CC BY
5
УДК 628 394 : 661.886
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТРЕХ- И ПЯТИВАЛЕНТНОЙ
СУРЬМЫ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Е. В. Арзамасцев
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Неорганические соединения сурьмы применяют для получения ряда фторорганических соединений. Технологическая схема этих производств предусматривает возможность спуска в водоемы соединений трех- (Sb+3) и пятивалентной сурьмы (Sb+5), в основном в виде трех-и пятихлористой сурьмы. Соединения сурьмы могут поступать в водоемы со сточными водами предприятий не только химической промышленности, но и резиновой, горнодобывающей и металлургической (И. Г. Магакьян).
Треххлористая сурьма (SbCb) — бесцветное кристаллическое вещество с плотностью 3,14 и температурой плавления 73,4°. Растворимость ее в воде находится на уровне 100—150 мг/л, при этом частично образуется хлорокись сурьмы. Химически чистая пятихлористая сурьма (SbCU) представляет собой бледно-желтоватую жидкость, сильно дымящую на воздухе. Плотность ее равна 2,3, температура плавления 2,8°. Растворимость в воде составляет около 150 мг/л.
Экспериментальные исследования для установления поечельно допустимых концентраций Sb+3 и Sb+5 в водоемах проведены нами по общепринятой методической схеме (С. Н. Черкинский).
Результаты экспериментов показали, что интенсивность привкуса воды в 1 балл (порог восприятия) Sb+3 и Sb+5 -находится на уровне 0,6 мг/л (по иону сурьмы). При пороговых концентрациях по привкусу ни SbCl3, ни SbCb не придают воде окраски и запаха.
Растворы Sb+3 и Sb+5 отличаются большой стабильностью. При неизмененном рН воды в течение 20 суток отсутствовал переход ионов как Sb+3 в Sb+5, так и ионов Sb+5 в Sb+3 (Л. Н. Соловьева и Е. В. Арзамасцев) .
Та и другая сурьма в концентрации 0,05 мг/л (в пересчете на ион Sb) не влияет на процессы биохимического потребления кислорода (ЕПК) в водоемах. В концентрации 0,5 мг/л неорганические соединения сурьмы начинают оказывать тормозящее влияние на процессы БПК, причем наиболее отчетливое торможение при 5 мг/л Sb наступает на 10—15-е сутки.
Санитарно-токсикологические исследования проведены в остром, подостром и хроническом опытах на морских свинках и белых крысах.
По мнению ряда исследователей (Fairchall и Hyslop; Н. В. Лазарев и др.), среди неорганических соединений сурьмы наибольшей токсичностью обладают хлористые соли ее; при этом аэрозоли соединений Sb+3 более токсичны, чем соединения Sb+5.
Для проверки этого положения при пероральном введении обоих вещсстз в условиях острого опыта на белых крысах и морских свинках были установлены верхние параметры токсичности как для SbCl3, так и для SbCb (рис. 1). Данные острого опыта были подвергнуты пробит-анализу по методу Литчфилда и Уилкоксона (М. Л. Беленький). Сред-несмертельные дозы (DL^o) SbCK оказались равными 675 (557.Я04-816 75) мг/кг, SbCb — 1115 (961,20-*-1293,40) мг/кг# Таким образом, и при пероральном введении Sb+3 в 1,26 раза более токсична, чем Sb+5. Все ланные рассчитаны при уровне вероятности Р = 0,05.
А'орские свинки оказались более чувствительными к действию изучаемых соединений сурьмы: DL50 SbCl3 была равна 574 мг/кг, DL50
БЬОб — 900 мг/кг. Эти среднесмертельные дозы определены по методу одной точки Ван дер Вардена (Г. Н. Красовский и соавторы). Токсическое действие сурьмы проявлялось прогрессирующей слабостью, адинамией, сонливостью. У ряда морских свинок наблюдался парез задних конечностей. Животные погибали в основном в течение первых трех суток. Клиническая картина острого отравления БЬСЬ была аналогична действию БЬСЬ, однако явления интоксикации БЬ-1"5 развивались при более высоких дозах. При патоморфо-, логическом исследовании отмечены явления острого гастроэнтерита с некрозами и гнойные катаральные воспалительные процессы в кишечнике. В печени—полнокровие и очаги некроза, которые сильнее выражены при действии БЬОз. Оба соединения вызывают дистрофические изменения миокарда и почек.
