ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ α-НАФТАХИНОНА В ВОДЕ ВОДОЕМОВ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

EXPERIMENTAL SANITARY TOXICOLOGIC INVESTIGATION TO SUBSTANTIATE

THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION OF 1.2-DICHLORHEXAFLUOROCYCLOPENTANE-l IN WATER BODIES

A. V. Smolsky

#

The contamination of surface water bodies with dichlorhexafluorocyclopentane (DCP) in industrial effluents at a concentration of 15.7—16—7 mg/1 imparts a foreign taste and smell to the water. The author's findings show DCP, introduced per os, to be toxic for animals. A long-term administration of DCP at a dose of 8.2 mg/kg to rabbits decreased the sulfhydrile group in the blood serum, produced changes in the ordinary forms of glycemic curves and an accumulation of pyrotartaric acid in the blood; besides, it produced morphologic lesions in the internal organs. In rats DCP disturbed the conditioned reflex activity and decreased the quantity of oxygen consumed. A dose of 0.02 mg/kg, that had no effect on the experimental warm-biooded animals, on the organoleptic properties of water and the sanitary condition of the water bodies, must be recognized as ineffective.

On the basis of the data obtained the author suggests the maximum permissible concentration of DCP in water basins to be set at 0.4 mg/1 (0.02 mg/kg).

УДК 613.32 : 547.567

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ а-НАФТАХИНОНА

В ВОДЕ ВОДОЕМОВ

Ю. Н. Талакин

Кафедра общей гигиены Донецкого медицинского института им. А. М. Горького и

Украинский научно-исследовательский институт коммунальной гигиены, Киев

#

Из а-нафтахинона (а-НХ) приготовляют многие красители. Наряду с этим он образуется как побочный продукт при получении фталевого ангидрида; сточные воды в этом случае, кроме фталевого и малеиновога ангидридов, содержат а-НХ. Кроме того, а-НХ используют в сельском

хозяйстве для борьбы с вредителями плодовых деревьев, а также в качестве стимулятора развития растений.

По нашим данным, растворимость а-НХ в воде при 20° составляет 40 мг/л. Отсутствие в литературе сведений о характере возможного влияния этого вещества на качество воды и санитарный режим водоемов и о токсичности его водных растворов при пероральном поступлении в организм вызвало необходимость провести соответствующие исследования для научного обоснования предельно допустимой концентрации а-НХ в водоемах. В соответствии с общепринятой схемой (С. Н. Черкин-ский) изучали влияние а-НХ на органолептические свойства воды, общий санитарный режим водоемов и на организм теплокровных животных. Исследования с целью установления пороговых концентраций этого вещества по органолептическому признаку проводились по обычной методике. Результаты опытов были подвергнуты статистической обработке (Г. Н. Красовский).

Пороговая концентрация а-НХ по влиянию на за'пах воды составляла 2,12 мг/л и на вкус ее — 0,15 мг/л; практический порог соответственно равнялся 6,6 и 0,7 мг/л. Изучение стабильности запаха и привкуса а-НХ позволило отнести это вещество к числу относительно стойких.

Влияние а-НХ на общесанитарный режим водоемов изучали на речной воде с учетом показателей, характеризующих кислородный баланс (растворенный кислород и ВПК в динамике), процессы минерализации органических веществ и бактериального самоочищения в условиях модельных водоемов. Изучая влияние а-НХ на общий санитарный режим

водоемов, удалось установить, что он в концентрациях 0,1—2,0 мг/л не оказывает влияния на динамику БПК и не вызывает каких-либо изменений изученных показателей самоочищения водоемов. Заметное увеличение процесса БПК отмечается лишь при концентрации а-НХ 2,5 мг/л (рис. 1). По-видимому, повышение потребления кислорода может быть связано со способностью а-НХ к медленному биохимическому окислению, что подтверждается наблюдениями за развитием сапрофитной микрофлоры. Наблюдения за ходом процессов минерализации органических веществ показали, что присутствие а-НХ в воде в концентрациях 2,5 и 12,5 мг/л тормозит процесс 'перехода аммонийного азота в азот нитратов по сравнению с контролем. Процесс задерживается на 5—10 суток. В тех же концентрациях а-НХ повышает окисляемость воды и снижает количество растворенного кислорода.

