CC BY
10
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ К ГИГИЕНИЧЕСКОМУ ОБОСНОВАНИЮ МАКСИМАЛЬНЫХ РАЗОВЫХ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА И ГИДРОПЕРЕКИСИ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Канд. мед. наук Г. И. Соломин
Кафедра коммунальной гигиены Центрального института усовершенствования врачей, Москва
Быстрое развитие химическей промышленности потребовало рас ширения производства большого количества фенола и ацетона — основных продуктов в производстве пластических масс и искусственных волокон. Прежние методы получения фенола из каменноугольной смолы и бензола, а ацетона из древесного спирта и пропилена оказались дорогостоящими и сложными и не могли обеспечить растущие потребности химической промышленности. В 1944—1946 гг. в СССР П. Г. Сергеевым, Р. Ю. Удрисом и Б. Д. Кружаловым впервые был разработан весьма экономичный метод получения фенола и ацетона из изопропил-бензола (кумола). Метод основан на окислении изопропилбензола (ИПБ) кислородом воздуха в гидроперекись изопропилбензола (ГПИПБ) с последующим каталитическим расщеплением ее на фенол и ацетон. Метод простой и дешевый, он быстро вытеснил все другие методы. Заводы по производству фенола и ацетона кумольным способом построены в СССР, США, Канаде, Франции и других странах. Достоинством метода является и то, что наряду с основными продуктами (фенолом и ацетоном) на заводах получают и промежуточные (диметилфенилкарбинол, а- и р-дифенил, а-метилстирол, ацетофенон, диизопропилбензол и т. д.), которые в свою очередь являются ценными продуктами химической промышленности.
Применение ИПБ и ГПИПБ не ограничивается только производством фенола и ацетона. Их широко используют как растворители. ИПБ нашел применение, особенно в США, для получения высокооктанового топлива, ГПИПБ — как вулканизирующий агент в производстве резинотехнических изделий.
ИПБ получают, синтезируя из бензола и пропилена или бензола и пропанола-2, ГПИПБ получают за счет окисления кислородом воздуха ИПБ.
Изопропилбензол — СбН5СН(СН3)2. В обычных условиях бесцветная малоподвижная жидкость со своеобразным резким запахом. Температура кипения 125,2°, удельный вес 0,862—0,864. Горит. Температура вспышки паров 36°.
Гидроперекись изопропилбензола — С6Н5С(СН)ООН. В чистом виде бесцветная маслянистая жидкость с характерным запахом, напоминающим озон, хорошо растворима в спирту, эфире, бензоле и сравнительно плохо в воде. Улельный вес 1,0639. Стойкое вещество, при хранении не разлагается. Испаряется при нормальных условиях плохо.
Источниками загрязнения атмосферного воздуха рассматриваемыми веществами служат в основном заводы по производству ИПБ,
ГПИПБ, фенола и ацетона кумольным способом и заводы синтетического спирта, в производстве которого указанные вещества являются промежуточными продуктами. Степень загрязнения воздуха вокруг завода по производству фенола и ацетона определяли В. П. Мелехина и М. И. Пинигин. Авторы установили, что атмосферный воздух вокруг завода загрязняется как этими, так и другими газами (фенолом, ацетоном и т. д.) на значительном расстоянии. В 2000 м от цехов были обнаружены концентрации ИПБ до 1 мг/м3, ГПИПБ — до 0,03 мг/м3. При опросе населения, проживающего вокруг завода, оказалось, что многие жалуются на кашель, затруднение дыхания, раздражение глаз, головные боли, тошноту. Реакции организма возникали в ответ на комбинированное действие всех газов. Авторы не могли дать гигиенической оценки загрязнению воздуха ИПБ и ГПИПБ вследствие отсутствия предельно допустимых концентраций.
Токсические свойства ИПБ и ГПИПБ изучены как в эксперименте (В. Р. Чевпецов, Н. А. Забежинская, О. И. Смирнова, Р. Д. Смирнова с соавторами, Werner, Dunn, Ottingen), так и при обследовании рабочих, имеющих контакт с этими веществами (А. М. Вялов с соавторами, Л. И. Геллер с соавторами и Е. Ф. Зайцева). Токсические свойства изучали в эксперименте на животных как в остром, так и в хроническом опыте при ингаляционной затравке в сравнительно больших концентрациях, которые характерны для производственных помещений.