Для изучения кумулятивных свойств ЭЬ+3 мы провели специальные опыты на белых крысах. Животные СЧ] получали ежедневно в течение 10 ^/дней через рот по 7б ЭЬбо ЭЬСЬ Л^ (135 мг/кг). За время опыта из орга-^^низма было выведено (преимущественно кишечником) только 25—30% введенной сурьмы. К концу опыта из 10 животных погибло 2. Таким обра-I зом, результаты этих исследований свидетельствуют о заметных кумулятивных свойствах БЬСЛз, причем ионы ее обладают способностью задерживаться в организме (материальная кумуляция).
В подостром опыте морские свинки получали наиболее токсичную БЬОз в дозах 20 и 12 мг/кг (по иону сурьмы). За время опыта отмечено некоторое отставание веса подопытных животных по сравнению с контролем.
Резкие изменения наблюдались со стороны морфологического состава крови: количество гемоглобина у подопытных животных к концу 2-го месяца значительно снизилось (Р < 0,05); число эритроцитов имело заметную тенденцию к снижению; число ретикулоцитов, наоборот, резко возросло (Р < 0,05). Статистически достоверных сдвигов в лейкоцитарной формуле крови установить не удалось.
При анализе белковых фракций сыворотки крови обращало на себя внимание постепенное увеличение у-глобулиновой фракции. Так, в группе животных, получавших 20 мг/кг БЬ+3, содержание углобулинов к концу 2-го месяца затравки увеличилось более чем в 2 раза. Некоторая тенденция к увеличению содержания холестерина в сыворотке крови подопытных животных выявлена только к концу 1-го месяца затравки.
Каких-либо существенных сдвигов со сторонь* общего аминокислотного состава мочи установить не удалось.
При анализе ЭКГ у ряда животных, получавших сурьму, были обнаружены изменения, характерные для дистрофии миокарда.
Ввиду специфического действия тяжелых металлов на сульфгид-рильные группы уделяли особое внимание контролю содержания свободных БН-групп в сыворотке крови животных. Определяли БН-группы амперометрическим титрованием с А£1\Юз. Заметное снижение количества свободных БН-групп отмечено уже на 15-й день затравки, особен-
/ Ж
Рис. 1. Верхние параметры токсичности БЬСЬ (I) и БЬСк (II) для белых
крыс и морских свинок.
М — морские свинки; К — белые крысы. По оси ординат — пробиты, по оси абсцисс — логарифмы доз.
2 Гигиена и санитария, № 12
17
но у животных, получавших 20 мг/кг БЬ*3. К концу затравки снижение уровня БН-групп у этих животных составляло 30%, а у животных, получавших 12 мг/кг БЬ*3, — 21% по сравнению с контролем.
Было также отмечено повышение уровня трансаминаз сыворотки крови, как глютаминатпируватной, так и глютаминатоксалатной.
Митотический индекс костного мозга в конце периода затравки снизился до 9,03 ±0,47 и 9,75±0,65%о у животных, получавших 20 и 12 мг/кг БЬ*3 соответственно. В то же время у контрольных животных
он был равен 12,35 + 0,57°/о0.
Хронический санитарно-токсикологический эксперимент проведен на морских свинках, которым ежедневно в течение 6 месяцев перораль-но вводили БЬ+3 из расчета 0,0025, 0,025, 0,25 и 2,5 мг/кг. Каждую
исследуемую дозу проверяли на 17 морских свинках, одна группа животных служила контролем.
Наиболее выраженными были изменения со стороны уровня свободных БН-групп сыворотки крови (рис. 2). У животных, получавших 2,5 мг/кг БЬ4"3, отмечались существенные отличия от контроля (Р < 0,05) к концу 1-го месяца затравки. Уменьшались свободные ЭН-группы сыворотки крови и у животных, получавших 0,25 мг/кг 5Ь+3, начиная с 4-го месяца затравки. У животных, получавших 0,025 мг/кг БЬ+3, к концу опыта, начиная с 5-го месяца, обнаружено некоторое снижение уровня БН-групп, и существенно не отличавшееся от показателей контрольной группы (0,05<Р<0,1). У животных, получавших 0,0025 мг/кг сурьмы на протяжении всего периода наблюдения не было каких-либо изменений уровня свободных БН-групп по сравнению с контролем.
