CC BY
7
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ К НОРМИРОВАНИЮ ЦИАНИДОВ И РТУТИ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ
В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
В. Г. Лаппо
Из Московского научно-исследовательского института санитарии и гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана Министерства здравоохранения РСФСР
Задачей нашей работы явилось получение экспериментальных материалов для нормирования цианидов и ртути при их совместном присутствии в водоемах. Выбор этих веществ определялся прежде всего запросами санитарной практики, так как цианиды и ртуть одновременно содержатся в сточных водах различных промышленных предприятий. Вместе с тем нам представлялось важным на примере одних из наиболее токсических промышленных ядов, лимитирующихся по токсикологическому показателю, попытаться изучить некоторые закономерности их комбинированного действия.
Принципы гигиенического нормирования вредных веществ в водоемах в условиях комбинированного действия были сформулированы проф. С. Н. Черкинским (1957). В основу нормирования комплекса веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности рекомендовано положить один из следующих принципов: а) величина предельно допустимой концентрации каждого вещества, входящего в комплекс, должна быть уменьшена во столько раз, сколько веществ предполагается к спуску или содержится в воде водоемов; б) сумма концентраций всех веществ, выраженных в процентах от соответствующих предельно допустимых концентраций для каждого вещества в отдельности, не должна превышать 100; в) необходимы дальнейшие исследования, особенно в отношении вредных веществ, характеризующихся санитарно-токсикологическим показателем вредности.
Указанные положения получили подтверждение при изучении комбинированного действия веществ, лимитирующихся по влиянию на санитарный режим водоема (С. А. Фридлянд), и по органолептическому показателю (С. Д. Замыслова, А. И. Купер, М. Н. Рублева, Р.Д.Смирнова). В нашей работе была поставлена задача установить, в какой мере указанные рекомендации могут быть распространены на вешест-, ства, лимитируемые по санитарно-токсикологическому признаку вредности. Выбор методик и доз данных веществ был сделан с учетом работ по установлению предельно допустимых концентраций цианидов (Р. Д. Смирнова) и ртути (Н. К- Юндзель) при их раздельном действии. Все дозы и концентрации даны в расчете на цианиды и ртуть.
Из литературы известно, что пороговой концентрацией цианидов по привкусу является 0,5 мг/л, а солей ртути — 1 мг/л. Наши наблюдения проводились со следующими концентрациями цианидов и ртути: цианистый калий — 0,5 мг/л, сулема — 1 мг/л, комплекс цианистого калия и сулемы — 0,5 и 1 мг/л, комплекс цианистого калия — 0,25 мг/л и сулемы — 0,5 мг/л (т. е. по половине пороговых концентраций), считая по ионам циана и ртути.
Как показали результаты исследования, цианиды и ртуть в изученных концентрациях при совместном присутствии не ухудшали органо-лептических свойств воды по сравнению с раздельным их действием в тех же концентрациях.
Возможное воздействие цианидов и сулемы на общий санитарный режим водоемов определялось в лабораторных условиях. В ходе исследований проводили наблюдения за динамикой процессов минерализации органических веществ по величине биохимического потребления
кислорода, за развитием процессов аммонификации и нитрификации, за кислородным режимом и развитием сапрофитной микрофлоры.
Динамику ВПК. определяли обычным способом через 1—3—4—5— 6—8 суток. Всего было проведено 3 опыта. Приводим результаты опыта № 1 (табл. 1).
Таблица 1
Влияние комбинированного действия цианидов и ртути на БПК
Концентрация БПК (в мг/л)
I сутки 3 суток 4 суток 5 суток 6 суток 8 суток
Контроль............ 1,98 4,28 4,78 5,11 5,39 5,78
0,1 мг/л цианидов ....... 1,93 4,28 4,75 5,01 5,30 5,74
0,005 мг/л ртути ...... 1,73 3,62 4,18 4,9 4,05 5,69
0,1 мг/л цианидов и 0,005 мг/л
ртути ............. 1,49 3,67 4,20 4,79 4,97 5,61
0,05 мг/л цианидов и 0,002 мг/л
ртути .............. 1,85 4,22 4,75 5.09 5,37 5,76
Из табл. 1 видно, что было изучено раздельное действие цианидов (0,1 мг/л) и ртути (0,005 мг/л) в предельно допустимых концентрациях, действие комплекса этих веществ, взятых в предельно допустимых концентрациях и по половине предельно допустимых концентраций каждого вещества. Опыты показали, что комплекс указанных вредных веществ в предельно допустимых концентрациях тормозил биохимическое потребление кислорода в первый день исследования на 25%- Цианиды (0,1 мг/л) и ртуть (0,005 мг/л), действуя раздельно, а также в комплексе по половине предельно допустимых концентраций, не изменяют течения биохимических процессов окисления. Комплекс цианидов и ртути в предельно допустимых концентрациях тормозил ВПК на 10—18% в первый день опыта.
