ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СТРОНЦИЯ В ВОДЕ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 613.32 : 546.42.02.90

|

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО

ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СТРОНЦИЯ В ВОДЕ

Ю. Б. Шафиров

Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва

Стронций (Эг) широко распространен в природе и постоянно определяется в воде открытых водоемов; при этом концентрация его колеблется в очень широких пределах. Так, если среднее содержание 5г в воде рек СССР, по данным А. П. Виноградова, составляет 0,1 мг/л, то в отдельных местностях оно значительно выше и доходит в подземных водах до 45 мг/л (С. С. Кравцов). Вместе с тем значительное количество Эг может поступать в водоемы с производственными сточными водами при его добыче и промышленном использовании (В. Д. Шу-маев и соавторы). Бг относится ко II группе периодической системы элементов и по своим химическим свойствам аналогичен кальцию и барию. В природе встречаются 12 стронциевых минералов; наиболее распространенные из них целестин, представляющий собой сульфат стронция, и стронцианит — карбонат 5г. Металлический Бг и его соли находят широкое применение в металлургической, химической, фарфорово-фаянсовой и других отраслях промышленности, причем промышленное потреоление Эг, вероятно, будет значительно возрастать в связи с некоторыми вновь открывающимися возможностями его использования

(Б. В. Синицын).

Исследование с целью обоснования предельно допустимой концентрации Бг в воде мы проводили по общепринятой схеме (С. Н. Черкин-ский). Поскольку Бг в воду поступает в виде различных солей, мы для выявления возможного влияния разных анионов на действие иона 5г+ + изучали параллельно разные соли Бг, главным образом хлорид и нитрат ввиду их хорошей растворимости.

Влияние Бг на органолептические свойства воды изучали бригадным методом, интенсивность запаха и привкуса оценивали по пятибалльной системе. Все опыты проводили на водопроводной воде, содержавшей Бг на уровне 0,2 мг/л. Данные были обработаны статистически.

Бг в виде хлорида и нитрата придает воде горько-вяжущий привкус. Найденные пороговые концентрации Бг по влиянию на привкус воды оказались равны: порог ощущения 13 мг/л для холрида и 12 мг/л для нитрата Бг; практический предел соответственно 28,3 и 25,8 мг/л. Последующие опыты показали, что 5г придает воде неспецифический, но при определенных концентрациях достаточно сильно выраженный запах. Однако пороговые концентрации Эг по влиянию его на запах воды оказались выше соответствующих величин по привкусу в 20—30 раз. В специально поставленных опытах установлено также, что Бг в концентрациях, равных пороговым по привкусу, не влияет на вкусовые качества

рыбы.

Возможное влияние Эг на санитарный режим водоемов мы изучали путем наблюдения за динамикой биохимического потребления кислорода (БПКб), а также процессов развития и отмирания сапрофитной микрофлоры в присутствии хлорида и нитрата Эг в концентрациях от 4 до 400 мг/л (по иону 5г+ + ). Оказалось, что Бг в концентрациях 40 мг/л и даже 400 мг/л проявляет лишь некоторую тенденцию к торможению

биохимических процессов в воде, однако отличие показателей опытных проб от контрольных не превышает допустимой ошибки биологического эксперимента. Полученные результаты позволяют сделать вывод об отсутствии влияния Бг на общий санитарный режим водоемов при пороговой концентрации по влиянию на привкус воды.

Литературные данные о токсических свойствах Sr довольно многочисленны, но получены они большей частью при введении его животным в больших дозах и характеризуют главным образом качественную сторону действия этого элемента — нарушение ряда функций организма, в первую очередь минерального обмена и ферментативных процессов в костной ткани. Однако установить количественные характеристики этого действия, тем более его допустимые концентрации в воде, по литературным материалам не представлялось возможным. Этим и была вызвана необходимость проведения санитарно-токсикологического эксперимента.

В острых опытах мы определяли верхние параметры токсичности Sr и сравнительную чувствительность к его действию белых мышей, белых крыс, морских свинок и кроликов. Для выявления возможных различий в действии Sr на животных разного пола острые опыты были проведены как на самцах, так и на самках белых мышей. Кроме того, в опытах на мышах действие Sr изучали при применении его в форме не только хлорида и нитрата, но также карбоната и сульфата — плохо растворимых солей. Во всех опытах Sr вводили перорально в

виде раствора в водопроводной воде или в виде суспензии на 1,5%

растворе крахмала (малорастворимые соли), когда проводили опыты с очень большими дозами Sr.