Клиническая картина острого отравления ИПБ развивается по типу наркоза, отсутствует фаза возбуждения. На вскрытии у животных обнаруживаются слабо выраженные дистрофические изменения в паренхи матозных органах. В результате хронических опытов установлено, чти ИПБ в концентрациях порядка целых и десятых долей мг/м3 вызывает изменение со стороны функциональной деятельности центральной нервной системы и клинической картины крови (лейкоцитоз). При затравк:. белых крыс через рот обнаружены изменения холинэстеразы. Опытам?, доказано, что по токсическим свойствам ИПБ сходен с бензолом и другими алкилбензолами, но токсичнее их. Он медленно выводится из организма, отличается кумулятивным общерезорбтивным и местным раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки.
ГПИПБ в эксперименте на животных оказалась токсичнее ИПБ. Обладает местным и общерезорбтивным действием. Общерезорбтивное действие характеризуется развитием анемии гемолитического типа, повышением температуры тела, учащением дыхания, общей вялостью, снижением веса тела, наличием в моче белка и патоморфологическими изменениями в печени и почках. Н. А. Забежинская приходит к выводу, что концентрации гипериза порядка 1 —10 мг/м3 при длительном воздействии (в течение 6 месяцев по 2 часа) способны вызвать явление отравления животных. Недействующей в условиях опыта была концентрация 0,1 мг/м3. Автор предлагает ее в качестве предельно допустимой цля производственных помещений. Для ИПБ предельно допустимая концентрация принята на уровне 50 мг/м3.
Обобщая литературные данные токсикологии ИПБ и ГПИПБ, можно сказать, что вредное действие паров этих веществ изучено недостаточно и только в относительно больших концентрациях при кратковременном действии (по 2—4 часа в день). Данные о хронической круглосуточной затравке животных и о рефлекторном действии на организм человека отсутствуют.
Широкое применение ИПБ и его гидроперекиси, недостаточная изученность их токсических свойств в малых концентрациях, отсутствие предельно допустимых концентраций в атмосферном воздухе делают гигиеническую оценку ИПБ и ГПИПБ как загрязнителя атмосферного воздуха особенно необходимой. Вследствие того что эти вещества в производственных условиях встречаются в большинстве случаев вме-
сте, целесообразно изучить их комбинированное действие и установить предельно допустимые концентрации при совместном присутствии.
Целью работы явилось получение экспериментальных данных для гигиенического обоснования максимальных разовых предельно допустимых концентраций ИПБ и ГПИПБ как при раздельном, так и при совместном присутствии в атмосферном воздухе.
ИПБ определяли с
Таблица 1 Результаты определения порога запаха ИПБ
Концентрация (в мг'м')
Число исследуемых
минимально максимально
ощутимая ощутимая
2 0,06 0,04
2 0,08 0,06
8 0,10 0,08
1 0,11 0,10
1 0,30 0,22
Таблица 2
Результаты определения порога запаха ГПИПБ
Концентрация (в мг/м')
Число исследуемых минимально максимально
ощутимая ощутимая
3 0,030 0,021
4 0,034 0,030
7 0,045 0,036
помощью химического колориметрического метода Е. Ш. Гронсберг в модификации И. А. Селиной. Метод неспецифичен, другие ароматические соединения мешают определению. Чувствительность метода 1 мкг в объеме 2 мл.
Метод определения ГПИПБ основан на разрушении ее серной кислотой, в результате чего образуется фенол, который определяется колориметрически с диазотирован-ным паранитроанили-ном. Чувствительность метода 0,4 мкг ГПИПБ в объеме 10 мл. Метод разработан в физико-химической лаборатории Института гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана М. В. Алексеевой и В. А. Хру-сталевой.
При изучении комбинированного действия ИПБ и ГПИПБ определение веществ вели раздельно, так как ГПИПБ мешает определению ИПБ. С целью обоснования максимальных разовых концентраций определяли пороги запаха и изучали рефлекторное действие веществ на световую чувствительность глаз и электрическую активность головного мозга.
Опыты по установлению пороговой по запаху концентрации ИПБ и ГПИПБ ставили по общепринятой методике на 14 исследуемых (табл. 1). Из таблицы видно, что минимально ощутимая концентрация (пороговая по запаху) колеблется у различных людей в широких пределах (от 0,3 до 0,06 мг/м3), причем у наиболее чувствительных лиц она оказалась равной 0,06 мг/м3.
Порог запаха ГПИПБ определяли на той же установке и в основном на тех же исследуемых. Данные об определении концентрации ГПИПБ, пороговой по запаху, представлены в табл. 2.