Следовательно, пороговая концентрация а-НХ по влиянию на общий санитарный режим водоемов находится на уровне 2,5 мг/л.

Согласно литературным данным, а-НХ обладает выраженным раздражающим действием (Herz; Baader; М. П. Слюсарь и соавторы, 1961). Установлено также, что этому веществу присуще значительное общетоксическое действие, проявляющееся в поражении системы крови, ряде общеобменных сдвигов и нарушении функции некоторых внутренних органов (М. П. Слюсарь и соавторы, 1964). Однако сведений о токсическом действии а-НХ при пероральном поступлении в организм теплокровных животных не имеется. В связи с этим мы изучали токсичность продукта в условиях острого, подострого и хронического опытов.

В опыте на 40 морских свинках (самцы) весом 280—300 г каждая были испытаны три дозы а-НХ: 0,25, 0,5 и 0,75 г/кг; его вводили животным через рот в виде водной взвеси. Оценку токсичности а-НХ произвели методом графического пробит-анализа по Литчфильду и Уилкок-сону. Среднесмертельная доза равна 0,4 (0,27—0,58) г/кг при Р = 0,05.

Опыты с ежедневным наращиванием количества а-НХ, вводимого белым крысам в виде вводной взвеси на 0,25 г/кг,, начиная с 0,75 г/кг, показали, что при дозе 1,75—2,00 г/кг погибало 44% животных. Стало быть,

ориентировочной среднесмертельной дозой а-НХ для белых крыс при таком введении его можно считать 2,00 г/кг. Среднесмертельная доза

а-НХ при введении его белым крысам в виде масляного раствора равна

0,19 (0,16—0,22) г/кг при Р = 0,05.

На патологоанатомическом вскрытии во всех случаях обнаружены выраженные изменения ряда внутренних органов. При гистологическом исследовании в желудке белых крыс отмечались язвы в слизистой оболочке, диффузное гнойное воспаление стенки, гиперкератоз и пролиферация многослойного плоского эпителия. В печени, почках, мозгу и миокарде найдены выраженные дистрофические изменения. Характерным являлось наличие в селезенке свободно лежащего пигмента гемосиде-

рина.

В подостром опыте на 30 белых крысах одного пола (самцы) и возраста были испытаны дозы а-НХ 0,1 и 0,2 г/кг. Полученные результаты экспериментальных исследований подвергались статистической обработке (Р. А. Фишер; И. А. Ойвин). Отмечено снижение веса животных при введении им дозы а-НХ 0,2 г/кг (Р<0,001). У животных, получавших а-НХ в дозе 0,1 г/кг, существенных изменений в весе не наблюдалось.

Изучение морфологии крови показало, что в течение периода затравки белых крыс а-НХ в дозе 0,2 г/кг произошли изменения в периферической крови (лейкоцитоз, сдвиг лейкоцитарной формулы влево, эози-нопения и моноцитопения). Количество эритроцитов в период затравки в обеих группах животных существенно не изменилось. Содержание гемоглобина при введении крысам а-НХ в дозе 0,2 г/кг достоверно снизилось к 10-м суткам, а 'при введении дозы 0,1 г/кг снижение наблюдалось на протяжении всего периода затравки

Фагоцитарная активность лейкоцитов изучалась по методике описанной в литературе (В. К. Берзинь и М. Я. Блумберг). Полученные результаты свидетельствуют, что у животных «обеих опытных групп на 2-е сутки достоверно увеличилось фагоцитарное число и индекс по сравнению с исходными 'показателями и данными контрольной группы. Однако в дальнейшем фагоцитарная активность лейкоцитов постепенно снизилась.

Со 2-х суток затравки в обеих группах животных выявлено статистически достоверное увеличение количества метгемоглобина в крови экспериментальных животных (рис. 2). Количество тромбоцитов в период опыта претерпело изменения. Ввиду большой вариабильности содержания тромбоцитов в крови животных мы, однако, не придавали решающего значения полученным отклонениям.