Как показали проведенные нами опыты, комплекс цианидов и ртути в испытанных концентрациях не тормозит процесса аммонификации. Однако цианиды (0,1 мг/л) и комплекс цианидов и ртути в предельно допустимых концентрациях в известной мере тормозят образование нитритов и нитратов.
Параллельно с исследованием процессов минерализации liaMii проводились наблюдения за влиянием цианидов и ртути на жизнедеятельность бактерий. Данные бактериологического анализа (общий счет на мясо-пептонном агаре) показали, что цианиды в концентрации 0,1 мг/л и комплекс цианидов и ртути, даже взятых в предельно допустимых концентрациях, очень незначительно влияют на развитие бактериальной микрофлоры.
Кроме того, было показано, что комплекс цианидов и ртути, взятых по половине предельно допустимых концентраций, не тормозит БПК и процессы нитрификации.
Экспериментально-токсикологические исследования комбинированного действия цианидов и солей ртути были проведены следующим образом.
В острых опытах на белых мышах изучалось комбинированное действие цианидов и ртути, взятых в минимально смертельных дозах. При введении одного цианистого калия в минимально смертельной дозе (3,2—3,4 мг/кг) из 30 животных погибло 4. Гибель их наступила в первые часы после введения яда. При введении сулемы в минимально смертельной дозе (30—35 мг/кг) из 20 мышей погибло 3. Гибель их наступила на 3—5-й день после однократного введения сулемы. При ком-
бинированном действии цианидов и ртути в указанных дозах из 30 подопытных животных погибло 9, причем 4 мыши погибли в первые часы после введения ядов, а 5 животных — на 3—5-е сутки. Следовательно, в данных опытах отмечается простое суммирование действия изучаемых веществ.
В следующей группе острых опытов изучалось действие комплекса цианистого калия (0,125 мг/кг) и сулемы (1 мг/кг), взятых в подпоро-говых дозах по потреблению белыми мышами кислорода, определяемого при помощи прибора Миропольского. Результаты этих опытов показали, что цианиды и ртуть при комбинированном действии в подпоро-говых дозах в острых опытах не оказывают влияния на потребление кислорода.
В первой серии хронических опытов на 19 белых крысах в течение 5 месяцев изучалось комбинированное действие цианистого калия (0,25 мг/кг) и сулемы (0,05 мг/кг) в действующих дозах и в дозах, находящихся на уровне предельно допустимых концентраций (цианиды — 0,005 мг/кг и удвоенная предельно допустимая концентрация ртути — 0,0005 мг/кг). Доза ртути, соответствующая удвоенной предельно допустимой концентрации, была исследована нами в хронических опытах по следующим соображениям.
В 1954 г. Главная государственная санитарная инспекция приняла в качестве предельно допустимой концентрации ртути 0,005 мг/л. Однако эта концентрация не была научно обоснована необходимым комплексом экспериментальных исследований. В 1955 г. Н. К. Юндзель в опытах по изучению влияния ртути на органолептические свойства воды, на общий санитарный режим водоемов и в санитарно-токсикологическом эксперименте обосновала предельно допустимую концентрацию указанного вещества. Ею было показано, что ртуть в дозе 0,0005 мг/кг, соответствующая увеличенной в 2 раза против существующей предельно допустимой концентрации (0,005 мг/л), в хронических опытах не вызывала функциональных и морфологических изменений у подопытных животных, т. е. оказалась подпороговой дозой. Однако в целях большей санитарной надежности было решено оставить существующую предельно допустимую концентрацию ртути 0,005 мг/л-
Для изучения комбинированного действия цианидов и ртути в наших опытах в качестве подпороговой дозы ртути была взята доза 0,0005 мг/кг, поскольку она уже изучалась в хронических санитарно-токсикологических опытах. Разумеется, учитывалось, что это не только не должно было повлиять на общий характер выводов проведенных исследований, но, наоборот, придает выводам еще большую достоверность. Для сравнения изучалось раздельное действие цианистого калия в дозе 0,25 мг/кг, и сулемы в дозе — 0,05 мг/кг.
