CC BY
9
УДК 614.777:¿628.112.551.49.08.678
Н. В. Климкина. Р. С. Ехина, А. В. Тулакин, Т. А. Кочеткова, А. М. Коломиец, А. В. Панков
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ВОЗМОЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ ф
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАЗВЕДОЧНО-БУРОВЫХ РАБОТ
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана; Производственное геологическое объединение «Центргеология» Министерства геологин РСФСР
Согласно гигиеническим требованиям к качеству питьевых вод, наиболее надежными в эпидемиологическом отношении являются подземные воды, которые определены ГОСТом 17.1.3.77 «Правила выбора и оценка качества источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения» в качестве предпочтительных Поэтому одной из главных задач геологоразведчиков является изыскание источников подземного водоснабжения для городов, населенных пунктов, объектов народного хозяйства страны.
Поиски и разведка источников подземных вод требуют выполнения большого комплекса геологоразведочных работ, среди которых важное место занимает бурение гидрогеологических скважин. Именно буровые работы во многом определяют стоимость, сроки и качество разведки месторождений. В связи с этим разработка рациональной технологии бурения гидрогеологических скважин с использованием безглинистых промывочных жидкостей является весьма актуальной задачей.
Значение эффективных технологических решений по вскрытию и освоению водоносных пластов особенно велико для тех районов, где основными источниками подземных вод служат песчаные водоносные горизонты.
До недавнего времени среди способов бурения скважин на воду превалировал вращательный способ бурения с промывкой глинистыми растворами. Обеспечивая весьма высокие показатели, он в то же время существенно искажал истинные параметры водоносного горизонта.
За последние годы научными и производственными организациями разработан ряд новых рациональных технологических вариантов вскрытия и освоения водоносных горизонтов в рыхлых неустойчивых породах, среди которых важное место принадлежит вскрытию таких горизонтов с промывкой полимерными безглинистыми растворами, в частности водогипановыми растворами (ВГР). Этот способ теоретически обоснован, разработан и широко апробирован в производственном геологическом объединении «Центргеология».
В настоящее время вскрытие и освоение песчаных водоносных горизонтов с использованием ВГР широко внедрено в ряде организаций Министерства геологии РСФСР, а также в организациях других министерств и ведомств, занимаю-
щихся сооружением скважин на воду. Экономический эффект от применения ВГР при сооружении гидрогеологических скважин составляет около 4 руб.на 1 м проходки.
ВГР позволяют, с одной стороны, обеспечить в процессе сооружения скважин хорошую коль-матацию и устойчивость стенок скважины, снизить расход промывочной жидкости, улучшить вынос частиц разбуренной породы, с другой — гарантируют надежную и быструю декольмата-цию прифильтровой зоны при освоении скважин. . При этом обеспечивается получение достоверных гидрогеологических параметров. Однако при проведении буровых работ неизбежно происходят контакт промывочной жидкости с водой подземного горизонта, а также взаимодействие с водой компонентов, входящих в состав используемого полимера.
Все это обусловливает необходимость гигиенической оценки реагентов, применяемых при бурении и разработке гигиенических требований к технологическому режиму гидрогеологических изысканий. Указанные особенности использования химических веществ, неизбежность их взаимодействия с подземными водами потребовали отработки ряда методических подходов к гигиеническому изучению и нормированию водорастворимых полимеров для условий их гидрогеологического использования. *
Основываясь в целом на научно обоснованных в нашей стране принципиальных подходах и критериях оценки химических веществ и установления их ПДК, мы внесли ряд уточнений в методическую схему, позволяющих полнее оценить исследуемые соединения с учетом специфики их применения и взаимодействия с питьевой водой и разработать конкретные рекомендации к условиям их применения.
При изучении данной группы химических веществ чрезвычайную значимость приобретают оценка их физико-химических свойств, в частности стабильности в водной среде, а также обработка критерия оценки их содержания в подземных водах и методов контроля. Значительно расширяется диапазон факторов, требующих учета. Например, при изучении стабильности и про-^ цессов трансформации следует учитывать максимальное и минимальное рН подземных вод, реальные колебания температуры, гидрохимический класс вод, их жесткость, агрессивность. При оп-
ре.челении характера и степени влияния веществ на органолептические свойства воды следует учитывать изменения этих показателей в условиях 2—3-суточного контакта с водой без доступа кислорода, а также при хлорировании. ^ Требует модификации и раздел изучения са-нитарно-токсикологических свойств реагентов. Для правильной оценки степени опасности изучаемых веществ для здоровья населения и выбора адекватных методов исследования следует установить Долю и значимость в токсическом воздействии полимера каждого из компонентов, входящих в его состав, а также возможные пути их трансформации.