Таблица 3
Сравнительные данные по определению порогов запаха ИПБ и ГПИПБ при раздельном и совместном присутствии
Исследуемые
Порог
ш с £
А. П.
Г. А. .
A. Н Е. П. Г. И.
B. А. 3. А. . П. Г.
0,10 0,06 0,10 0,11 0,10 0,10 0,10 0,10
е
ш с 5 с
ИПБ + ГПИПБ <а + в)
0,034 0,030 0,030 0,045 0,045 0,034 0,034 0,045
0,036+0,017 0,036+0,017 0,036+0,017 0,050+0,020 0,100+0,020 0,100+0,020 0,100+0,020 0,100+0,020
+
0,86 1,16 0,92 0.85 1,44 1,59 1,59 1,44
Таким образом, пороговая по запаху концентрация ГПИПБ равна 0,03 мг/м3.
Порог запаха ИПБ и ГПИПБ при совместном присутствии определяли в основном на тех же исследуемых (табл. 3).
Из табл. 3 видно, что у первых 4 исследуемых концентрации ИПБ и ГПИПБ в смеси пороговые по запаху лежат ниже, чем при раздельном определении. У остальных это можно отметить только по ГПИПБ. Сравнительные данные по определению порогов запаха ИПБ и ГПИПБ при раздельном и совместном присутствии позволяют говорить о явлении суммации.
Вторым этапом работы было изучение рефлекторного действия ИПБ, ГПИПБ и их смеси на световую чувствительность глаз методом темновой адаптации. Работу проводили на адаптометре модели АДМ
на 3 исследуемых в течение 3 месяцев по о-х / общепринятой методике. Чистый воздух и М Ч^ газовую смесь подавали в цилиндр, кото-I V Ры" крепили непосредственно к аппарату
снизу на уровне носа. Газовую смесь подавали на 15-й минуте темновой адаптации, чистый воздух — в течение всего опыта.
Исследования световой чувствительности адаптометрическим методом при вдыхании в течение 5 мин. указанных выше концентраций дали следующие результаты.
У исследуемой 3. А. (порог запаха ИПБ 0,10 мг/м3, ГПИПБ 0,034 мг/м3, в смеси 0,10 + 0,02 мг/м3) концентрации ИПБ 0,13 и 0,07 мг/м3 вызвали статистически достоверные изменения световой чувствительности глаз в сторону повышения, концентрация 0,05 мг/м3 при тех же условиях не оказала влияния на ход кривой темновой адаптации, изменение световой чувствительности было в пределах нормы. При вдыхании ГПИПБ действующей оказалась концентрация 0,02 мг/м3, а максимально недействующей — 0,01 мг/м3. В этом случае выявлено также повышение световой чувствительности. Вдыхание смеси перечисленных газов показало, что порознь недействующие концентрации ИПБ — 0,05 мг/м8 и ГПИПБ — 0,01 мг/м3 при совместном присутствии вызывают явное изменение световой чувствительности. Дальнейшее снижение концентраций (ИПБ 0,02 мг/м3 плюс ГПИПБ 0,007 мг/м3) не оказало влияния на светочувствительность.
У исследуемого А. Н. (порог запаха ИПБ 0,10 мг/м3, ГПИПБ 0,03 мг/м3, в смеси 0,036 плюс 0,017 мг/м3) те же концентрации ИПБ и ГПИПБ, как в отдельности, так и в смеси, были действующие, наблюдалось лишь снижение световой чувствительности.
У исследуемой Е. П. (порог запаха ИПБ 0,11 мг/м3, ГПИПБ 0,045 мг/м3, в смеси 0,050 + 0,020 мг/м3) отличительной особенностью было только то, что пороговой по действию была концентрация ИПБ 0,13 мг/м3, а подпороговой — 0,07 мг/м3.
Таким образом, пороговой по рефлекторному действию на световую чувствительность глаз была концентрация ИПБ 0,07 мг/м3, в смеси с ГПИПБ 0,05 мг/м3-, ГПИПБ 0,02 мг/м3, в смеси с ИПБ 0,01 мг/м3. Опыты показали одновременно, что подпороговые по запаху концентрации способны вызывать рефлекторные сдвиги в световой чувствительности, а также подтвердили предположение о явлении про-
аото
-хт
\ ееооа
>зоооо
0 5 Ю 15 20 % 30
Минуты
Рис. 1. Влияние ИПБ, ГПИПБ и их смеси на световую чувствительность глаз
у наблюдаемой 3. А. I _ ГПИПБ - 0.02 мг/м»; 2 — ИПБ + ГПИПБ - 0.05+0.01 мг/м; .1— ИПБ-0,13 мг/м»; 4 — чистый воздух.
