CC BY
6
water saprophytes and the combined action of several groups on the water odour and BOD5. The molecular size is inversely proportional to the intensity of its effect.
When the water contained a group of fatty acids, the latter had a combined etfect on the odour and BODs of water. A decrease of the concentration as many times as the number of fatty acids contained therein, eliminated the combined effect.
Ъ Ъ Ъ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ К ОБОСНОВАНИЮ
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАФОСА В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Аспирант Э. В. Лисовская
Из кафедры коммунальной гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова
Как известно, препарат метафос (диметилпаранитрофенилтиофос-фат), синтезированный Научно-исследовательским институтом инсектицидов и фунгицидов, рекомендован в качестве ядохимиката для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.
Технический метафос имеет удельный вес 1,35 и представляет собой темно-коричневую маслянистую жидкость с неприятным специфическим запахом. Он хорошо растворим в органических растворителях, особенно в спиртах; растворимость метафоса в воде 20 мг/л.
Стабильность метафоса во внешней среде к настоящему времени изучена достаточно хорошо. Известно, что он наиболее устойчив в водной среде; в воздухе и тканях растений препарат подвергается быстрому распаду. При обычных условиях, в поле, он улетучивается за 150—200 часов (П. В. Попов).
Скорость гидролиза метафоса водой зависит от pH среды. При pH порядка 8—9 и температуре 25° за 28 дней гидролизуется около 50% метафоса, находящегося в растворе. В дистиллированной воде и кислой среде гидролиз протекает медленнее. Токсическое действие метафоса на теплокровный организм еще недостаточно изучено, однако исследованиями ряда авторов [И. Т. Брахнова, К. А. Гар, Ю. Н. Фадеев, Гехт и Вирт (I. Hecht и W. Wirth), Дейхман, Паглиз, Касеиди (Deichmann W., Puglies W. и Cassidi J.)] показано, что независимо от путей проникновения в организм (перорально, ингаляционно, внутривенно, подкожно, аппликация на кожу) метафос вызывает нарушения функционального состояния парасимпатической и центральной нервной системы. Выявлено также, что метафос имеет сравнительно узкую зону токсического действия и обладает кумулятивными свойствами (И. Т. Брахнова).
Острое отравление метафосом, характеризующееся резким снижением активности холинэстеразы органов и тканей, проявляется в развитии клонико-тонических судорог, одышке, слюнотечении.
Гистологические исследования тканей животных, погибших от острой интоксикации метафосом, дают картину деструктивных изменений печени, почек, легких и других органов.
Наряду с этим метафос, обладая высокими инсектицидными свойствами, представляется менее токсичным для теплокровных животных по сравнению с большинством фосфорорганических инсектицидов. Последнее дает основание предположить, что он найдет широкое применение в практике сельского хозяйства.
Вместе с тем данные о растворимости и стабильности метафоса в воде, о его химической и биологической активности и свойственный ему
2*
19
характерный запах дают основание считать, что метафос, поступая в водоемы со сточными водами соответствующих производств, может оказать неблагоприятное влияние на санитарный режим водоема.
Необходимость определения условий спуска в водоем сточных вод, содержащих метафос, и степени их обезвреживания требовали установления предельно допустимой концентрации метафоса в воде водоемов. Проведение соответствующих исследований для обоснования предельно допустимой концентрации метафоса в воде водоемов и явилось задачей настоящей работы.
Исследования были поставлены в соответствии с методической схемой, рекомендованной Комиссией по установлению предельно допустимых концентраций в водоемах вредных веществ промышленных стоков (С. Н. Черкинский).
Изучение влияния метафоса на органолептические свойства воды показало, что даже в небольших концентрациях метафос резко изменяет запах, вкус и окраску воды. По общепринятой методике порог ощущения метафоса по запаху (на уровне не выше 1 балла) был установлен в пределах 0,02—0,025 мг/л; практический предел (запах интенсивностью 2 балла) —0,04 — 0,05 мг/л.
