CC BY
10
УДК 614.72:613.155.2]:678.744
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ К ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ МЕТИЛАКРИЛАТА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Л. Е. Безпалько
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Метилакрилат находит все большее распространение в производстве твердых пластических масс, синтетических смол, каучуков и лаков. Широкое использование этого вещества обусловлено рядом ценных свойств, присущих продуктам его полимеризации (низкий удельный вес, эластичность, прозрачность). Полимеры метилакрилата применяются в качестве прослойки в безосколочном стекле, для изоляции кабелей в электропромышленности, в производстве пластических бинтов, пластырей и т. д.
Метилакрилат (СН2 = СНСООСН3) представляет собой сложный эфир метилового спирта и акриловой кислоты, молекулярный вес его 86,09. Это прозрачная, легко подвижная жидкость с очень резким неприятным запахом, температурой кипения 84°. Летучесть метилакрилата в 5,8 раза (Меньше летучести этилового эфира. Метилакрилат хорошо растворим в органических растворителях и почти нерастворим в воде. Химическая активность метилакрилата обусловлена наличием в его молекуле карбометаксильной группы и двойной связи углеводородного радикала. Метилакрилат поступает в атмосферный воздух с выбросами предприятий, синтезирующих и использующих его в качестве исходного сырья.
Сведения о токсичности этого вещества немногочисленны. Исследования ряда авторов (Тгеоп и соавторы; Б. Д. Карпов; Е. И. Велинг и И. Н. Архангельская) свидетельствуют о том, что метилакрилат в больших концентрациях (2000—2500, 9300 мг/м3) обладает наркотическим и общетоксическим действие^. Более низкие концентрации (130 и 500 мг/м3) при 2-часовой ингаляции вызывают нарушение условнорефлекторной деятельности у белых мышей. Те же концентрации, но при 40-минутной экспозиции приводят к нарушению безусловнорефлекторной деятельности у кроликов (Б. Д. Карпов).
Метилакрилат обладает резким раздражающим действием. Порог такого действия его на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей на уровне 250 мг/м3 (Б. Д. Карпов). Тем же автором установлен и порог запаха метилакрилата, равный 65 мг/м3. На наш взгляд, эти данные завышены, так как исследования, о которых идет речь, проведены в статических условиях.
Экспериментальные данные относительно действия малых концентраций метилакрилата отсутствуют. Принятая предельно допустимая концентрация его в воздухе производственных помещений (20 мг/м3) также не имеет экспериментального подтверждения.
В своих исследованиях биологического действия малых концентраций метилакрилата для его определения мы использовали метод Е. Ш. Гронсберг, усовершенствованный В. И.. Филатовой. Для определения порогов обонятельного-ощущения была привлечена группа, состоявшая из 23 практически здоровых; при этом применялась методика В. А. Рязанова, К. А. Буштуевой и Ю. В. Новикова. Исследовано 9 концентраций метилакрилата: 0,08, 0,07, 0,06, 0,051, 0,036, 0,027, 0,021, 0,017 и 0,011 мг/м3. Индивидуальные пороги обонятельного ощущения колебались в пределах 0,036—0,017 мг/м3 (см. таблицу). Минимальная ощутимая концентрация метилакрилата для наиболее чувствительных лиц
I*
3
г
была определена на уровне 0,017 мг/м3, что почти в 4000 раз ниже порога запаха, установленного Б. Д. Карповым в статических условиях. Концентрация метилакрилата, равная 0,011 мг/м3, оказалась неощутимой для всех наблюдаемых. Интересно отметить, что пороговую концентрацию ощущало 11 из 23 обследованных.
Рефлекторное действие паров метилакрилата на световую чувствительность глаз мы проверяли у 4 наиболее чувствительных по порогу запаха лиц, используя адаптометр АДМ в условиях 30-минутной темно-вой адаптации. Световую чувствительность глаз определяли через каждые 5 мин. опыта. Между 15-й и 20-й минутой опыта наблюдаемому давали вдыхать заданную концентрацию метилакрилата — 0,017 и 0,011 мг/м3. Первая концентрация вызвала статистически достоверные изменения световой чувствительности глаз (увеличение или снижение ее) у всех наблюдаемых. Изменение световой чувствительности глаз возникало сразу после подачи газа или несколько позднее и сохранялось до конца опыта у всех обследованных. Концентрация метилакрилата, равная 0,011 мг/м3, не вызвала достоверных изменений световой чувствительности ни у одного наблюдаемого и, следовательно, является подпороговой по данному показателю (рис. 1).