Клиническая картина острого отравления была одинакова при действии как хлорида, так и нитрата Sr и в основных чертах совпадала у разных видов животных. Для нее было характерно угнетенное состояние, заторможенность и нарушение координации движений, частое и поверхностное дыхание, сменяющееся значительным его урежением по сравнению с нормальным и нарушением ритма, тремор. Очень ранним симптомом было обильное моче- и калоотделение. Смерть наступала при явлениях глубокой адинамии и арефлексии. При макроскопическом исследовании внутренних органов животных выраженных изменений обнаружить не удалось.

Результаты опытов на белых мышах и белых крысах обработаны статистически методом пробит-анализа по Литчфилду и Уилкоксону (М. Л. Беленький); величины среднесмертельных доз для морских свинок и кроликов определены по методу Deichmann и Le Blanc). Эти данные для хлорида и нитрата Sr представлены в табл. 1. Что касается плохо растворимых солей, то они не оказывали токсического действия на организм даже при введении их в очень высоких дозах (до

14 ООО мг/кг).

Поскольку различия в токсичности разных солей в пересчете на ион Sr++ несущественны, можно считать, что токсическое действие его в остром опыте обусловлено именно этим ионом. Наибольшую чувствительность к действию Sr проявили белые мыши, несколько меньшую — белые крысы и кролики, наименее чувствительными оказались морские

свинки.

Для выявления возможных кумулятивных свойств Sr был проведен опыт на 75 белых мышах и 45 белых крысах, которые в течение 30 дней получали ежедневно по 7ю соответствующей LD50 в виде хлорида и нитрата. Гибели животных в течение опыта не отмечено; резко выраженных кумулятивных свойств не обнаружено.

Таблица 1

Среднесмертельные дозы Sr при пероральном введении

(в пересчете на SrH-)

Вид и пол животного Число животных LD30 (в мг/кг) хлорид | нитрат

Белые мыши, самки . . 84 1 026 1 028

Белые мыши, самцы 128 1 310 1 212

Белые крысы, самцы 90 1 796 1 892

Морские свинки, самцы 10 2 843 3 077

Кролики, самцы .... 10 1 512 1 600

2*

19

Поэтому в подостром опыте, проводившемся с целью более глубокого изучения токсикодинамики действия Sr, его вводили животным (крысам) в дозе Vio LD50 (180 мг/кг для хлорида и 190 мг/кг для нитрата) ежедневно в течение 4 месяцев. Использование разнообразных физиологических и биохимических методик позволило получить достаточно четкое представление о функциональном состоянии различных систем организма при отравлении Sr.

Так, было установлено статистически достоверное увеличение числа ретикулоцитов в крови (Р = 0,001), протромбинового времени (Р = 0,01),

активности сывороточной щелочной фосфатазы (Р<0,001), снижение активности холинэстеразы .крови (Р<0,001) и количества SH-rpynn в сыворотке крови (Р = 0,001). Проведенные постмортально исследования позволили установить достоверное увеличение относительного веса селезенки подопытных животных (Р = 0,001), а также гипертрофию надпочечников (Р<0,001) и уменьшение содержания в них аскорбиновой кислоты (Р<0,001). Патогистологическое исследование внутренних органов не выявило существенных различий между животными опытных и контрольной групп.

Действие обеих изучавшихся солей Sr в условиях подострого опыта как качественно, так и количественно было совершенно тождественно. Поэтому в последующем хроническом эксперименте мы применяли лишь хлористую соль. При выборе доз для хронического санитарно-токсико-логического эксперимента учитывали результаты изучения влияния Sr на органолептические свойства воды, данные острых и подострого опытов и литературный материал по токсикологической характеристике Sr. Эксперимент проводился на 24 кроликах и 24 белых крысах в теченне 8 месяцев. Животные получали Sr в дозах 80, б, 5, 0,65 и 0,13 мг/кг.

