CC BY
5
УДК в14.7 2:[5 4в.175-323+5 4в.22вв325+5 46.131
Канд. мед. наук В. П. Мелехина
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Центральный институт усовершенствования врачей, Москва
На основании материалов ранее выполненных нами исследований (1966) были рекомендованы и приняты максимально разовые предельно допустимые концентрации в атмосфере населенных мест минеральных кислот и их смеси по иону водорода на уровне 0,006 мг/м3. Показано, что при кратковременном вдыхании малых концентраций серной, соляной и азотной кислот ответная реакция зависит от концентрации водородных ионов. Показателем этого явилось совпадение порогов раздражающего действия всех 3 кислот, а также их комбинаций по концентрации водородных ионов примерно на уровне 0,01 мг/м3 Н+. Аналогичные данные получены при изучении рефлекторного действия минеральных кислот с использованием метода адаптомет-рии и энцефалографии.
Было высказано предположение, что сильные минеральные кислоты в малых концентрациях теряют специфические свойства влияния их анионов, и ведущим в физиологическом эффекте является концентрация водородных ионов.
Из теории диссоциации известно, что чем более концентрирован раствор, тем меньший процент находящейся в нем кислоты (соли) распадается на ионы. И только в более разведенных растворах, например, с 0,05% и ниже,
Фактические концентрации минеральных кислот в период затравки
Группа животных Минеральные кислоты Концентрации
в мг/м• Н в мг/м* по молекуле
1-Я Соляная 0,0188±0,010 0,685
2-Я Серная 0,0160±0,0004 0,784
3-Я Азотная 0,0170±0,0005 1,071
4-я Сумма минеральных кислот Сумма 0,0171 ±0,0004
в долях по 13 от 1—3-й В том числе:
группы соляная кислота 0,0052 0,19
азотная > 0,0057 0,36
серная » 0,0062 0,30
5-я Сумма минеральных кислот Сумма 0,00542±0,00021
в долях по 13 от 4-й груп- В том числе:
пы соляная кислота 0,0021 0,08
азотная » 0,00197 0,12
серная » 0,00135 0,07
6-я Контроль
как считают, все или почти все молекулы распадаются. Другими словами, только в таких растворах количество ионов будет пропорционально количеству всего растворенного вещества (К. Спиро). В связи с изложенным мы полагали, что концентрация минеральных кислот порядка десятых долей миллиграмма в 1 м3 при соприкосновении со слизистыми оболочками верхних дыхательный путей полностью диссоциируют в тканевых жидкостях на водородный ион —Н+ и анион соответствующей кислоты.
Для проверки гипотезы, что при влиянии на организм малых концентраций сильных минеральных кислот основное значение имеет концентра-
цня водородных ионов, мы изучили их длительное резорбтивное действие . Был поставлен эксперимент на белых крысах с экспозицией в течение 84 суток. Для опыта использовано 6 групп животных, которых подвергали воздействию концентраций кислот, представленных в таблице.
Для суждения о действии концентраций минеральных кислот на животных выбраны следующие тесты: поведение и вес животных, соотношение хронаксии мышц-антагонистов, уровень холинэстеразы цельной крови, содержание ЭН-групп крови и 17-кетостероидов в моче, рН мочи, количество метгемоглобина в крови (3—6-я группы), уровень хлоридов в моче (1-я, 4—6-я группы), уровень сульфатов в моче (2-я, 4—6-я группы), содержание
г<-
/ яо
Рис. 1. Динамика измерения коэффи- у" циента отношении произведений peo-баз на хронаксию мышц-антагонистов '¿О у животных.
Дни исследований: аг — период затравки; бв — период голодания: / — 1-я группа; 0.80 2 — 2-я группа; 3 — 3-я группа; 4 — 4-я QSO группа; S — 5-я группа; 6 — контрольная группа.
аскорбиновой кислоты в печени, селезенке, надпочечниках и головном мозге, а также патогистологические изменения во внутренних органах после окончания затравки. На 3-м месяце затравки животных была задана функциональная нагрузка в виде частичного голодания в течение 10 дней. Все результаты исследований обработаны статистически.
В ходе затравки все животные были здоровы, активны, прибавляли в весе. Однако у крыс 1—4-й групп в период голодания выявилась значительно большая потеря в весе, чем в 5-й и 6-й (контрольной) группах. При этом статистически достоверные изменения * установлены в 1-й группе
(99%).