Многочисленные работы, касающиеся гигиенического нормирования атмосферных загрязнений, убедительно свидетельствуют о высокой чувствительности метода электроэнцефалографии, который позволяет давать количественную оценку изменений функционального состояния центральной нервной системы в ответ на действие атмосферных загрязнений (В. А. Чижиков). Мы применили сокращенный вариант метода рефлекторной вспышки а-ритма (И. А. Зибирева). Изменение, внесенное самим автором в ранее предложенный им метод рефлекторной вспышки а-ритма (А. Д. Семе-ненко), состоит в укорочении его в 2 раза.
Для своих наблюдений мы привлекли 5 наиболее чувствительных по порогу запаха лиц, причем 4 из них участвовали в адаптометрических исследованиях. Усиление и регистрацию биотоков осуществляли на 8-ка-нальном электроэнцефалографе фирмы «Орион — Будапешт». Электроды накладывали биполярно на затылочные и височные области мозга. Раздражение ритмическим ¡светом оптимальной частоты (8—10 в секунду) и различной интенсивности проводили периодически через каждые 30 сек. опыта в течение 10 сек. Для количественного анализа среднего напряжения энергии биопотенциалов мозга использовали многоканальный интегратор Б. Н. Балашова. О функциональном состоянии мозга судили по суммарной энергии биопотенциалов за время действия мелькающего света. После троекратной записи фона наблюдаемому давали вдыхать метилакрилат ¡в концентрациях 0,017 и 0,011 мг/м3. Газ давали дробно (на время действия мелькающего света) в течение 3 мин. опыта. Далее шли 3 мин. восстановительного периода.
Концентрация метилакрилата, равная 0,017 мг/м3, вызвала достоверные изменения энергии биопотенциалов головного мозга, которые возникали на 1—3-й минуте вдыхания газа и сохранялись до конца восстановительного периода. Изменения электрической активности головного мозга не были однотипными и выражались в увеличении или уменьшении энергии биопотенциалов его. Концентрация метилакрилата 0,011 мг/м3, как и в предыдущем исследовании, оказалась недействующей (рис. 2). Суммируя данные, полученные 3 методами исследования, можно сказать, что метилакрилат относится к веществам преимущественно тригеминального действия, о чем свидетельствует совпадение его
Определение порогов обонятельного ощущения паров метилакрилата
я Концентрация
2 (в мг/м*)
Щ
о со И ¡и
О ч к § 3 1 °5 5 л з
= к = X ^ о о:
1 3 £ я г = а
6 0,036 0,027
4 0,027 0,021
2 0,021 0,017
11 0,017 0,011
пороговых и подпороговых концентраций. Концентрация 0,011 мг/м3, являющаяся подпороговой, может быть рекомендована в качестве максимальной разовой предельно допустимой в атмосферном воздухе.
Резорбтивное действие малых концентраций метилакрилата мы изучали в условиях непрерывной 100-суточной затравки 4 групп белых крыс-самцов. Животных помещали в 100-литровых затравочных камерах, куда подавали чистый воздух или экспериментальную газовую смесь со скоростью 35—40 л/мин. Животные 1-й группы подвергались воздействию метилакрилата в концентрации 1 мг/м3 (в 20 раз ниже ПДК его в производственных помещениях), 2-й — в концентрации
0,1 мг/м3 (в 200 раз ниже ПДК в цехах) и 3-й — в концентрации 0,01 мг/м3 (на уровне предлагаемой максимальной разовой в атмосферном воздухе); 4-я группа животных служила контролем. Концентрации метилакрилата в затравочных камерах контролировали ежедневно; они близки к заданным.
/5 го 25 ж
С£
Рис. 1. Влияние различных концентраций паров метилакрилата на световую чувствительность глаз у наблюдаемой Н. М.