Для оценки токсического действия ядов в первой серии опытов регистрировали следующие показатели: общее состояние и изменение веса тела животных, количество эритроцитов и процентное содержание гемоглобина, уровень потребления кислорода (при помощи прибора Миропольского), каталазу крови (по методу Баха и Зубковой), количество ретикулоцитов в периферической крови.
Результаты опытов оказались следующими. Общее состояние подопытных животных, получавших одновременно ртуть (0,0005 мг/кг) и цианиды (0,005 мг/кг) в дозах, находящихся на уровне предельно допустимых концентраций, не изменилось. У животных, получавших указанные вещества в действующих дозах, через 2—3 недели после начала опыта отмечались двигательное беспокойство, агрессивность. Через 4—5 недель описанные явления постепенно исчезли и далее пе повторялись. Вес тела всех подопытных животных постепенно нарастал, находясь в пределах соответствующих изменений контрольных животных. Результаты исследования далее показали, что количество эритроцитов
и процентное содержание гемоглобина у всех подопытных животных находилось в тех же пределах, что и у контрольных. То же самое отмечалось и с потреблением кислорода.
Как показали исследования, на 3-м месяце опытов отмечалось угнетение активности каталазы у половины подопытных животных, получивших комплекс цианистого калия и сулемы, а также эти вещества раздельно в действующих дозах. Однако разницы в действии при раздельном и совместном введении данных веществ не наблюдалось.
Данные об изменении количества ретикулоцитов крови представлены в табл. 2.
Таблица 2
Изменение количества ретикулоцитов крови на 1 ООО эритроцитов у подопытных животных под влиянием хронического воздействия цианидов и ртути
Концентрация Время наблюдения
до опыта во время опыта
апрель июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь
0,25 мг/кг циа-нидов-1- 0,05 мг/кг ртути 12 11 11 8 12 14 10 13 13 11 11 13 12 16 16 12 23 30 18 26 38 43 40 36 18 17 19 22
0,005 мг/кг циа- 11 14 12 17 18 20 15
нидов 9 11 10 15 14 22 15
0,0005 мг/кг 9 11 11 18 18 23 18
ртути 13 10 15 14 И 21 16
8 6 10 13 16 27 20
15 14 10 13 21 37 17
0,05 мг/кг ртути 17 11 16 12 22 30 18
и 12 12 14 22 27 19
0,25 мг/кг циа- 15 15 12 12 20 26 15
нидов 10 11 12 10 21 16 12
9 9 9 12 27 25 15
9 8 13 13 33 28 16
Контроль 14 15 14 11 12 13 11 16 10 16 20 12 18 16 17 18 22 19 17 16 17
Из табл. 2 видно, что количество ретикулоцитов у животных, получавших одновременно цианистый калий в дозе 0,005 мг/кг и сулему в дозе — 0,0005 мг/кг, за весь период опыта колебалось в тех же границах, как и у контрольных животных. У остальных животных, которым вводили вещества в действующих дозах, с 3—4-го месяца отмечается увеличение количества ретикулоцитов. При этом комплекс цианидов и ртути вызвал большее увеличение числа ретикулоцитов, чем это имело место при раздельном действии этих веществ.
По окончании хронических опытов органы забитых животных подверглись гистологическому исследованию (А. А. Пинус). Комплекс цианидов и ртути в дозах, находящихся на уровне предельно допустимых концентраций, не вызвал изменений в органах и тканях подопытных животных. Большие дозы этих веществ при комбинированном действии
вызывали более значительные изменения в органах, и тканях, чем при раздельном действии.
Во второй серии хронических опытов изучали влияние совместного действия цианидов и ртути на условнорефлекторную деятельность 10 белых крыс по методике Л. И. Котляревского.
Все животные были разбиты на три группы. Животные 1-й группы получали цианистый калий (0,005 мг/кг) и сулему (0,0005 мг/кг); животным 2-й группы вводили 0,25 мг/кг цианистого калия и 0,05 мг/кг сулемы; животные 3-й группы являлись контролем. Указанные вещества вводили подопытным животным через рот в течение 6 месяцев.