У крыс 1—4-й групп, подвергавшихся воздействию минеральных кислот в концентрациях от 0,0160 до 0,0188 мг/м* Н+, наблюдалось изменение правильного соотношения произведений реобаз на хронаксию разгибателей и сгибателей (рис. 1). Так, у крыс 1-й группы выявлены достоверные изменения уже с 6-й недели затравки (0,90), у животных 2—4-й групп они появились после 7-й недели затравки (0,689, 0,719 и 0,849). В 5-й группе, подвергавшейся воздействию суммы кислот в концентрации 0,0054±0,0002 мг!мь Ь Н+, а также в 6-й (контрольной) группе соотношение произведений хронак-
сии сгибателей и разгибателей в ходе всего эксперимента было нормальным. По окончании затравки правильное соотношение хронаксии у крыс 1—2-й групп восстановилось через неделю, у крыс 3-й группы — через 10 дней; в 4-й группе коэффициент соотношения остался несколько ниже 1.
Динамика активности холинэстеразы цельной крови определялась по методу Дж. Флейшер и Е. Поуле в модификации Н. Н. Пушкиной и Н. В. Климкиной. Взаимодействие ацетилхолина и холинэстеразы крови осуществлялось in vitro в течение 40 мин. при 20—22°; фотоколориметрическое сравнение проводилось на ФЭК-М. Результаты исследования показаны на рис. 2. Данные контрольной группы для наглядности приняты за t 100%. Статистически достоверные изменения выявлялись, когда содержа-
ние холинэстеразы снижалось более чем на 20%. Так, у крыс 3-й и 4-й групп
6 S
i g I
§ÍS0
|f <Я7 70
<t
6 s 4 Uf
——^ Y^-Ч* з — —i- i i . r-5 <»/
Рис. 2. Изменение активности холинэстеразы у животных в процессе хронического эксперимента. Обозначения те же, что на рис. 1.
/2-5 28-5 /3-6 23-6 /3-7 23 7 /2-8 26-8 31-8
Рис. 3. Изменение содержания БН-групп в цельной крови в процессе хронического эксперимента. Обозначения те же, что на рис. 1.
на 12-й день затравки зафиксировано достоверное снижение этого показателя; в 2 последующих определениях оно не выявилось. Стойкое снижение холинэстеразы у животных 1—4-й групп определено с 40-го дня экспозиции.
Статистическая достоверность данных составляла 95—99%. При экспериментальном голодании животных не выявлено дополнительных сдвигов в медиаторной системе ацетилхолин — холинэстераза. На 7-й день восстановительного периода активность холинэстеразы нормализовалась. Следует указать, что у крыс 1, 3 и 4-й групп такая тенденция наблюдалась к концу затравки. У животных 5-й группы достоверных изменений активности холинэстеразы по сравнению с контрольной группой не оказалось.
Влияние малых концентраций минеральных кислот на способность печени выполнять белковообразующую функцию мы изучали, наблюдая за содержанием БН-групп в крови. Последние определяли спектрофотометри-
ческим методом (X. М. Ру-и б 6 г * бина и Л. И. Романчук) на
спектрофотометре СФ-4 при 255 ммк. Полученные данные представлены на рис. 3. На 3-й день эксперимента установлено достоверное снижение уровня БН-групп у крыс 2-й и 4-й групп. Подобная тенденция выявлена и у крыс 3-й группы. Весь остальной период затравки содержание БН-групп крови подопытных животных не имело существенного отличия от контроля. Только после экспериментального голодания обнаружилось значительное снижение уровня ЭН-групп крови у крыс 1—4-й групп. Это наблюдалось и на 8-й день восстановительного периода. Содержание БН-групп крови нормализовалось на 13-й день. У животных 5-й группы оно существенно не отличалось от контроля.
Для изучения влияния вредных веществ в условиях их хронического воздействия на состояние системы гипофиз — кора надпочечников в гигиенических исследованиях широко применяется определение 17-кетостероидов в моче. Количественное определение 17-кетостероидов мы проводили по методу С. М. Уваровской, фотометрирование осуществляли на ФЭК-М. Количество 17-кетостероидов пересчитывали на 100 г веса животных. В период затравки статистически достоверно повысилось содержание 17-кетостероидов в моче животных 1—4-й групп (особенно в первой половине эксперимента). У животных 5-й группы отмечалось некоторое, но не достоверное увеличение количества 17-кетостероидов в моче. Кислотность мочи (рН) колебалась в пределах 6—7 у животных всех групп.