Не менее важным является гигиеническая оценка условий применения полимеров в натурных условиях при бурении скважин на воду. При этом оцениваются все возможные стороны воздействия вещества на качество воды водоносного горизонта: рН, органолептические свойства, химический состав и др. Частота отбора проб »должна определяться технологическим регламентом и обеспечивать информативность получаемых результатов и достоверность выводов и рекомендаций.
Для контроля за полнотой извлечения водорастворимых полимеров из подземного водоносного горизонта необходимо располагать экспресс-методами, позволяющими быстро и надежно контролировать данный этап технологического процесса на месте.
Гигиеническая оценка характера и степени влияния изучаемых полимеров на санитарный режим водоема имеет лишь соподчиненное значение, но должна входить в схему изучения, так как не исключено попадание буровой жидкости в поверхностные водоемы на этапе обратной промывки и откачки воды из скважины по окончании бурения, а также при сбросе сточных вод соответствующих производств.
Нами изучен водорастворимый полимер — ги-пан, нашедший, как указывалось выше, в настоящее время широкое применение в практике гидрогеологических работ. Изучение проводилось согласно «Методическим рекомендациям по обоснованию ПДК вредных веществ в воде водоемов» с учетом схемы этапного нормирования химических веществ в воде водоемов (по Г. Н. Красовскому).
Гипан в химическом отношении представляет собой водный раствор линейного сополимера по-лиакрилата натрия, полиакриламнда и поли-акрилонитрила. Это легкоподвижный гель, хорошо растворимый в воде. Промышленностью выпускаются 2 марки гипана: гипан-1 (молярное соотношение акрилонитрил : едкий натр 1:1) и лнпан-0,7 (молярное соотношение 1:0,7). Наши исследования проведены с гипаном-1 (15% водо-гнпановын раствор). В состав гипана-1 согласно ТУ входит 15% гипана (гидролизованного поли-акрилонитрила), 2,8% акриламида, 0,1 % аммиа-
ка, 0,1 % нитрилакриловой кислоты и 82 % воды.
В экспериментах установлено, что гипан оказывает определенное влияние на органолептические свойства воды, придавая ей запах и легкий привкус, причем при последующем разведении водой он гидролнзуется с выделением свободного аммиака, который усиливает запах воды. Так, порог запаха (1 балл) в 1-е сутки после приготовления раствора отмечен при концентрации гипана 70 мг/дм3, а после 2-суточного контакта — 18 мг/дм3. В водах с высокой прозрачностью гидролиз протекает значительно быстрее. Водные растворы гипана, содержащие 75—750 мг вещества в 1 дм3, бесцветны и прозрачны.
Опыты по изучению стабильности гипана были проведены в условиях, имитирующих различную степень загрязнения водоема, с учетом гидрохимического состава воды при различной температуре (от 5 до 15°С). Установлено, что гипан является стабильным веществом, особенно при 5°С, когда стабильность его составляет 11 — 15сут.
Исследования влияния гипана на санитарный режим водоема показали, что в изучаемых концентрациях (от 15 до 300 мг/дм3) он окисляется медленно. Потребление кислорода начинается со 2-х суток и заканчивается на 20-е. Гипан оказывает некоторое влияние на II фазу минерализации азотистых веществ и рН воды модельных водоемов. В процессе опытов отмечено накопление в воде аммонийного азота и увеличение содержания нитритов. Активная реакция воды изменялась в сторону щелочной. Количество растворенного кислорода и перманганатная окисляемость в течение опытов колебались. Существенное снижение содержания в воде модельных водоемов растворенного кислорода и повышение перман-
Сводныс данные
Таблица 1 санитарно-химических исследований
Показатели Концентрация гипана. мг/дм1 Время наблюдения Установленные пороги н нзме-иени я
Органолептические:
запах 15 — 30 1 сут 70 мг/дм1
2 сут 18 мг/дм1
75 — 150 После выдер-
живания ра-
створов в зак-
рытых сосу-
дах 1 сут 70 мг/дм1
75-205 То же 2 сут 18 мг/дм1
привкус 75 мг/дм1
прозрачность 75 — 750 10 сут Отсутствие влия-
ния
цветность 75 — 750 10 сут » »
растворимость 98 г на 100 мл поды
Химические:
по влиянию на са-
нитарный режим
(биохимическое
потребление кис-
лорода) 15—300 20 сут 75 мг/дм1
перманганатная 15 сут
окисляемость Увеличение
количество раст-
воренного кисло- 1 5 сут Снижение
рода
стабильность 25 сут Сохрансни" 15 сут
1000 2000 3000 4000 5000
Определение средиесмертельной дозы и диапазона острого токсического действия гипана (графически, по методу Бе-рснса).