Тесты для хронического эксперимента выбирали с учетом результатов подострого опыта и соответствующих литературных данных. Дополнительно в период эксперимента изучали углеводную и экскреторную функции печени, функцию щитовидной железы, определяли время ре-кальцификации крови и содержание в ней кальция, исследовали состояние минерального обмена животных. Кроме того, изучали условно-рефлекторную деятельность и ориентировочно исследовали гонадотроп-

ную функцию крыс.

У кроликов, получавших Sr в дозе 80 мг/кг, наблюдалось снижение

содержания сульфгидрильных групп в сыворотке крови (Р = 0,02) и активности холинэстеразы (Р<0,05), увеличение протромбинового времени (Р = 0,01) и активности сывороточной щелочной фосфатазы (Р = 0,02). Можно отметить также тенденцию к повышению уровня кальция в сыворотке крови (Р = 0,05). В дозе 6,5 мг/кг Sr вызывал у кроликов некоторое уменьшение количества SH-групп в сыворотке (Р = 0,05) и увеличение протромбинового времени (Ж0,02) на 6-м месяце исследования; как у кроликов, так и у крыс эта доза привела к повышению активности щелочной фосфатазы на 2-м месяце затравки (Р<0,05).

При действии Sr в дозе 0,65 мг/кг у кроликов не было выявлено заметных изменений изучавшихся функций. У крыс, получавших ту же дозу Sr, к концу эксперимента, как видно из рис. 1, наблюдалась тенденция к увеличению активности сывороточной щелочной фосфатазы (Р ^ 0,05), но при дозе 0,13 мг/кг активность щелочной фосфатазы приблизилась к той, которая наблюдалась у контрольных животных^.

Получить представление о функциональном состоянии центральной нервной системы при поступлении в организм Sr позволил метод условных рефлексов, примененный нами в форме, выявляющей скорость воспитания двигательно-пищевого рефлекса- на фоне проводившейся затравки (3. Э. Григорьев; С. Н. Черкинский и соавторы). Представленные в табл. 2 данные, характеризующие состояние возбудительного

и тормозного процессов у подопытных и контрольных крыс, говорят об

отсутствии сколько-нибудь выраженного влияния Бг на условнорефлек-

торную деятельность животных при всех испытанных дозах этого вещества.

Ряд тестов, примененных в конце эксперимента на белых крысах, позволил изучить еще некоторые стороны действия Бг на организм. Так, для исследования поглотительно-экскреторной функции печени определяли скорость накопления в ней радиоактивного бенгальского розового (Н. М. Петровки В. В. Трусов; Н1зас1а и КашатэЫ), а также сте-

•с* <ъ

С5 £

60

70-

60-

§

£ 50-

1 40-

Фон

1 г з * 5

Сроки исследований (в месяцах)

6

Рис. 1. Активность сывороточной щелочной фосфа-тазы крыс, получавших Бг в хроническом эксперименте.

/ — контроль; 2 — 0,13 мг/кг; 3 — 0,65 мг/кг; 4 — 6,5 мг/кг.

^ 60 Чз

£ &

0

1 £

30

а

в

Рис. 2. Степень задержки бромсульфалеина печенью крыс по окончании хронического эксперимента со Бг.

а — контроль; б — 6.5 мг/кг; в — 0,65 мг/кг; г —0,13 мг/кг'.

пень задержки бромсульфалеина (Й. Тодоров); при этом отмечено статистически достоверное отличие последнего показателя у животных, получавших Бг только в дозах 6,5 и 0,65 мг/кг, от контрольных (рис. 2);' при дозе 0,13 мг/кг различий по сравнению с контролем не обнаружено'. Показатели функции щитовидной железы — скорость включения в же-

Таблица 2

Характеристика условнорефлекторной деятельности белых крыс в процессе

хронического отравления стронцием

Доза Бг

Контроль

0,13 мг/кг

0,65 мг/кг

6,5 мг/кг

О)

X

«

о

О- Л X См

н н

о о

£ я с.

г т ^

и с

м

п

м

п

м

±т п

М

±т п

Тон 300 гц (+)

• а

О ЯЗ

С- н а; О/ :г з: О X и

С/

5 «

с Ж X

С сз я

7.2

0,92 6

7,5 0,76 6 6,8 0,06 6

7.3 0,76

6

• •

О

с. н

о

О

X "

о 5

с * X

19,8 1,04 6 18,2 1,30 6

20,3 1,68 6

21,0 1,34 6

©

а — - ?