стой суммации действия при совместном присутствии этих 2 соединений.
В качестве примера действия газов на световую чувствительность глаз приводятся данные, полученные при исследовании наблюдаемой 3. А. (рис. 1).
Десинхронизаиия на газ
газ " Свет
Рис. 2. Условный электрокортикальный рефлекс на 7-м сочетании у наблюдаемой Л. П.
при вдыхании ИПБ.
а — отыетка о включении света испытуемым; 6 — отметка интегратора; в и г —затылочные отведения; д — височное отведение; е — отыетка аппарата о включении газа и света.
? —^——^—^^^^—^——--
Месинхронизаиия на газ
/аз Свет
Рис. 3. Условный электрокортикальный рефлекс на 9-м сочетании у наблюдаемой
Л. П. при вдыхании ГПИПБ. Обозначения те же, что на рис. 2.
Месинхронизаиия на газ
' Саз Свет " " ■
Рис. 4. Условный электрокортикальный рефлекс на 10-м сочетании у наблюдаемой В. Н.
при вдыхании ИПБ +ГПИПБ.
Обозначения те зке, что на рис. 2.
С целью обоснования предельно допустимой концентрации ИПБ и ГПИПБ была использована методика выработки условного электрокортикального рефлекса (К. А. Буштуева, Е. Ф. Полежаев и А. Д. Се-мененко). Широкое использование этого метода в практике нормирования атмосферных загрязнений показало высокую чувствительность
метода. Работу вели на электроэнцефалографе «Кайзер» с 3 исследуемыми, имевшими постоянный хорошо выраженный а-ритм. Условный рефлекс считался выработанным, если появлялась десинхронизация а-ритма в период дачи газовой смеси подряд на 3—4 сочетаниях. О включении света в камере условных рефлексов, который являлся безусловным раздражителем, мы узнавали по отметке на одном из каналов, по которому записывалась миограмма (исследуемая в момент включения и выключения света нажимала большим пальцем). С каждой концентрацией ставили эксперимент не менее 5 раз. В промежутках между концентрациями исследовали реакцию на чистый воздух.
Были изучены следующие концентрации: ИПБ — 0,028 и 0,014 мг/м3, ГПИПБ—0,012 и 0,007 мг/м3, в смеси — 0,014 плюс 0,007 мг/м3 и 0,007 плюс 0,003 мг/м3. Пробы воздуха из цилиндров отбирали ежедневно по окончании опытов.
Условный электрокортикальный рефлекс удалось выработать только на концентрации ИПБ 0,028 мг/м3, ГПИПБ 0,012 мг/м3, в смеси 0,014 плюс 0,007 мг/м3 (рис. 2—4). Эти концентрации признаны пороговыми по рефлекторному действию на организм человека. Недействующими были концентрации ИПБ 0,014 мг/м3, ГПИПБ 0,007 мг/м3, в смеси 0,007 плюс 0,003 мг/м3.
Выводы
1. Пороговой по запаху является концентрация ИПБ 0,06 мг/м3, в смеси же с ГПИПБ — 0,036 мг/м3.
2. Пороговой по запаху является концентрация ГПИПБ 0,03 мг/м3, в смеси с ИПБ — 0,017 мг/м3.
3. Порог рефлекторного действия на световую чувствительность глаз для ИПБ лежит на уровне 0,07 мг/м3, в смеси с ГПИПБ —на уровне 0.05 мг/м3.
4. Порог рефлекторного действия на световую чувствительность глаз для ГПИПБ лежит на уровне 0,02 мг/м3, в смеси с ИПБ — на уровне 0,01 мг/м3.
5. Порог рефлекторного действия на электрическую активность головного мозга для ИПБ лежит на уровне 0,028 мг/м3, в смеси с ГПИПБ — на уровне 0,014 мг/м3.
6. Порог рефлекторного действия на электрическую активность головного мозга для ГПИПБ лежит на уровне 0,012 мг/м3, в смеси с ИПБ — на уровне 0,007 мг/м3.