По оси абсцисс — доза (в мг на I кг чистого вещества); по оси ординат—летальность (в %): 1 — 1-0» 3110 мг/кг; 2— ЬЭ,«— 2300-3900 мг/кг.
ганатной окисляемости наблюдались на 10—15-е сутки (табл. 1).
Для установки параметров острого действия гипана и его способности к кумуляции были проведены развернутые и экспресс-опыты на лабораторных животных 2 видов — мышах и крысах и использованы расчетные методы (по Беренсу, Б. М. Штабскому, Г. Н. Красовскому). Оказалось, что гипан при однократном перо-ральном введении слаботоксичен (ЬО50 в пределах 24-10—3570 мг/кг), однако обладает способностью к кумуляции (см. рисунок).
Специальные исследования при введении гипана на фоне защитного действия аргинина и глу-таминовой кислоты, а также при нейтрализации растворов гипана соляной кислотой (до рН около 7,0) показали, что в токсическом действии гипана основную роль играют собственно полимер и свободный аммиак. Побочное действие щелочи несущественно и им можно пренебречь. Это согласуется и с данными литературы (Н. Б. Козлов) о том, что характер токсического действия
соединений, резорбирующихся из желудочно-кишечного тракта за счет специфического нарушения ими проницаемости мембран (поверхностно-активные вещества, флокулянты, щелочи и др.), практически не зависит от степени диссоциации электролитов в воде. В связи с этим прямая хи- . мическая нейтрализация подобных соединений при изучении токсических эффектов может не производиться.
Для установления токсикодинамики гипана и выявления органов и систем преимущественного поражения были проведены опыты с градуированной характеристикой их избирательного поражения, позволившие сделать вывод о том, что гипан относится к веществам гепатотропного и нейротропного действия (С. В. Сперанский).
При выборе методов исследования в хроническом опыте мы исходили из необходимости изучения гликолитического и гликогенолитического процессов обмена углеводов, оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы, печени, почек, ЦНС. Всего использовано бо-. лее 30 биохимических, физиологических и мор-' фофункциональных методов.
Опыты показали, что при введении в организм животных водных растворов гипана в дозах, составляющих Vю—V2500 LDso, развивается интоксикация, проявляющаяся в изменении активности лизосомальных ферментов, снижении суточного диуреза, изменении проводимости (торможение) нервных импульсов, угнетении реактивности клеток печени, активности углеводного (гликолиза и гликогенолиза) и белкового обмена, ослаблении выделения надпочечниками мине-рало- и глюкокортикоидов, изменении массы тела животных и коэффициентов массы печени, почек, надпочечников, сердца. Биологическое действие гипана в разных дозах различалось лишь числом вовлекаемых в токсический процесс органов. Наиболее изменялись ферментативная эк** тивность печени, уровень выделения 17-оксико-кортикостероидов (17-ОКС) и содержание в сыворотке и биохимических субстратах гистамина (табл.2).
Отдаленные последствия токсического действия гипана изучали согласно «Методическим указаниям по применению расчетных и экспресс-экспериментальных методов при гигиеническом нормировании химических соединений в воде водных объектов». На основании полученных данных отношение ПД1/ПД21 составило 360. Это дало возможность по имеющимся в литературе материалам (В. И. Антонова) прн исследовании токсических свойств гипана не изучать специфические отдаленные эффекты (ПД|/ПД2> 100).
Отсутствие изменений в состоянии семенников (коэффициенты массы, гистологическая структур
1 ПД[ — пороговая доза по влиянию на отдаленные последствия, ПДз — по влиянию на общий санитарный режим водоемов.
