » НД (+) 0 0 н (+) н (+)
ACT » Н(-) НД (-) 0 н (+ Н(+)
Гистамин » Н(+) НД (+) 0 Н(- н (-)
SH-группы » н (+) НД (+) 0 Н(+) НД (+)
S—S-группы » — — Н(-) НД (+)
Бактерицидность кожи — — — Н(-) НД (-)
Весовые коэффициенты
паренхиматозных орга- НД (+)
нов 0 0 0 НД (+)
Гистология, гистохимия н 0 0 н 0
Обозначения: здесь и в табл. 3: 0 — отсутствие действия; Н — наличие изменений; НД — недостоверные изменения; (+) — увеличение показателя; (—) — уменьшение показателя.
разрешающую дозу. Вели наблюдения за общим состоянием животных и рядом функций (уровень гистамина и ЭН-групп, активность ферментов). По классификации С. Д. Заугольникова, С. Н. Черкинского и Г. Н. Кра-совского, эфиры метакриловой кислоты могут быть отнесены к группе веществ с относительно невысокой токсичностью и умеренно выраженной способностью к кумуляции в организме теплокровных.
Исходя из картины острой интоксикации, мы выбрали для наблюдения в длительном санитарно-токсикологическом эксперименте функциональное состояние крови путем наблюдения за содержанием форменных элементов и ретикулоцитов, изучения резистентности эритроцитов к лизирующему действию соляной кислоты; состояние печени (белковообразующая, ферментная, антитоксическая и гликогенообразующая функции); функциональное состояние почек и надпочечников; ферментный спектр крови и уровень биохимических показателей, характеризующих водно-солевой обмен; функциональное состояние клеток коры головного мозга и уровень обменных и медиаторных процессов в клетках коры. Набор методов и полученные сдвиги представлены в сводных таблицах по токсикологической характеристике ММА и БМА (табл. 2 и 3). В опытах испытывали диапазон доз от 0,005 до 5,0 мг/кг. Эксперименты проводили на 2 видах лабораторных животных. В каждой серии опытов находилось 40 крыс (по 10 особей в
Характеристика токсического действия бутилметакрилата в хроническом санитарно-токсикологическом опыте
Показателя Изучаемые органы н ткана Вид животных и доза (в мг/кг)
крысы кролики
5.0 0.5 0,05 5.0 0.5
Кислотные эритрограммы Кровь нд (+) 0
Эритроциты » — — — нд (+) 0
Гемоглобин » — — — Н(+) 0
Лейкоциты » — — — 0 0
Титрационная щелочность » — — — нд (-) 0
Хлориды > — — — 0 0
Гистамин > — — — 0 0
15-секундная каталаза » — — — Н(+) 0
л-Дифенолоксидаза Сыворотка — — — Н(-) 0
Дегидрогеназа » — — — 0 0
АЛТ » _ — — 0 0
ACT » _ _ _ 0 0
АЛТ/АСТ » _ _ _ 0 0
Монофосфатальдолаза » — — — Н(+) 0
Монофосфатальдолаза Печень — — — нд (+) 0
АЛТ, ACT > — — — 0 0
Гистамин » 0 0 0 0 0
SH-группы » Н(+) Н(+) 0 — —
Условные рефлексы Мозг Н(-) нд (-) 0 — —
СПП » Н(+) нд (+) 0 — —
АЛТ, ACT » нд (+) 0 0 0 0
Гистамин > нд (-) 0 0 0 0
SH-группы » нд (-) 0 0 0 0
Бактерицидность кожи 0 0 0 0 0
Весовые коэффициенты
паренхиматозных орга- нд (-)
нов 0 0 0 НД (-)
Гистология, гистохимия н 0 0 н 0
группе) и 25 кроликов (по 8—9 особей в группе). Полученные результаты сравнивали как с аналогичными данными в контрольной группе, так и с фоновыми величинами в той же группе. Водные растворы эфиров вводили 5 раз в неделю через рот, объем вводимой жидкости составлял 0,8—1 мл. Общая продолжительность опыта составляла 9—10 мес, причем в течение 1,5—2 мес изучали исходные уровни показателей, последующие 8—9 мес животные получали исследуемое вещество. По окончании опыта животных забивали, у них проводили биохимические, гистологические и гистохимические исследования отдельных органов. Все полученные данные обрабатывали статистически. Различие оценивали по критерию I Стьюдента.