/ — концентрация газа 0,017 мг/м3; 2 — концентрация газа 0.011 мг/м3; 3— чистый воздух.
//г и/г г.//? з//г -/.//г $г/г в,//г ?;/г Зре/ия (б лгсумутаз:)
Рис. 2. Изменение амплитуды а-ритма при действии различных концентраций
метилакрилата у наблюдаемой Л. Т. 1 — концентрация газа 0,017 мг/м3; 2 — концентрация газа 0,011 мг/м3; 3— чистый воздух.
Учитывая характер действия метилакрилата, мы применили в хроническом эксперименте на животных методы определения хронаксий мышц-антагонистов, активности холинэстеразы, выведения копропорфи-рина с мочой и содержания мочевины в сыворотке крови. В целях усиления выявленных изменений в конце затравки был использован метод функциональной нагрузки (10-дневное частичное голодание).
В течение всего эксперимента вес и поведение подопытных животных оставались такими же, как у контрольных. У крыс 3-й группы, подвергавшихся воздействию метилакрилата в концентрации 0,011 мг/м3, не выявлено достоверных изменений ни ¿по одному примененному тесту.
Определение хронаксий мышц-антагонистов — тонкий и объективный метод оценки функционального состояния центральной нервной системы. Как известно, нормальное соотношение хронаксий разгибателей и сгибателей всегда больше 1, и изменение его трактуется как нарушение субординационных влияний коры головного мозга. Моторную хронаксию мышц-антагонистов мы определяли с помощью электронноимпульсного стимулятора ИСЭ-01 через 15 дней у 5 крыс каждой группы. До затравки соотношение хронаксий разгибателей и сгибателей у всех животных колебалось в пределах 1,3—1,73. В процессе хронической затравки наблюдалось достоверное снижение соотношения до 1,0—0,9, возникшее у крыс 1-й группы на 50-й день, а у «рыс 2-й группы на 65-й день. В дальнейшем эти изменения углубились и сохранялись примерно на одном уровне до конца затравки (рис. 3). Соотношение хронаксий нормализовалось на 10-й день восстановительного периода.
Активность холинэстеразы цельной крови мы определяли модифицированным методом Дж. Флейшера и Е. Поупе у 5 животных каждой группы через 15 дней. Достоверных изменений активности холинэстеразы у животных 1-й и 2-й группы в процессе хронической затравки не выявлено.
Изменение количества порфиринов в моче служит чувствительным показателем при оценке действия факторов малой интенсивности на организм (М. И. Гусев). В своих опытах мы также использовали этот метод. Выведение копропорфирина с мочой исследовали у 5 крыс каждой группы спектрофотометрическим методом. У крыс контрольной и 3-й группы наблюдалось небольшое повышение количества выводимого копропорфирина, что связано с увеличением возраста животных. Количест-
1
«'51
И
Й са
й. %
% I
'.7 '.6 '.•г
'.о
О.Э
о, #
С.7 О.б
О.э
0.7
й«* ^ О,г
I Уатрабма
Г-;
_Ц_I_I_I_I_и_
й * & II
«Г ^ ¡3 ^ §
Дать/ исследования
Рис. 3. Соотношение хронаксий мышц-антагонистов при хронической затравке
метилакрилатом. / — концентрация газа 1 мг/м3-, 2 — концентрация газа 0,1 мг/м3 — концентрация газа 0,01 мг/м2] 4 — контроль.
Рис. 4. Выведение копропорфирина с мочой крыс при хронической затравке метилакрилатом. Обозначения те же. что и на рис. 3.
во же копропорфирина, выводимого с мочой крыс других опытных групп, начиная с 38-го дня (в 1-й группе) и с 56-го дня (во 2-й), уменьшилось. Частичное голодание животных вызвало снижение содержания копропорфирина в моче животных всех групп, однако более резкое уменьшение копропорфирина было у животных 1-й и 2-й группы: оно составило к концу затравки 0,31 и 0,36 мкг на 100 г веса против 0,8 мкг в контроле. На 14-й день восстановительного периода содержание копропорфирина в моче животных 1-й и 2-й группы приблизилось к контролю (рис. 4).