Увеличение количества ретикулоцитов и уменьшение количества эритроцитов и гемоглобина выявлены лишь у животных, получавших 2,5 и 0,25 мг/кг БЬ+3. Заметное уменьшение активности холинэстеразы крови удалось установить также у животных, получавших 2,5 и 0,25 мг/кг БЬ*3. Некоторое увеличение у-глобулиновой фракции белков сыворотки с одновременным уменьшением общего белка сыворотки крови определено в конце периода наблюдения у животных, на которых испытывали наивысшую дозу БЬ+3 (2,5 мг/кг).
Было отчетливо прослежено действие БЬ*3 в дозах 2,5 и 0,25 мг/кг на соотношение величин хронаксии мышц — сгибателей и разгибателей. Почти у всех животных, получавших 2,5 мг/кг БЬ4-3, в конце опыта отношение хронаксии разгибателей и хронаксии сгибателей было меньше 1. У животных, получавших 0,25 мг/кг БЫ-3, изменение соотношения хронаксии разгибателей и сгибателей было менее выраженным.
Для оценки влияния БЬСЬ на центральную нервную систему животных мы использовали метод электроэнцефалографии с хроническим
вживлением электродов. Отведение биопотенциалов головного мозга осуществляли как от коры (затылочная область и сенсомоторная зона), так и от подкорковых образований начиная с 4-го месяца затравки. Отведение было биполярным. Запись вели на электроэнцефалографе фирмы «Галилео» с интегратором инженера Б. Н. Балашова.
Рис. 2. Изменение уровня содержания свободных БН-групп сыворотки крови при хронической затравке БЬ+з.
1 — контроль; 2 — доза 0,0025 мг/кг; 3 — доза 0,025 мг/кг; 4 — доза 0,25 мг/кг; 5 — доза 2,5 мг/кг. По оси ординат — БН-группы (мкмоль/100 мл сыворотки крови), по оси абсцисс — месяц.
При оценке спонтанных электроэнцефалограмм у всех подопытных животных не удалось выявить каких-либо существенных отклонений от контроля. В то же время применение функциональной нагрузки ритмическим светом различной частоты и интенсивности позволило выявить токсическое влияние сурьмы в дозе не только 2,5 мг/кгу но и 0,25 мг/кг
(рис. 3).
1
•
1 А 111111111111 1 1 1 1 1 1 1 1 • 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11111111111111111111111Ш11111111111111111Й1Й1ЙЙ
150 тв • / сек.'
/
150т8
1 ^ сек
||||||||| I I II I
м ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' I ' : ' ' ' ' '' ' ' шшищщпмпищнппщпппшиппнпщ
Рис. 3. ЭЭГ морских свинок при функциональной нагрузке.
1 потенциалы затылочной области; 2 — потенциалы хвостатого ядра; 3 метка фотостимулятора. А — ЭЭГ морской свинки на 5-м месяце затравки
в дозе 2,5 мг]кг; Б — ЭЭГ контрольного животного.
- от-8Ь+3
Если у контрольных животных отмечались изменения биопотенциалов при применении стимуляции, начиная с частоты 4—б гц, то у подопытных животных ответные изменения в электроэнцефалограмме обнаруживались, как правило, при стимуляции с частотой более 10 гц. Изменения в электроэнцефалограмме при фотостимуляции у животных, получавших 0,025 мг/кг 5Ь+3, существенно не отличались от контрольных.
Таким образом, БЬ*3 в дозе 0,025 мг/кг оказала некоторое влияние только на уровень содержания свободных БН-групп сыворотки крови и может рассматриваться как пороговая. Доза 0,0025 мг/кг (0,05 мг/л) 5Ь+3 во всех примененных тестах не вызвала изменения биохимических и физиологических показателей. Это позволяет рассматривать указанную дозу как недействующую на организм теплокровных животных в условиях хронического санитарно-токсикологического опыта.
Выводы
1. Пороговые концентрации ЭЬ+3 и БЬ"1"5 по влиянию на органолеп-тические свойства воды (привкус) установлены на уровне 0,6 мг/л.