Характер токсического действия эфиров метакриловой кислоты имеет ряд особенностей. При длительном введении малых доз ММА и БМА отмечаются выраженные проявления приспособительных реакций организма в ответ на неблагоприятный фактор. Так, у животных повышается содержание в крови гистамина, увеличивается активность каталазы. В крови появляется большое количество кислотоустойчивых эритроцитов. Что касается состояния'печени, то можно говорить об органонаправленности токсического действия эфиров по отношению к этому органу. Практически все стороны функциональной деятельности печени страдают в процессе интоксикации изучаемыми соединениями. Например, в крови и гомогенатах печени отмечается увеличение органоспецифических ферментов, БН- и ди-сульфидных групп и гистамина; изменяется антитоксическая функция печени, возрастает относительный вес печени.
Наряду с печенью в патологический процесс вовлекается и центральная нервная система. У животных отмечается прежде всего усиление возбу-
дительных процессов в коре, что прослеживается по показателям, характеризующим условнорефлекторную деятельность, и по СПП. Физиологические сдвиги сопровождаются биохимическими. Так, в ткани головного мозга животных, у которых наблюдаются сдвиги в характере условнорефлектор-нон деятельности, увеличивается содержание гистамина, SH- и дисульфид-ных групп, что свидетельствует об усилении медиаторных процессов.
Сравнительный анализ характера токсического действия 2 изученных эфиров метакриловой кислоты, взятых в равных дозах, указывает на то, что, как и при однократном введении, бутиловый эфир по сравнению с метиловым обладает меньшей токсичностью. Сопоставляя данные биохимических сдвигов у животных, можно видеть, что наиболее чувствительными к воздействию эфиров метакриловой кислоты и ранимыми являются печень, ферменты-окислители и красная кровь, а также функциональное состояние клеток коры головного мозга. Из показателей, характеризующих состояние клеток печени, наиболее ранние сдвиги наблюдаются в ферменто- и белковообразующей функциях, что прослеживается по органоспецифиче-ским ферментам (альдолаза I, аминоферазы) и уровню SH-rpynn.
Среди показателей, позволяющих дать оценку состояния красной крови, наиболее информационным является изучение кислотной резистентности эритроцитов. Особо следует остановиться на изменениях кислотно-щелочного равновесия крови. При наблюдениях за картиной острой интоксикации обращают на себя внимание явления раздражения желудочно-кишечного тракта, которые возникают у животных через 3—4 ч после введения веществ. Судя по данным, полученным в длительном санитарно-ток-сикологическом эксперименте, одним из первых этапов метаболизма эфиров метакриловой кислоты можно считать восстановление их до кислоты.
Таким образом, анализ и обобщение данных длительного санитарно-токсикологического эксперимента позволяют не только установить характер и степень токсического воздействия изучаемых акрилатов, но и представить механизм действия на организм теплокровных при пероральном пути их поступления. Минимально действующая доза ММА равна 0,05 мг/кг, БМА — 0,5 мг/кг, максимально недействующая доза соответственно равна 0,005 и 0,05 мг/кг, что в пересчете составляет 0,1 и 1 мг/л. Сопоставляя данные санитарно-химических и санитарно-токсикологиче-ских опытов, можно в качестве предельно допустимых для водных объектов, используемых в хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целях, рекомендовать концентрацию ММА, равную 0,1 мг/л, по санитарно-ток-сикологическому признаку и концентрацию БМА, равную 0,02 мг/л, по органолептическому признаку.
ЛИТЕРАТУРА. Заугольников С. Д.,Лойт А. О. и др. — В кн.: Общие вопросы промышленной токсикологии. М., 1967, с. 46.
Поступила 7/Х —1975 г.
EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION OF METHYL AND BUTYL ETHERS OF METACRYLIC ACID
IN WATER BODIES
N. V. Klimkina, R. S. Ekhina, A. N. Sergeev
Complex hygienic investigations were carried out for the purpose of scientific substantiation of the maximum permissible concentration of methylmetacrylate (MMA) and butylmetacrylate (BMA) in water bodies. The standard level of MMA is suggested to comprise 0.1 mg/1 judging by its effect on the body of warm-blooded animals, i. e. its toxic effect, and that of BMA to amount 0.02 mg/1, judging by its effect on the organoleptic properties of water, i. е., its smell.