Таблица 2
Сводные данные токсикологических исследований гипана
X а Доза вещества в X я Доза вещества в
о£ подостром опыте. хроническом опы-
Показатель ч о и в мг/кг 58 те, мг/кг
= = S =
У* 5000 1000 200 3-S 200 20 2
Суммарно-пороговый + + + +
12 0 12 о
АЛТ:
в крови 7 + О О 7 о 0 О
в печени 7 О О О 7 О о О
в мозге 7 + о О 7 О о о
ACT:
в крови 7 + + + 7 + + О
в печени 7 + О О 7 о + о
в мозге 7 + О + 7 0 о О
Щелочная фос-
фатаза:
в крови 7 + + + 7 + + о
в печени — н/о н/о н/о — — — о
в мозге 7 _ — — 7 4- + о
холестерин 7 — — О 7 н/о н/о н/о
Мочевина:
в крови 7 + + О 7 о о 0
, в моче 6 + + О 6 о о 0
Цнтохромокси-
даза в пе-
чени 5 — О О — н/о н/о н/о
Динамика мас-
сы тела 12 — — О 12 + + о
ЛДГ:
в крови 7 + + О — н/о 1|/о н/о
в печени 7 о + О _ н/о н/о н/о
17-ОКС в
моче _ н/о н/о н/о 6 1 т + о
Суточный диу- II /о
рез — н/о н/о 6 + о о
Гистамин: <
в крови 7 + о 0 7 + О 0
в печени 7 + о о 7 + + О
Примечание. АЛТ и ACT — соответственно ала-нинаспартатаминотрансфераза; ЛДГ — лактатдегидрогеиаза; плюс — достоверное увеличение; минус — уменьшение показателя (Р<0,05); о — отсутствие изменений; н/о — не определялось.
ра) животных, длительно (7 мес) получавших ги-пан в дозах 30—0,3 мг/кг, явилось дополнительным обоснованием к отказу от проведения развернутого изучения отдаленных последствий.
Недействующая (предельно допустимая) доза гипана принята по санитарно-токсикологическому признаку вредности и равна 0,3 мг/кг, или 6 мг/дм3 С/25000 LDso).
Совокупность полученных данных о характеристике влияния гипана на органолептические свойства воды, санитарный режим водоема, результатов санитарно-токсикологических (биохимических и физиологических) исследований и применения расчетных методов позволила обосновать ПДК гипана при бурении гидрогеологических скважин на уровне 6 мг/дм3 по санитарно-♦гоксикологическому признаку вредности.
Для экспресс-определения гипана в воде подземного горизонта предложен метод контроля по группе свободного аммонийного азота (свобод-
ного аммиака). В лабораторных условиях доказана адекватность метода для определения остаточных количеств гипанав воде при производстве буровых работ на воду; коэффициент корреляции равен 1,0. Метод апробирован в натурных условиях при бурении скважин на воду в Ульяновской области и доказаны его информативность и надежность. Результаты натурных наблюдений — важное практическое подтверждение величины ПДК гипана в воде, они могут служить отправной точкой при внедрении норматива в практику водопользования при бурении гидрогеологических скважин.
Для полного извлечения гипана из водонося-щих пород длительность откачки воды после окончания разведочного бурения должна составлять 48 ч, что вполне согласуется с технологическим регламентом ведения гидрогеологического бурения.
Таким образом, в основу схемы поэтапного исследования водорастворимых полимеров, применяемых при буровых работах на воду (гипан, карбоксиметилцеллюлоза и др.), должна быть положена разработанная Г. Н. Красовским классификация опасности химических соединений для человека. При этом необходимо учитывать, что данная группа веществ относится к гигиенически не изученному химическому классу соединений, не имеет структурных аналогов, а при использовании их происходит непосредственный контакт с водой подземного горизонта, не подвергающейся, как правило, дальнейшей очистке. Поэтому схема поэтапного изучения будет иметь некоторые особенности. Материалы наших исследований по гигиенической оценке водорастворимых полимеров (на примере гипана) позволяют предложить следующую схему их этапного исследования. Первый этап — экспериментальное определение пороговых концентраций по влиянию на органолептические свойства и санитарный режим водоемов, ЬОм и ЕТбо. Второй этап — проведение подострых опытов (2 серии на разных видах животных) и экспресс-экспериментов для установления доли участия структурных компонентов полимера в токсическом действии вещества. Третий этап — сопоставление всех полученных в экспериментах данных. Определили коэффициент аккумуляции, минимально не действующие дозу и концентрацию, ПДЬ ПД2 и ПДК. При отнесении вещества к I или II классу опасности, а при изучении веществ, не имеющих аналогов (гипан) и относящихся к I, II и III классам, необходим хронический опыт, который должен включать исследование общетокснческого действия и отдаленных эффектов. Отказ от изучения отдаленных последствий должен быть обоснован. При выборе доз должны учитываться ранее изученные концентрации и расчетные пороговые параметры токсического действия изучаемого вещества. Четвертый этап включает разработку метода определения и контроля за содержанием
исследуемого полимера в воде и натурные исследования, необходимые для апробации метода контроля за установленным нормативом в производственных условиях. Этот этап должен служить отправным моментом для внедрения ПДК полимера (при бурении на воду) в практику.