Для оценки влияния соляной кислоты мы наблюдали у животных 1-й, 4—5-й групп за выведением хлоридов с мочой (по методу Фольгардта). Статистически достоверных изменений при этом не обнаружено. В отношении влияния аэрозоля серной кислоты во 2-й, 4 и 5-й группах был использован тест определения сульфатов в моче (по Фиске). Полученные данные указывают на выведение с мочой животных 2-й группы повышенного количества сульфатов как общей, так и свободной и связанной серной кислоты (соответственно на 156,94, 157,3 и 155%) по сравнению с фоном. Выведение сульфатов в 4—5-й группах, как и в контроле, не имело существенных колебаний.
Для оценки специфического действия азотной кислоты на животных 3—5-й групп мы определяли содержание метгемоглобина в крови методом ЕуеПпу и Ме11оу. Оно не имело существенных различий по сравнению с контролем.
Содержание аскорбиновой кислоты определяли в конце затравки и через 15 дней восстановительного периода; обнаружено существенное сни-
жение его в селезенке и головном мозге, а также в печени и надпочечниках, хотя и менее выраженное. Через 15 дней после окончания затравки количество аскорбиновой кислоты в головном мозге почти достигло уровня контрольной группы. В селезенке, печени и надпочечниках оно компенсаторно увеличилось.
После затравки отмечены воспалительные изменения в структурных элементах ткани легких — катаральный бронхит, перибронхит и очаговая межуточная пневмония, а также периваскулит. Патогистологические изменения у животных 1—4-й групп оказались однотипными. Поражения ткани легких не сводились только к воспалению: дояольно часто обнаруживались эмфизема и ателектаз легких. Необходимо отметить, что клеточно-слизистые массы в просвете бронхов и на поверхности их эпителия содержали повышенное количество нейтральных и кислых мукополисахаридов.
Одновременно с этими изменениями наблюдалось разрастание коллаге-новых волокон (фиброз) с их фибриноидным набуханием. Следует указать, что при воздействии суммы кислот на животных 4-й группы морфологические изменения ткани легких у них были однотипными как и при изолированном воздействии минеральных кислот. В ткани печени выявлена очаговая дистрофия. В почках межкапиллярная соединительная ткань содержала повышенное количество кислых и нейтральных мукополисахаридов. После восстановительного периода изменения в ткани легких, сердце, печени, почках и селезенке были выражены значительно слабее, чем непосредственно после затравки. В 5-й группе морфологические изменения во внутренних органах животных не обнаружены 1.
Выводы
1. Действующим началом и при резорбтивном действии является концентрация водородных ионов, а не анионы кислот. Это подтверждается тем, что концентрация водородных ионов 0,02 мг/м3 вызывает однотипные сдвиги в организме независимо от того, взята ли для эксперимента отдельная кислота или сумма кислот.
2. Это позволяет осуществлять санитарный надзор за степенью загрязнения атмосферного воздуха минеральными кислотами, исходя лишь из концентрации водородных ионов.
3. Подтверждается гипотеза, что действие малых концентраций минеральных кислот как при кратковременном, так и при длительном вдыхании обусловлено концентрацией водородных ионов.
ЛИТЕРАТУРА. МелехинаВ. П. В кн.: Биологическое действие и гигиеническое значение атмосферных загрязнений. М., 1966, с. 133. — Пушкина Н. Н. Биохимические методы исследования. М., 1963, с. 202. — Рубина X. М., Роман-ч у к Л. А. Вопр. мед. химии, 1961, т. 7, в. 6.— С п и р о К. Успехи экспер. биол., 1924, т. 3, в. 1—2, с. 3. —Уваровская О. М. Пробл. эндокринол., 1956, № 3, с. 110. — Е v е I i п у К. A., Me I I о у N.. J. biol. Chem., 1938, v. 126, p. 655.
Поступила 24/111 1972 r.
HYGIENIC ASSESSMENT OF THE HYDROGEN ION CONTENT IN THE
ATMOSPHERE
V. P. Melekhina
The investigations performed showed that long-term inhalation of certain mineral acids at their joint concentration of 0.0160 to 0.0188 mg/m3 of H+ produced in animals similar shifts in a series of tests used. A concentration of 0.0054 mg/m' of H+ had no effect on animal's body. In case of resorptive action the main effect was due to the concentration of hydrogen ions and not to the anions of corresponding acids.
1 Работа выполнена старшим научным сотрудником кафедры коммунальной гигиены
Центрального института усовершенствования врачей А. Г. Ханиным.