6

5

К *

«о

к> 3

2

1

0 12 3

5 7

Сутки

10 11

15

Рис. 1. Влияние а-НХ на динамику БПК-

1 — контроль; 2 — доза 0,1 мг/л: 3 — доз? 0,5 лг/л; 4 — доза 2,5 лг/л; 5 — доза 12,5 мг/л.

\

\

\

начало Восстановительный

за травна 1 период

-1---1---1-Г 1 I-1-1-'

О 10

20 30 Сутки.

ю го

Рис. 2. Динамика количества метгемоглобина у крыс, получавших а-НХ в подостром опыте.

/ — контроль; 2 — доза 200

3 — доза 100 мг\кг.

мг!кг,

Для изучения состояния антитоксической функции печени была использована проба Квика на синтез гиппуровой кислоты. Судя по полученным в опыте на белых крысах результатам, а-НХ в дозе 0,2 г/кг уже на 4-е сутки затравки вызывал снижение количества выводимой с мочой гиппуровой кислоты на 37,5% (Я<0,001) по сравнению с исходным уровнем. Статистическая обработка данных свидетельствует, что в дозе 0,1 г/кг снижение количества выводимой гиппуровой кислоты наблюдалось только с 20-х суток; в дальнейшем продолжалось ее снижение.

Морфологические сдвиги характеризовались появлением язв в различных отделах слизистой оболочки желудка, очаговыми некрозами слизистой оболочки и утолщением определенных слоев стенки желудка. Вместе с тем обнаружены выраженные атрофические процессы, преимущественно в тонком и частично толстом кишечнике, с поверхностным некрозом ворсин и лейкоцитарной инфильтрацией поверхностных слоев. Небезынтересно, что при введении дозы а-НХ 0,2 г/кг в 2 из 3 случаев в почках животных выявлено дистрофическое ожирение эпителия извитых канальцев.

Изучая в экспериментальных условиях токсическое действие а-НХ на теплокровный организм, мы ставили перед собой задачу определить

подпороговые концентрации этого вещества под влиянием хронической затравки. Максимально недействующую концентрацию а-НХ устанавливали на 2 видах животных: белых крысах и морских свинках. Испытывали 3 дозы: 0,004 и 0,04 и 0,4 мг/кг. Затравку производили водными растворами а-НХ 'на протяжении 6 месяцев.

Наблюдение за общим состоянием, (поведением и весом белых крыс и морских свинок в течение всего ^периода затравки (не выявило у них каких-либо заметных изменений /по сравнению с контрольными животными. Длительное воздействие различных доз а-НХ не привело к существенным изменениям морфологического состава периферической крови, содержания метгемогло-бина, антитоксической и протромбинообразова-тельной функций печени эксперимента л ыных животных. При введении а-НХ в дозе 0,4 мг/кг на 150-е и 180-е сутки хронического опыта у белых крыс отмечалось статистически достоверное повышение фагоцитарного числа, достигавшее 11,02 ±1,88 и 3,37 ±0,67, по сравнению с фагоцитарным числом контрольной

группы, соответственно

равным 4,05 ±1,24 и 1,69 ±0,32. У морских свинок при введении изучаемого вещества в дозе 0,4 мг/кг, начиная со 120-х суток периода затравки, снизились фагоцитарное число (2,04 0,06) и фагоцитарный индекс (42±1,12), тогда как

у контрольной группы они соответственно со-

ев

н

2

с

о

ее

о н

ев Н Л

Ч

го

О)

ей *

Н

о ю

ев

о

ОС

ев *

и о т

5 Н

О 5 Н

ев Н О

X

3

X

н о а

5

£

х

3 х н

3 с

о

О

С

>>

о

X

о 00

СО

ев X

ев и

а>

сз н

2 С

о

«о с; та

V

та к

н о

к «

>»

и

сс к

СО

т о

о

и о

К

2 а>

а

оэ

<и

О X •Л

4> Н

X

*

о

■=5 О С

о

X в

О

Ч

о

X *

н о ю

ев

00 сч

СО

см

см

а

сч

ОО

со

см

ОО

2

со

-а

н

а

о а.