Наряду с этим выявленная пороговая концентрация метафоса по запаху проверялась с привлечением большого количества одораторов. Оказалось, что из 131 одоратора (студента) 47 человек (35%) порог ощущения по запаху определили на уровне 0,02 мг/л, 73 человека (56°/о) не отмечали запаха воды при содержании в ней метафоса на этом уровне и только 11 человек (9%) считали, что при концентрации метафоса в 0,02 мг/л интенсивность запаха воды колеблется между 1—2 баллами.
Таким образом, пороговую концентрацию метафоса по запаху следует считать на уровне 0,02—0,025 мг/л.
Изучение стабильности запаха проводилось с концентрациями метафоса, соответствующими интенсивности запаха в 1—5 баллов. Оно показало, что стабильность запаха находится в прямой зависимости от его исходной интенсивности. При начальной интенсивности в 1 балл исчезновение запаха происходило в течение первых суток, тогда как при исходной интенсивности в 5 баллов запах исчезал лишь к 6—7 суткам.
При хлорировании воды, содержащей метафос в концентрациях ниже пороговой по запаху, провоцирования запаха не отмечалось.
Изменение органолептических свойств воды в отношении привкуса и окраски возникало при добавлении к ней метафоса в концентрациях выше пороговой по запаху. Порог по признаку раздражающего действия установлен в 0,05 мг/л, специфического привкуса — в 1 мг/л, по окраске (применительно к Н 101-54) —0,1 мг/л.
Особо изучалась возможность изменения органолептических качеств мяса рыб, находящихся в воде, загрязненной метафосом. В опыт было взято 32 карася, которые выдерживались в течение 40 дней в воде с концентрацией метафоса в 0,01; 0,04 и 0,1 мг/л. Перед варкой, как обычно, рыбу чистили и промывали. Данные этих исследований показали, что при 40-дневном пребывании рыб в воде, содержащей до 0,1 мг/л метафоса, мясо рыб не приобретает специфического запаха.
Следующим этапом работы явилось изучение влияния метафоса на общий санитарный режим водоемов. Наблюдения за влиянием метафоса на процессы естественного самоочищения воды от органических загрязнений проводились путем изучения динамики биохимического потребления кислорода органическими веществами (ВПК) и путем наблюдения за развитием и отмиранием сапрофитной микрофлоры. В результате было установлено, что метафос в концентрациях до 5 мг/л не оказывает влияния на динамику биохимического потребления кислорода. Заметное угнетение этого процесса отмечалось при концентрации 20 мг/л.
Данные одного из опытов приведены на рис. 1. Аналогичные результаты получены в опытах с изучением влияния метафоса на развитие и отмирание водной сапрофитной микрофлоры.
В серии опытов на моделях водоемов велось наблюдение за влиянием метафоса на активную реакцию воды, содержание в ней растворимого кислорода и на интенсивность процессов минерализации азотсодержащих органических веществ, т. е. на процессы аммонификации и нитрификации. Обобщая результаты исследований, можно отметить, что
Рис. 1. Влияние различных концентраций метафоса на динамику ВПК.
1 — контрольная проба без метафоса; 2 — проба воды с концентрацией метафоса 0,1 мг/л; 3 — проба воды с концентрацией метафоса 1 мг/л; 4 — проба воды с концентрацией метафоса 5 мг/л: 5 —проба воды с концентрацией метафоса 20 мг/л.
метафос в концентрациях 0,02; 0,1; 1 и 5 мг/л не оказывает влияния на активную реакцию и кислородный режим водоема. Некоторое торможение процессов нитрификации имело место при концентрации метафоса в 1 мг/л, однако более отчетливо это выявилось при концентрации в 5 мг/л как по задержке накопления аммонийного азота, так и по ди намике нарастания концентрации азота нитритов.
Таким образом, пороговую концентрацию метафоса по влиянию на общий санитарный режим водоема следует считать ниже 5 мг/л и с известным запасом на уровне 1 мг/л.