= 2 — с 3 .

н о. ^

сз О й)

ч с ^

с* Ж

о

и с^

О и = ^

? с ^

х О Ч

* 5

о ° -СО >> О.

к ж

5 X

* Я х ^

О

о.

Тон 600 гц (—)

появление упрочение

0 00 000 0000 00000

1,17 30,0 1 91,7 11,0 22,7 , 31,0 32,8 34,3

0,09 1,77 1,82 1,07 2,37 2,24 2,38 1,84

6 6 6 6 6 6 6 6

1,23 31 ,8 89,3 10,5 21,8 33,3 34,8 35,7

1,05 1,81 1,59 0,88 2,37 2,71 2,22 1,75

6 6 6 6 6 6 6 6

1,08 29,7 92,5 11.7 23,8 31,3 33,0 33,0

0,08 1,67 1,75 1,31 2,30 2,12 2,25 2,22

6 6 6 ( 6 6 6 6

1,33 28,7 87,7 12,0 23,5 30,3 31,8 32,8

0,07 1,06 1,56 0,82 1,32 1,67 1,25 1,02

6 6 6 6 6 6 6 6

лезу и обмен Л131 — и половой функции — количество и подвижность

сперматозоидов, вес и строение 'половых желез (Г. М. Егорова и соавторы) — оказались идентичными у животных всех опытных групп и у контрольной группы.

Характеристика минерального обмена у крыс была получена путем изучения обмена и распределения в организме радиоактивных кальция (Са45) и фосфора (Р32). Предварительная оценка результатов этого опыта позволяет говорить об изменении распределения Са и Р у животных, получавших Эг в дозах 6,5 и 0,65 мг/кг; при лозе 0,13 мг/кг таких изменений не обнаружено.

По окончании хронического эксперимента у забитых животных определяли весовые коэффициенты внутренних органов и содержание в некоторых из них аскорбиновой кислоты и БН-групп. При этом установлена гипертрофия надпочечников (Ж0,05) и увеличение содержания в них витамина С (Ж0,05) у кроликов только при действии доз 80 и 6,5 мг/кг, у крыс — 0,65 мг/кг; при дозе 0,13 мг/кг изменений не было. Рентгенографическое изучение длинных трубчатых костей животных не выявило заметных изменений в их строении при действии Бг во всех испытанных дозах. При гистологическом исследовании костей отмечено усиление пролиферативных процессов у кроликов только при дозах Бг 80 и 6,5 мг]кг, у крыс только при дозе 6,5 мг/кг. При меньших дозах Эг у кроликов и крыс гистологических изменений не обнаружено. Оценивая результаты хронического эксперимента, следует отметить довольно широкий спектр действия Бг при его длительном поступлении в организм. При этом наиболее чувствительными из числа применявшихся нами тестов оказались определение активности щелочной фосфатазы сыворотки крови и проба с бромсульфалеином. Первый из этих показателей характеризует функциональное состояние костной системы; отчетливо наблюдавшиеся изменения его даже при действии относительно невысоких доз Бг позволяют считать нарушение функции костной системы ведущим в общей картине отравления; это подтверждает сложившееся представление о преимущественно остеотропном характере действия Бг на организм. Что касается повышения ретенцион-ной способности печени, установленного бромсульфалеиновой пробой,

то оно объясняется, вероятно, общетоксическим действием Бг как металла.

Таким образом, по результатам хронического санитарно-токсиколо-гического эксперимента дозы Бг 80 и 6,5 мг/кг следует рассматривать как несомненно действующие. Дозу Бг 0,65 мг/кг, вызвавшую слабые изменения наиболее чувствительной к его действию костной системы, а также некоторое нарушение функции печени, необходимо оценивать как пороговую.

Дозу 0,13 мг/кг (примерно 2,6 мг/л воды), влияние которой на организм не удалось выявить ни одним из применявшихся тестов, можно считать недействующей на организм теплокровных животных в условиях хронического санитарно-токсикологического эксперимента. Так как в водопроводной воде, на которой готовили растворы, содержалось 0,2 мг/л Бг, недействующей по санитарно-токсикологическому признаку

будет концентрация 2,8 мг/л.