7. Предлагаются максимальные разовые предельно допустимые концентрации: для ИПБ 0,014 мг/м3, для ИПБ в присутствии ГПИПБ 0,007 мг/м3, для ГПИПБ 0,007 мг/м3, для ГПИПБ в присутствии ИПБ 0,003 мг/м3, т. е. в 2 раза меньше.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеева М. В., Качмар Е. Г., Хрусталева В. А. Тезисы докл. 3-го Всесоюзн. совещания по промышленно-санитарной химии. М., 1960, стр. 50.—В ялов А. М. и др. В кн.: Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии в нефтяной промышленности. М., 1961, стр. 13.—Гронсберг Е. Ш. Гиг. и сан., 1958, № 1, стр. 77.—3 а беж и н с к а я Н. А. В кн.: Материалы научной конференции, посвящ. вопросам гигиены труда, профессиональной патологии и промышленной токсикологии в нефтяной и нефтехимической промышленности. Уфа, 1961, стр. 69.—М елехина В. П., ПинигинМ. И. В кн.: Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии в нефтяной промышленности. М., 1961, стр. 25.—Смирнова О. И. Гиг. и сан., 1961. № 12, стр. 22.
Поступила ЗОД 1963 г.
\
EXPERIMENTAL DATA FOR HYGIENIC SUBSTANTIATION OF MAXIMAL PERMISSIBLE ONE-TIME CONCENTRATIONS OF ISOPROPYLBENZOL AND ISOPROPYLBENZOL HYDROGEN PEROXIDE
G. I. Solomin, Junior Scientific Worker
The work was aimed at determining and substantiating the maximal permissible concentrations of isoprophylbenzol (1PB) and isopropylbenzol hydrogen peroxide (1PBHP) in the atmospheric air. The biological effect of small concentrations was studied under experimental conditions in human beings. Determination was made of: a) The olfactory threshold value for IPB (0,06 mg/ra1, for IPB with admixture of IPBHP (0,036 mg/m3), for IPBHP (0,03 mg/m3) and for IPBHP with admixture; of IPB (0.017 mg/m3), b) The threshold value of reflex action on the ocular light sensitivity by means of darkness adaptation. In the case of IPB it amounted to 0,07 mg/m3, in that of IPB with admixture of IPBHP — to 0,05, in that of IPBHP it was at the level of 0,02 mg/m3 and with admixture of IPB—to 0,01 mg/m3, c) The threshold value of the reflex action on the cerebral electric activity was determined by means of obtaining a conditioned reflex (for IPB — 0,028 mg/m3, for IPB with admixture of IPBHP—0,014 mg/m3, for IPBHP—0,012 mg'm3 and for IPBHP with admixture of IPB—0,007 mg/m3. Proceeding from the above data the author suggests accepting ineffective concentrations as maximum permissible ones, viz; for IPB—0,014 mg/m3, with admixture of IPBHP—0,007 m&'m3 for IPBHP— 0,007 mg/m3. with admixture of IPB — 0,003 mg/m3).
* * £
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО
ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОЭТАНОЛАМИНА
В ВОДОЕМАХ
Л. Ф. Родионова
Научно-исследовательский институт радиационной гигиены, Ленинград
Моноэтаноламин (коламин) 1ЧН2СН2СН2ОН относится к аминоспир-там, является аминоэтиловым алкоголем, представляет собой р-окси-этиламин. Моноэтаноламин — бесцветная маслянистая жидкость со слабым аммиачным запахом, обладающая сильными основными свойствами.
Моноэтаноламин является новым химическим промышленным веществом и в настоящее время широко применяется в органическом синтезе как исходный и промежуточный продукт; он употребляется в производстве красителей, растворителей, фармацевтических препаратов, моющих средств и некоторой парфюмерной продукции. Широкое применение эмульсий моноэтаноламина в последнее время распространилось в ряде отраслей народного хозяйства (точное приборостроение, авиация, судостроение и др.) в связи с их антикоррозийными свойствами как ингибиторов коррозии металлов. По отчетным данным Института прикладной химии, в сточных водах производства моноэтаноламина возможно его содержание 300—500 мг/л.
В наших экспериментальных исследованиях был использован водный раствор моноэтаноламина, приготовленный в Институте прикладной химии.
Опыты по выяснению стабильности показали, что при содержании моноэтаноламина в воде в концентрациях 50 и 15 мг/л он стабилен в воде и определяется на 10-е сутки практически в неизмененном количестве. Определяли моноэтаноламин в воде титрованием 1/10 N НС1, ошибка определения ± 10—15%.
При разведении моноэтаноламина до 10 г/л большинство одораторов характеризуют запах раствора как запах резины, который несколько усиливается при нагревании. Пороговой концентрацией моноэтаноламина при интенсивности запаха не выше 1 балла установлено