Для обоснования предельно допустимой концентрации метафоса по токсикологическому признаку ввиду необходимости обеспечения доста точной степени безопасности для здоровья населения проведены исследования, поставленные в плане хронического санитарно-токсического эксперимента.
На основании изложенных выше литературных данных относительно характера действия метафоса проводились наблюдения за общим состоянием и весом животных, изучалось влияние метафоса на кровь (по содержанию гемоглобина и морфологическому ее составу) и на ферментативный обмен.
В специальной серии опытов изучалось влияние метафоса на услов-норефлекторную деятельность белых крыс.
Во всех санитарно-токсикологических опытах затравка животных производилась дозами 0,0025; 0,025 и 1 мг/кг веса. При этом самая низкая доза 0,0025 мг/кг веса соответствовала примерно порогу концентра-
О
/ г 3 Ь 5 6 7 Зрелгя (0 сутках)
ции метафоса по запаху. В соответствии с дозами, принятыми для затравки, подопытные животные были разделены на 4 группы: по 11 крыс и 4 кролика в каждой, которым метафос вводился ежедневно в течение 6 месяцев металлическим зондом перорально в указанных выше концентрациях. Животные контрольной группы получали водопроводную воду.
Наблюдения за общим состоянием, поведением и динамикой веса показали, что у животных, получавших метафос в указанных дозах, не отмечалось изменений этих показателей по сравнению с контрольными.
Исследования крови проводились 2 раза в месяц. При этом было установлено, что у животных, получавших метафос в дозах 0,0025; 0,025 мг/кг и 1 мг/кг, не отмечалось каких-либо заметных изменений в отношении содержания гемоглобина в крови, количества эритроцитов, ре-тикулоцитов, лейкоцитов и формулы белой крови.
Изучение действия метафоса на ферментативный обмен проводилось по учету его влияния на активность псевдохолинэстеразы сыворотки крови кроликов титрометрическим методом (Т. В. Правдич-Немин-ской). При этом исходная активность принималась за 100% и полученные изменения выражались в процентах к исходной величине.
Сравнение результатов наших исследований показывает, что у животных, получавших метафос в дозе 1 мг/кг веса, при исследовании крови через 2—3 часа после затравки отмечалось понижение активности холинэстеразы до 75—78% от исходной, которое к началу вторых суток выравнивалось до первоначального уровня. Эти колебания носили кратковременный характер и наблюдались на 3—4-й неделе интоксикации. У животных, получавших метафос в дозах 0,0025 и 0,025 мг/кг веса, изменения со стороны активности холинэстеразы ничем существенно не отличались от кроликов контрольной группы.
Во второй серии опытов проводилось исследование условнорефлек-торной деятельности белых крыс под влиянием хронического действия метафоса методикой двигательно-пищевых условных рефлексов в камере, разработанной проф. Л. И. Котляревским для мелких животных. При этом учитывались скрытый период условных рефлексов и сила двигательной реакции, состояние дифференцировки и состояние силовых взаимоотношений.
Опыты проводились в два этапа: на первом из них в течение З'/г месяцев у крыс вырабатывались положительные и отрицательные условные рефлексы, формировался стереотип и определялись индивидуальные особенности поведения; второй этап (6 месяцев) заключался в последовательном изучении изменений высшей нервной деятельности животных под влиянием хронического отравления метафосом.
Переходя к рассмотрению результатов опытов, следует прежде всего отметить, что нарушения условнорефлекторной деятельности находились в прямой зависимости от дозы вводимого метафоса.
У группы животных (б крыс), получавших метафос в дозе 1 мг/кг веса, начиная с 4 месяца интоксикации, выявилось закономерное увеличение скрытого периода положительных условных рефлексов и уменьшение силы двигательной реакции. При этом необходимо отметить значительное изменение ответной реакции на сильный раздражитель (звонок) при небольшом изменении ее на слабый (красный свет), что в некоторых случаях привело к уравнению ответной реакции на сильные и слабые раздражители. Наряду с уравнительной фазой у животных этой группы, начиная с 5-го месяца затравки, в отдельных опытах имели место парадоксальная и наркотическая фазы, а также отмечались выпадение положительных условных рефлексов и явления последовательного торможения (рис. 2).