2. БЬ+3 и БЬ*5 в концентрации 0,5 мг/л находятся на уровне порога по влиянию на санитарный режим водоемов.
3. В условиях хронического санитарно-токсикологического эксперимента доза БЬ+3 0,0025 мг/кг (примерно 0,05 мг/л) оказалась недействующей на организм теплокровных животных.
4. В качестве предельно допустимой концентрации БЬ*3 и БЬ*5 с учетом санитарно-токсикологического признака вредности можно рекомендовать концентрацию 0,05 мг/л по иону сурьмы.
2*
19
ЛИТЕРАТУРА
Балашов Б. И. В кн.: Материалы конференции по итогам научных исследований Ин-та общей и коммунальной гигиены за 1963 г. М., 1964, стр. 36.—Беленький М. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л., 1963, СТр 81.—Лазарев Н. В. Вредные вещества в промышленности. Л., 1963, ч. 2, стр. 186.—М а г а к ь я н И. Г. Рудные месторождения. М., 1955.—С о л о в ь е в а Л. Н., Арзамасцев Е. В. Материалы 18-го Гидрохимического .совещания. Тезисы докл. Новочеркасск, 1964, стр. 45.—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. 5.—Fair-hall L. Т., Hys lop S. U. S. Publ. Hlth. Serviel, 1947, Suppl., 195, p. 1.
Поступила 8/VII 1964 r.
EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF THE MAXIMAL PERMISSIBLE CONCENTRATIONS OF TRI- AND PENTAVALENT ANTIMONY IN WATER BODIES
E. V. Arzamastsev
The investigations performed showed that the threshold values, affecting organoleptic properties of water (teste), are at a level of 0.6 mg/1 both for tri- and pentavalent antimony, according to an ion. At a concentration of 0.05 mg/1 the general sanitary regime of water bodies was not affected.
LD50 of SbCl3 for albino rats amounted to 675 mg/kg and that of SbCls—1115 mg/kg. A chronic sanitary toxicologic test demonstrated that the threshold dose of the more toxic trivalecy antimony equaled 0.025 mg/kg, considering its specific action on the free SH-group content of the blood serum.
The maximum permissible concentration of the tri- and pentavalent antimony in water bodies is recommended to be set at 0.05 mg/1, as its corresponding dose 0.0025 mg/kg had no effect on warm-blooded animals.
УДК 628.163
МАТЕРИАЛЫ К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО
ФЛОКУЛЯНТА ПОЛИАКРИЛАМИДА МАРКИ ПАА
Н. А. Рахманина
Центральная научно-исследовательская лаборатория гигиены водного транспорта Министерства здравоохранения РСФСР и Кафедра коммунальной гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института им. И. М. Сеченова, Москва
Технический полиакриламид (СН2 — СН — СОЫН2)п является высокомолекулярным синтетическим линейным полимером, в котором часть амидных групп замещена на группы аммониевой и кальциевой солей полиакриловой кислоты. Выпускают этот полимер в виде 8—9%
водного геля, получаемого полимеризацией мономера акриламида.
В продукте марки ПАА в качестве примесей содержатся до 2,85% мономера акриламида и следы гипса. Полимер не обладает запахом и привкусом, хорошо растворяется в воде.
ПАА применяют для разделения фаз в суспензиях (цветная металлургия, углеобогатительная промышленность, сахарная промышленность, очистка сточных и природных вод), для улучшения структурных свойств почв и т. д. (Л. Т. Прилипко и О. Д. Куриленко). За рубежом флокулянты на основе полиакриламида выпускают под фирменными названиями: сепараны 2610, ИП-10, НП-20, НП-30 и АП-30, аэрофлоки 3000 и 548, ДТ-120 и т. п. (Л. И. Габриелова). Службой здравоохранения США для очистки питьевой воды разрешен сепаран НП-10 (1960).
Частично гидролизованный ПАА проявляет флокулирующие свойства в широком диапазоне рН среды, щелочности, жесткости и мутности, позволяет сократить расход коагулянта в 2—3 раза, увеличить производительность водопроводных сооружений при сохранении высокого качества питьевой воды. Оптимальные дозы флокулянта в большинстве