Сравнивая результаты исследований, можно видеть, что при пороговой концентрации Бг по воздействию на органолептические свойства воды (12 мг/л) не обнаружена возможность влияния на общий санитарный режим водоема; недействующей по санитарно-токсикологическому признаку вредности оказалась концентрация Бг 2,8 мг/л.

Таким образом, лимитирующим признаком вредности для Бг следует считать санитарно-токсикологический; в качестве его предельно допустимой концентрации в воде водоемов можно рекомендовать величину 2,5 мг/л.

оо

ЛИТЕРАТУРА

Беленький M. Л. Элементы количественной опенки фармакологического эффекта. Л., 1963— В и н о г р а д о в А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почках. М., 1957.—Г р и г о р ь е в 3. Э. Фармакол. и токсикол., 1960, N> 1, стр. 84.—Е г о р о в а Г. М., Иванов Н. Г., С а н о ц к и й И. В. и др. В кн.: Промышленная токсикология и клиника профессиональных заболеваний химической этиологии. М., 1962, стр. 105.—Кравцов С. С. Тезисы докл. 15-го гидрохимического совещания по микрокомпоиентам состава натуральных и загрязненных вод. Новочеркасск 1961 стр. 32.—Петров H. М.. Трусов В. В. Тер. арх., 1963, в. 3, стр. 51.—Синицы н Б. В. Стронций. М., 1962.—Т о д о р о в Й. Клинические и лабораторные исследования в педиатрии. София, 1963, стр. 831.—Ч е р к и н с к и й С. Н. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1949, в. 1, стр. 52.—Ч е р к и н с к и й С. Н., Миклашевский В. Е., M у р з а к а е в Ф. Г. В кн. Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1964, в. 6, стр. 323.—Шум а ев В. Д., Мясников А. И., Чигрина Т. А. В кн.: Материалы 6-й итоговой научно-практической конференции Казахск. ин-та эпидемиологии, микробиологии и гигиены. Алма-Ата, 1964, стр. 139.—D е i с h m a n п W. В., Le Blanc Т. J., J. industr. Hvg., 1943, v. 25, p. 415.—H i s a d a K-, К a-w a n i s h i H., Kanazawa irigaku sosho, 1961, v. 62, p. 128.

Поступила 1/IV 1965 r.

EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF THE MAXIMUM PERMISSIBLE

CONCENTRATION OF STRONTIUM IN WATER

Yu. B. Shafirov

The threshold concentration of Sr, affecting the organoleptic properties of water

(taste), amounted to 12 mg/1; no effect was noted in the general sanitary regime of the

water basin at this concentration. A dose inefficient for warm-blooded" animals under

test comprised 0.13 mg/kg (2.8 mg/1). Consequently, the hygienic

standard values of Sr in the water should be determined in view of the fact that the

sanitary toxicologic sign of noxious effect is peculiar for this element. The maximum

permissible concentration of Sr in the water of water basins is suggested to be set ■at 2.5 mg/1.

%

#

УДК 614.777 (26) (571.51)

САНИТАРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ р. АНГАРЫ И БРАТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА С ПОМОЩЬЮ

ГЛУБИННОГО КОНДУКТОМЕТРА

Канд. мед. наук И. А. Кибальчич, канд. хим. наук А. И. Ульянов,

канд. биол. лаук Г. М. Эрдман

Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана

В изучении санитарного состояния водоемов большую помощь может оказать определение удельной электропроводности воды. Наряду с установлением содержания ионов в воде, имеющим самостоятельное значение, исследования ее удельной электропроводности, выполняемые за короткий срок, полезны для разработки плана дальнейшего целенаправленного обследования водоема, так как они уточняют и ограничивают радиус и пункты наблюдений.

В оценке санитарных особенностей зарегулированного водоема изменения ионосодержания воды могут играть особую роль ввиду отсутствия в нем ощутимых течений; они дают представление о распределении в водохранилище воды притоков, несущих загрязнения с иным ионным составом, или о распределении сточных вод, о степени загрязнения поверхностных и глубинных слоев воды и т. п. В известной мере по удельной электропроводности воды можно судить об интенсивности процессов разложения органических веществ на затопленном ложе.