Нарушение дифференцировочного торможения у животных данной группы имело место лишь в отдельных опытах.
Состояние условнорефлекторной деятельности крыс, которым мета-фос вводился в дозах 0,0025—0,025 мг/кг, существенно ничем не отличалось от состояния крыс контрольной группы и по сравнению с периодом до затравки у всех подопытных животных (рис. 3, 4).
1 **
1 1 ЙИ
IV'
^ О
---V $ \
V V V
ПЛ,--
^ О
л. \
.Л к / г \
до начала нн/ооненнацш
Я конце г/нтолснлацна
Рис. 2. Условнорефлекторная деятельность крысы № 4 при хрониче-ческом отравлении метафосом (доза 1 мг/кг веса; каждая серия
20 опытов).
1 — сила двигательной реакции на звонок: 2 — сила двигательной реакции на красный свет; 3 — латентный период на красный свет; 4 — латентный период на звонок.
В целях более полной характеристики состояния корковой деятельности были проведены пробы на угашение и восстановление условных рефлексов, продление дифференцировочного раздражителя и на выяв-
и
/
€
1 I
I 1
I 1
| 1
50-
ьо
30-^
го /о о
N2
£ науа/ге элсле/?лл/ел/ла
£ /гонце ¿лсгерижнипг,
6г
Ао на vay7a. г/нтелемацг/ц £ /гонце ¿/ншлслхации
Рис. 3. Сила двигательной реакции при исследовании условно-рефлекторной деятельности крыс (каждая серия 20 опытов).
а — контроль; 6 — доза метафоса 0,026 мг/кг веса. 1 — сила двигательной реакции на звонок; 2 — сила двигательной реакции на красный свет.
•пение положительной индукции. При этом оказалось, что у крыс, получавших 1 мг/кг веса метафоса, имело место быстрое угашение и несколько замедленное восстановление условных рефлексов. Явления положительной индукции, имевшие место до затравки, сменились после-
довательным торможением, а у некоторых животных полным выпадением положительных рефлексов. Продление дифференцировочного раздражителя до 2 минут не вызывало растормаживания дифференци-ровки.
У животных, получавших метафос в дозах 0,0025 и 0,025 мг/кг, по окончании б месяцев затравки не отмечалось существенных изменений со стороны этих показателей по сравнению с исходным периодом.
I
1
^ О
I
1 I I
а
..Л л л А .4 - А г
Ч \ / * V \
V- ••/ » Ч
5
4--
3
/
О
& начале злслерилгеша Д /тоще у/гсперимеша,
6
До »а чат ¿///тясикации в /гонце итаксакации
Рис. 4. Латентный период при исследовании условнорефлек-торной деятельности крыс (каждая серия 20 опытов).
а —контроль; б — доза метафоса 0.025 мг/кг веса. 1—латентный период на красный свет; 2 — латентный период на звонок.
Оценивая полученные результаты, следует отметить, что длительная интоксикация метафосом в дозе 1 мг/кг веса вызывает в коре больших полушарий явления защитного охранительного торможения, проявлением которого является удлинение времени скрытого периода, снижение силы двигательной реакции и появление фазовых состояний. После месячного отдыха, в течение которого животные, ранее получавшие метафос в дозе 1 мг/кг веса, не находились в опыте и не подвергались затравке, было проведено исследование состояния условнорефлекторной деятельности. При этом наблюдалась сравнительно быстрая нормализация условных рефлексов с полным восстановлением их к концу 2-й недели.
Последнее позволяет отнести имевшие место нарушения условно-рефлекторной деятельности к обратимым, обусловленным лишь функциональным сдвигом под влиянием хронической интоксикации метафосом.
В итоге материалы серии опытов по изучению условнорефлекторной деятельности дают основание полагать, что порог метафоса по влиянию на высшую нервную деятельность находится на уровне 1 мг/кг веса животного. Доза метафоса в 0,025 мг/кг веса не оказывает влияния на функциональное состояние коры головного мозга, что позволяет считать ее не действующей в условиях длительного поступления в организм.