Полученные при исследовании гипана данные дают возможность считать, что предложенные уточнения к методической схеме изучения водорастворимых полимеров позволят более полно оценить характер и степень влияния веществ на качество воды подземного водоносного горизонта, подойти к определению механизмов их превращения в водной среде, организме животных и получить достоверные данные для научного обоснования ПДК-
Развертывание исследований по гигиенической оценке водорастворимых полимеров позволит внедрить в народное хозяйство ряд химических реагентов, что будет способствовать значитель-
ному увеличению добычи подземных вод и их использованию для хозяйственно-питьевых целей. Это в свою очередь даст значительный социально-гигиенический и экономический эффект.
Литература. Антонова В. И. — Гиг. и сан., 1981, № 1,
с. 72. f
Козлов Н. Б. Аммиак, его обмен и роль в патологии. М., 1971.
Методические указания по применению расчетных и экспресс-экспериментальных методов при гигиеническом нормировании химических соединений в воде водоемов. Разраб. Г. Н. Красовским и др. М.. 1979. Сперанский С. В. — Гиг. и сан., 1980. № 7, с. 50—52.
Поступила 30.12.82
Summary. Hygienic approaches to evaluating the use of hipane in exploratory drinking water drilling are given. It has been suggested to introduce certain modifications in the current methodology of stepwise norm-setting for chemicals; the value of 6 mg/dms vfas established as a scientifically valid MAC level for hipane in water in accordance with the sanitary-toxicological index of harmfulness.
УДК 616.12-009.86-039:616.1?-008.331.11-057-351.8М.37|-07:616.634.452-074
Е. Л. Кан, О. О. Малиновская, В. А. Куприянов
ПОКАЗАТЕЛИ КАТЕХОЛАМИНОВОГО ОБМЕНА И ГЕМОДИНАМИКИ У АВИАДИСПЕТЧЕРОВ ПРИ НЕИРОЦИРКУЛЯТОРНОЙ ДИСТОНИИ ГИПЕРТЕНЗИВНОГО ТИПА
Научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А. Л. Поленова, Ленинград
Безопасность полетов в гражданской авиации зависит в первую очередь от надежности деятельности системы управления воздушным движением, в которой важную роль играет ее человеческое звено. Качество и надежность работы диспетчеров управления воздушным движением (УВД) во многом зависят от функционального состояния их организма, коррелируют с показателями заболеваемости. Выполнение же работы в условиях постоянного интеллектуально-эмоционального напряжения, в ряде случаев характеризующегося как состояние эмоционального стресса, служит причиной возникновення различных патологических нарушений, в первую очередь со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем. Таким образом, необходимо проведение исследований с целью раннего выявления соответствующих заболеваний.
За последнее десятилетие отмечено непрерывное повышение частоты сердечно-сосудистых заболеваний, особенно среди лиц молодого возраста (до 40 лет), составляющих значительный (до 65) процент среди авиадиспетчеров УВД аэропортов (Г. В. Алтухов и соавт). Важное место в патологии сердечно-сосудистой системы занимают гипертензивные состояния, в частности ней-роциркуляторная дистония по гипертензивному типу. Большое значение для изучения патогенеза
гнпертензивных состояний имеет исследование основных систем нейрогуморальной регуляции, в первую очередь симпатико-адреналовой системы (САС). Особенности экскреции продуктов деятельности САС — катехоламинов (КА) при гнпертензивных состояниях изучены рядом авторов (И. К. Шхвацабая и 3. М. Киселева; С. Е. Бе-^ резкин и А. Н. Тарасов). Вместе с тем многие важные стороны экскреции КА при гнпертензивных состояниях остаются еще малоизученными, имеются лишь единичные сообщения о суточном ритме их экскреции (М. Д. Сперанский и К. Н. Замыслова).
Целью нашей работы являлось исследование суточного ритма мочевой экскреции КА — адреналина (А), норадреналина (НА) и дофамина (ДА), их общего предшественника ДОФА и конечного продукта метаболизма ванилил-миндаль-ной кислоты (ВМК) при нейроциркуляторной ди-стонии (НЦД) гипертензивного типа.
Обследовано 65 авиадиспетчеров аэропорта «Сочи» (мужчин в возрасте от 20 до 39 лет): 19 с диагнозом НЦД гипертензивного типа и 46 практически здоровых. Функциональное состояние САС оценивали по уровню экскреции А, НАф ДА и ДОФА, а также ВМК в порциях мочи, собранных в выходной день. Содержание в моче А, НА, ДА и ДОФА определяли модифицирован-