Концентрацию мочевины в сыворотке крови мы определяли по видоизмененному методу Уатли у 5 животных каждой группы. В течение первых 2 месяцев уровень мочевины в сыворотке крови всех животных был примерно одинаковым. С середины 3-го месяца отмечалось небольшое увеличение содержания ее у животных 1-й группы; особенно отчетливым оно стало в -период функциональной нагрузки. Эти изменения были статистически достоверными. Повышение содержания мочевины в сыворотке крови может трактоваться как следствие снижения фильтрующей способности почек (Ф. Б. Штрауб). Через 2 недели после прекращения затравки содержание мочевины в крови наблюдаемых нами животных 1-й группы снизилось до уровня контроля. Достоверных изменений в концентрации мочевины в сыворотке крови у животных 2-й группы в течение всего периода затравки не выявлено.
В конце хронического эксперимента мы определили содержание аскорбиновой кислоты в органах крыс. У животных 1-й группы умень-
шилось содержание аскорбиновой кислоты в мозгу, почках, печени, селезенке и надпочечниках на 40—60% по сравнению с контролем. Менее выраженное, но достоверное снижение уровня аскорбиновой кислоты наблюдалось в органах животных 2-й группы.
Выводы
1. Определение порогов обонятельного ощущения метилакрилата, рефлекторного действия паров его на световую чувствительность глаз и электрическую активность головного мозга показало, что этот газ относится к веществам преимущественного тригеминального действия.
2. Изучение резорбтивного действия метилакрилата в условиях 100-суточной ингаляционной затравки белых крыс свидетельствует о том, что он в концентрациях 1 и 0,1 мг/м3 вызывает у подопытных животных изменение соотношения хронаксий мышц-антагонистов, уменьшение выделения копропорфирина с мочой, увеличение содержания мочевины в сыворотке крови и снижение уровня аскорбиновой кислоты в мозгу, почках, печени, селезенке и надпочечниках.
3. Максимальная разовая и среднесуточная предельно допустимая концентрация метилакрилата в атмосферном воздухе рекомендуется на уровне 0,01 мг/м3; она оказывается недействующей при изучении рефлекторного и резорбтивного действия этого вещества.
ЛИТЕРАТУРА
Велинг Е. И., Архангельская И. Н. В кн.: Материалы по вопросам промышленной токсикологии и клиники профессиональных болезней. Горький, 1957, сб. 8, с. 109. — Гронсберг Е. Ш. В кн.: Научные работы химических лабораторий Горь-ковск. ин-та гигиены труда и профзаболеваний. Горький, 1957. — Гусев М. И., Смирнов Ю. К. В кн.: Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М., 1960, в. 4, с. 139.— Гусев М. И. Там же, 1961, в. 5, с. 27. — Зибирева И. А. В кн.: Материалы конференции по итогам научных исследований Ин-та общей и коммунальной гигиены. М., 1966, с. 7. — К а р п о в Б. Д. К токсикологии метиловых эфиров акриловой и метакриловой кислот. Дисс. канд. Л., 1952. — Рязанов В. А., Буштуева К. А., Новиков Ю. В. В кн.: Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М., 1957, в. 3, с. 117.—Семененко А. Д. Гиг. и сан., 1963, № 7, с. 49. — Чижиков В. А. В кн.: Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М., 1964, в. 8, с. 28. — Штрауб Ф. Б. Биохимия. Будапешт, 1965. — Treon J., Sigmon Н., Wright Н. et al., J. industr. Hyg., 1949, v. 31, p. 317.
Поступила 24/111 1967 г.
EXPERIMENTAL RATA FOR DETERMINING THE HYGIENIC STANDARDS OF METHYLACRYLATE IN THE ATMOSPHERE
L. E. Bezpalko
The paper contains data on the rellex and resorptive action of methylacrylate. The author determined the threshold value of smell, that changing the light sensitivity of eyes and the electric activity of cerebrum in short-term action of the investigated substance on man.
The resorptive action of methylacrylate was studied under conditions of continuous poisoning of experimental animals (albino rats) for a period of 100 days. The author suggests the maximum one-time and the daily average maximum permissible concentration of methylacrylate in the atmosphere to be set at a level of 0.01 mg/m3, that is subthreshold for its reflex and resorptive action.