При гистологическом исследовании органов подопытных животных (крыс) — сердца, легких, почек, печени, селезенки, желудка и кишечника— не было обнаружено каких-либо заметных изменений.
Выводы
1. Метафос даже в небольших концентрациях ухудшает органолеп-гические свойства воды. Порог ощущения по запаху находится на уровне 0,02—0,025 мг/л.
2. Метафос в концентрации до 20 мг/л не оказывает влияния на процессы биохимического потребления кислорода. При концентрации 5 мг/л наблюдается некоторое торможение процессов нитрификации. Не действующей на общий санитарный режим водоема и процессы биохимического потребления кислорода следует считать с известным запасом концентрацию в 1 мг/л.
3. Метафос в дозах до 1 мг/кг веса (20 мг/л) животного не оказывает заметного влияния на отдельные физиологические функции организма — вес, морфологический состав крови, ферментативный обмен.
4. При дозе метафоса в 1 мг/кг веса (20 мг/л) имели место заметные сдвиги в функциональном состоянии коры головного мозга подопытных животных. Отмечалось увеличение латентного периода, уменьшение двигательной реакции условных рефлексов и появление фазовых состояний.
Характер изменений условнорефлекторной деятельности свидетельствует о нарушении функционального состояния центральных отделов нервной системы и развитии в коре головного мозга разлитого охранительного торможения.
5. Дозы метафоса в 0,0025 мг/кг веса (0,05 мг/л) и даже 0,025 мг/кг веса (0,5 мг/л) при воздействии в течение 6 месяцев не вызвали изменений в условнорефлекторной деятельности и могут рассматриваться как подпороговые.
6. Сопоставление данных проведенного комплексного санитарно-токсикологического эксперимента показывает, что лимитирующим по казателем вредности является влияние метафоса на органолептические качества воды.
Пороговая концентрация его, установленная по этому признаку на уровне 0,02 мг/л, может быть рекомендована как предельно допустимая в воде водоемов.
ЛИТЕРАТУРА
Брахнова И. Т. Фармакол. и токсикол., 1957, № 3, стр. 78—81. — Гар К. А.. Сазонова Н. А., Фадеева Ю. Н. Докл. АН СССР, 1955, т. 103, № 1, стр. 173—176.-Попов П. В. В кн.: Органические инсектофунгициды. М., 1955, стр. 30—43. — Чер-к и н с к и й С. Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемах. М., 1951.— Hecht I., Wirth W. Arch, exper. Path. u. Pharmacol., 1950, Bd. 211, S. 264—277. — К e-t e 1 a a r J. A. A. Recuei! trav. chim., 1950, v. 9, p. 649—658. — M e t с a 1 f R. L.. M a г с h R. B. J. Econ. Entomol., 1953. v. 46, p. 288—294. — D e i с h m a n n W. В., Pug liese W„ Cassidy J. Arch. Ind. Hyg., 1952, v. 5, p. 44—51. - Du Bois K. P., Coon J. M. Ibid, v. 6, p. 9—13.
Поступила 8/111 1958 r.
EXPERIMENTAL DATA FOR THE BASING OF THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION OF METAPHOS IN THE SURFACE WATERS
E. V. Lisovskaya, post-graduate
A complex investigation of metaphos has been undertaken from the standpoint of sanitary protection of surface waters. The author has studied the stability of metaphos in water, its effect on the organoleptic properties of water and the biochemical processes of selfpurification of water from organic substances. Sanitary-toxicologic experiments have been performed on laboratory animals in order to find out the effect of various concentrations of metaphos in water on the general condition of the animals, the blood, the activity of pseudocholinesterase of blood serum and the conditioned reflexes.
The result of the investigation show that the organoleptic properties of metaphos may serve as limitting indices of harmfulness and that the maximum permissible concentration of metaphos in water is 0.02 mg/l.