о *

О

Д 2 3 р с а

^ о

та п 5

О у

X X

I

с*

СЯ

со

о

«и «и со

СС

стГо

СО

00 СГ> о

^ СО

о> о

о со о

^ а> о

оо ^г со о г- о ю о

V

— о

^ СЧ 00 о

со

00 о

V

ю

со со

сп о

^ ОО

СП о

СО

^ ОО

СП о

1

ОО 00

г- со

^ о

а>

ОО

00 о

о СЧ I аэ о

00 СО о

С"5 О

о оо

00 О

сч

00 сч —■

СО СП

г*

ю о

СП О ОО

ю сч со О

СО

ю о

ю о

со СО о

СО

о со ю о

СО

—« со

со О

00

со

со о

Си

со

00 СО

^ о

сч

СО О

СО О СЧ 00 ОО Г^ О

^ гч ^

ю о сч о

V

^ ^

СО МПО со О СО О

V

г- сч — О 00 сч о

^ л л ^

N0000

V

СП О — О О СО о

ю —соо

V

00 ^ 00

СО О

СЧ СП

СО о

ю

00 СП Т^ О

ю ю со о

05

со СП

ю о

О,

-С

из

о

о

СП

со о

о ю со о

X

<V

3

о

О.

с: X X

аз

со

сс

О) 2

ГГ

х

с;

го со

н

о

о

X

п-аз

X

со

о

о

ГГ

си н

а

С^з

н

и

о ч

си

а;

V

с

<V

сс у

(V

с

ставляли 2,4у ±0,10 и 50±2,88. Для фагоцитарного числа вероятность полученных изменений Р<0,01, для индекса — Р<0,02. В дальнейшем

к концу .периода затравок (на 180-е сутки) -наблюдалось повышение фагоцитарного числа.

Исследования активности сукциндегидрогеназы (по методу Тунбер-га) по окончании 6-месячной затравки показали, что а-НХ в дозе 0,4 мг/кг вызвал достоверное снижение ее в печени (Р<0,05) и почках (Р<0,01). Для определения функциональных изменений в центральной нервной системе под влиянием а-НХ мы применили двигательно-пище-вую методику изучения условнорефлекторной деятельности у белых крыс. Исследования вели по так называемой укороченной методике (А. А. Голубев; 3. Э. Григорьев). Затравку и выработку положительных рефлексов начинали одновременно. В качестве показателей состояния условнорефлекторной деятельности учитывали скорость появления и укрепления, латентные периоды, величины и процент наличия соответствующих условных реакций. Полученные результаты изучения условно-рефлекторной деятельности были обработаны методом вариационной статистики (В. Е. Миклашевский и В. Н. Тугаринова). Оказалось, что а-НХ в дозе 0,4 мг/кг вызывал отставание в выработке и закреплении условного положительного рефлекса на звонок (см. таблицу).

В дальнейшем при работе в динамическом стереотипе у животных, получавших а-НХ в дозе 0,4 мг/кг, наблюдалось ослабление раздражительного процесса, т. е. увеличение латентного периода положительных условных рефлексов и уменьшение силы двигательной реакции. Таким образом, результаты хронического опыта свидетельствуют о том, что а-НХ в малых дозах оказывает заметное влияние на функциональное состояние организма животных.

Японский ученый Та^гаша еще в 1940 г. пришел к выводу о наличии у хинона и а-НХ канцерогенного действия средней интенсивности. Вместе с тем Бака! и сотрудники опубликовали в 1955 г. работу об антиканцерогенном действии производных хинона. Авторы вводили мышам линейной породы подкожно ткань саркомы и наблюдали за ростом опухоли в течение 2 недель. Затем непосредственно в ткань опухоли вводили а-НХ и его производные в концентрациях 0,005, 0,01 и 0,05%. Эффективными в концентрации 0,05% оказались а-НХ и ряд его производных. Работами других японских авторов, в частности Ш']ак\ с сотрудниками (1956), также показано угнетающее действие на опухоль производных а-НХ. Ряд производных а-НХ испытывался ^против карциномы Эрлиха. В результате авторы заключили, что все моноэритионафтахиномы угнетающе действуют на злокачественную опухоль. Тем не менее в виду отсутствия четких методических подходов к выявлению канцерогенных свойств вредных веществ, поступающих со сточными водами в водоем, вопрос о канцерогенности а-НХ подлежит специальному изучению наряду с исследованием других аналогичных вредных веществ в воде.