Проведенные исследования показали, что цианиды в дозе 0,25 мг/кг и ртуть в дозе 0,05 мг/кг вызывают при совместном действии значительные изменения со стороны условнорефлекторной деятельности подопытных животных. чЭти изменения протекают волнообразно. Так, у большинства крыс в начале опытов (на 2-м месяце введения ядов) условнорефлекторная деятельность усилилась, а далее наступило резкое угнетение условных рефлексов (табл. 3). У всех животных этой группы отмечались случаи выпадения условных рефлексов. Были зарегистрированы в большом количестве фазовые явления: уравнительная, парадоксальная, ультрапарадоксальная фазы (табл. 4). До появления резкого угнетения положительных условных рефлексов у ПО-
зе о
о а. х х х о £ о
X
к 2
В
х Я
о ч о
се ч
х
£
а
о. ч
п
св К о. £
а о
"8 = Зё
ж
ж
яг х
II -и
се Ь х и а
Ш о? 2 « 1 ч ■е-
и о.
ч
и >»
« о
X
о.
3
X X
з-
X
4 «
а
и X
X свет о — Ш
2 о ТГ 1 II о" 1 1 1
1 " 1 1 1 со г-
■ ю X о а ГО со 1 1 1 о* 1 о о 1 1
£ сч со со о еч — оо
ю 1 § и СО 1 СО СО _ 1 _ _ _ _
с о со — о СО СО (--со
X * £ э-X X о в со сч 1 со со о 1 оо о о
свет | Ю СЧ ОТ о сч сч сч —
а (М 1 СЧ СЧ _ 1-- --
Ь* о X
СЧ СО 00 со со 00
О) с о X о а СО —' 1 — — о 1 оо" о о
"х" СО § и •ч-со со оо оо сч тс ю —
X * СЧО-- _ 1-- —■ —
и ш А <5 X X «0 звонок ^ оо те о Г- ^ <-- о" 1 оо" N Г- о"о"
X ¥ о я свет ОО ОО —• — со -Ч" со сч
ГЗ О. ** т X сч сч сч сч _ _ _ _ _ _
сх о к 00 со со со 00 00 от г— оо Ь-
2 \о со о с в о в со — —1 — —• о о о о оо
и X свет МСОЙ ю ю сч — со со
*г 2 X л с; X — сч сч сч —1 _ _ —. — —
к — от со г— 00 00 00 00 —
сз X к о со т _ _ _ _ о о о о _ о
§ свет — ОТ СО Ю 00 сч
X о. й) с ' ' —' ' ' ■ • _ _ _ _ —' —'
X 00 О О оо от со СЧ ОО
р X £ о О со я о — — о о о о о _ о
свет 00 о — о о •ч* Ю 00 со со
со ч — — — — СЧ _ _ _ сч —'
2 X от — от ь- _ 00 от о -ч- оо
X гг со О т X о — о о — о о — — о
I свет о -Ч" —■ о — СО СЧ
СЧ _ _ _ сч — — — —* —4
н — о о с- от г-- от от СЧ 00
с о ю о СО X --, _ О оооо — о
о « свет Ч О!^ Ч1 00 СО о со — от
СЧ —. — — _ — СЧ — сч —
звонок сч — — о о от от -ч- от
_____ — ООО — о
= о *р 28 со оо еч о С- О СО 1-- _ со
к а I г г о 0,25 мг/кг цианидов +0,05 мг/кг ртути 0,005 мг/кг цианидов-^ 0,0005 мг/кг ртути Контроль
Таблица 4
Изменение силовых отношений положительных условных рефлексов под влиянием комбинированного действия цианидов и ртути у белых крыс в хронических опытах
Концентрация
№ животного
Нарушение силовых отношений (в процентах) в общему числу опытов
уравни- парадок- ультрапа-
тельная сальная радоксаль- всего
фаза фаза ная фаза
0,25 мг/кг цианидов+0,05 мг/кг ртути
6 6,2 26,2 1,2
8 8,7 15 2,5
12 15 38,7 6,2
19 6,2 27,5 12,5
33,6 26,2 59,9 46,2
7 2,5 12,5 15
0,005 мг/кг цианидов+0,0005 мг/кг 10 8,7 11,2 — 19,9
ртути 13 3,7 12,5 — 16,2
17 3,7 10 — 13,7
Контроль 11 7,5 17,5 25
16 5 15 — 20
ловины крыс увеличилось количество расторможенных дифференциро-вок (табл. 5). Появилось выраженное последовательное торможение. Снизилась величина натурального условного рефлекса.