Проведенное нами в заключение гистологическое изучение органов подопытных животных, получавших <х-НХ в дозе 0,004 мг/кг в течение 6 месяцев, не выявило у них каких-либо изменений внутренних органов; это вещество в дозах 0,04 и 0,4 мг/кг вызывало ряд морфологических изменений, которые сводились к явлениям катарального энтерита, атрофическим процессам в кишечнике, умеренной лейкоцитарной и лимфоцитарной инфильтрации стенки желудка. Следует подчеркнуть, что в органах животных, получавших а-НХ перорально на всех этапах опыта, не было обнаружено признаков малигнизации.

Выводы

%

1. Итак, а-НХ ухудшает органолептические свойства воды; его пороговая концентрация <по привкусу составляет 0,15 мг/л, по запаху-— 2,12 мг/л.

2. Это вещество в концентрации 2,5 мг/л нарушает биологические процессы самоочищения водоемов, увеличивая БПК.

3. При подостром отравлении а-НХ вызывает ряд функциональных и морфологических нарушений некоторых органов и систем; он обладает кумулятивными свойствами.

4. В хроническом санитарно-токсикологическом эксперименте максимально недействующей концентрацией а-НХ оказалась доза 0,004 мг/кг (0,08 мг/л), действующей — 0,4 мг/кг.

5. Сопоставление всех данных комплексных гигиенических исследований позволило установить, что лимитирующим показателем вредности является санитарно-токсикологический.

Можно рекомендовать предельно допустимую концентрацию а-НХ в водоемах на уровне 0,1 мг/л.

Берзинь В. Д., Блумберг М. Я. Ж. микробиол., 1958, № 1, стр. 124.— Голубев А. А. Тезисы докл. 5-й Ленинградск. конференции по вопросам промышленной токсикологии. Л., 1957, стр. 13.—Г р и г о р ь е в 3. Э. Фармакол. и токсикол., 1960, № 1, стр. 84.—Ой вин И. А. Пат. физиол., 1960, N° 4, стр. 76.—С л ю с а р ь М. П., Кир и чек Л. Т., Василенко Н. М. В кн.: Материалы научной сессии по токсикологии высокомолекулярных соединений. М.—Л., 1961, стр. 30.—С л ю с а р ь М. П., Василенко Н. М., Л а б у н с к и й В. В. В кн.: Материалы 2-й конференции по токсикологии и гигиены высокомолекулярных соединений и химического сырья, используемого для их синтеза. Л., 1964, стр. 53.—Ф и ш е р Р. А. Статистичекие методы для исследователей. М., 1958 —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._

Baader Е. W., Arch. Gewerbepath. Gewerbehyg., 1955, Bd. 13, S 419— Herz A Arch. exp. Path, u Pharmak., 1954, Bd. 221, S. 108.—L i t с h f i e 1 d J. Т., Wi Icexon F. J., J. Pharmacol, exp. Ther., 1949, v. 96, p. 99.—M i j a k i K., U g a m i S., T k e d a N

et al., Pharmacol. Bull., 1956, N 4, p. 417.—Sakai S., Minoda K-, Saito G. et al., Gann, 1955, v. 46, p. 59.

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS FOR SUBSTANTIATING THE HYGIENIC

STANDARDS OF a-NAPHTHACHINONE IN THE WATER BODIES

Yu. N. Talakin

Alfa -naphthachinone alters the organoleptic properties of water at a concentration of 0.15 mg/1 it imparts to it a specific taste. Chronic sanitary toxicological tests, carried out on albino rats and guinea pigs, showed that the alfa-naphthachinone at a dose of 0.004 mg/kg does not cause any changes in the conditioned reflexes, the morphological composition of the peripheral blood, the phagocytic activity of leucocytes, the prothrombin formation, the antitoxic function of the liver and the morphological structure of the internal organs. On the basis of these findings the author recommends the temporary maximum permissible concentration of alfa-naphtachinone in the water to comprise 0.1 mg/1 (according to the sanitary toxicologic index).

ЛИТЕРАТУРА

Поступила 29/1 1965 г.

2 Гигиена и санитария, № 1J