Условнорефлекторная деятельность животных, получавших комплекс цианидов и ртути в дозах, находящихся на уровне предельно допустимых концентраций, в течение всего периода опытов не отличалась
от деятельности контрольных животных. Положительные условные рефлексы в течение всех исследований не изменялись, а к концу опытов условнорефлекторная деятельность несколько улучшилась, как и у контрольных животных (см. табл. 3.). Число нарушений силовых отношений у животных этой группы находилось в тех же пределах, что и у контрольных. Дифференциров-ка у части животных не изменилась, а у части животных укрепилась. Не было зарегистрировано развития последовательного торможения.
Обобщая данные о хроническом воздействии комплекса цианидов и ртути на организм теплокровных животных, можно отметить следующее. Цианиды и ртуть в действующих дозах вызывают нарушения со стороны изученных функций, а также гистологические изменения в органах и тканях. Комплекс цианидов и ртути в дозах, находящихся на уровне предельно допустимых концентраций, не вызывает каких-либо функциональных и морфологических изменений в организме подопытных животных.
Таблица 5
Количество расторможенных дифференцировок у подопытных животных в период хронических опытов
Концентрация № животного Процент расторможенных дифференцировок
ДО опыта во время опыта
0,25 мг/кг цианидов+ 0,05 мг/кг ртути 6 8 12 19 80 10 40 30 48 12 54 65
0,005 мг/кг цианидов+ ^ 0,0005 мг/кг ртути 7 10 13 17 70 80 50 60 72 38 48 53
Контроль 11 16 50 30 45 44
Выводы
1. Цианиды (0,5 мг/л) и ртуть (1 мг/л) в пороговых концентрациях при совместном присутствии не ухудшают органолептических (по привкусу) свойств воды.
2. Комплекс цианидов и ртути в предельно допустимых концентрациях незначительно тормозит в первые сутки действия биохимические процессы окисления и задерживает процессы нитрификации.
3. Комплекс цианидов — 0,05 мг/л и ртути — 0,002 мг/л, т. е. взятых по половине предельно допустимых концентраций от каждого вещества, не тормозит ВПК и процессов нитрификации.
4. В острых опытах на животных при комбинированном действии цианидов и ртути в минимально смертельных дозах наблюдается простое суммирование действия указанных веществ.
5. В острых опытах при совместном действии цианидов и ртути в подпороговых дозах (по потреблению животными кислорода) не наблюдается усиления токсического эффекта.
6. В хронических опытах комплекс цианидов и ртути в действующих дозах оказывает более выраженное, чем при раздельном введении ядов, действие в отношении изменения количества ретикулоцитов. Это свидетельствует о суммировании действия данных веществ.
7. Комплекс цианидов и ртути в дозах, находящихся на уровне предельно допустимых концентраций, не оказывает влияния на условно-рефлекторную Деятельность, и другие функции организма, изучавшиеся в хронических опытах, а также не вызывает морфологических изменений в органах и тканях подопытных животных.
8. Проведенные исследования показывают, что принцип простого суммирования при комбинированном действии нескольких вредных веществ, предложенный С. Н. Черкинским в качестве основного методического приема при гигиеническом нормировании их в водоемах, распространяется на цианиды и ртуть, лимитируемые по токсикологическому признаку вредности.
ЛИТЕРАТУРА
Замыслова С. Д. Информ. бюлл. Московск. научно-исслед. ин-та санитарии и гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана. 1957, № 12, стр. 30. — Фридлянд С. А., Рублева М. Н. Гиг. и сан., 1958, № 11, стр. 12. — Черкинский С. Н. Гиг. и сан., 1957, № 8, стр. 3.
Поступила 26/V 1960 г
EXPERIMENTAL DATA FOR DETERMINING MAXIMAL PERMISSIBLE CONCENTRATIONS OF CYANIDES AND MERCURY WITH THEIR CONCURRENT PRESENCE IN WATER RESERVOIRS
V. G. Lappo
The work was aimed at studying the combined action of cyanides and mercury on the organoleptic properties of water, on the processes of selfpurification in water basins and on the warm-blooded animals. The results obtained indicate that concurrent presence of cyanides and mercury in amounts corresponding or even exceeding the maximum permissible concentrations did not deteriorate the organoleptic properties of wa ter (taste) nor produce any considerable effect on the general sanitary condition of the water basin. Besides, it has been determined that the complex of the substances under investigation, when present in water in concentration amounting to one half or the full value of the maximum permissible figures did not cause any unfavorable functional disturbances in the experimental animals.
The experimental data obtained confirms the accuracy of the method proposed by professor S. N. Cherkinsky for determining the maximum permissible concentration of harmful substances in water basin under condition of their combined action.
•b
2 Гигиена и санитария. № 12
