CC BY
8
УДК 613.32:661.717.3
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО СОДЕРЖАНИЯ ДИМЕТИЛАМИНА В ВОДОЕМАХ
Г. Д. Джанашвили
Научно-исследовательский институт санитарии и гигиены Министерства здравоохранения Грузинской ССР (Тбилиси) и Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР (Москва)
Диметиламин — (СН3)2Г^Н — принадлежит к группе аминов жирного ряда. При обычных условиях диметиламин газообразен, точка его кипения 7,4°, он летуч, имеет запах аммиака и гниющей рыбы. Как и все нижние амины, он легко растворяется в воде, удельный вес его 0,68. Диметиламин —сильное основание, щелочная реакция водного раствора его обусловливается образованием нестойкого гидрата — гидроокиси ме-тиламмония (Л. Физер и М. Физер). В водных растворах и особенно в присутствии кислот он образует соли — твердые нелетучие вещества, не обладающие выраженным запахом и легко разрушаемые при введении сильных щелочей.
Алифатические амины, в том числе и диметиламин, благодаря их химическим свойствам находят широкое применение в разнообразных отраслях народного хозяйства. Наибольшее распространение они получили в органическом синтезе как химические промежуточные продукты, эмульгаторы, отвердители и т. д. Их используют также в производстве синтетического каучука и искусственных смол, фармацевтической, лакокрасочной и бумажной промышленности. Столь разнообразное применение диметиламина, с одной стороны, и присутствие его в значительном количестве в сточных водах ряда производств—с другой, создают опасность загрязнения открытых водоемов. Это явилось необходимой предпосылкой к гигиеническому нормированию диметиламина в водоемах. Экспериментальные исследования мы проводили в соответствии с общепринятой схемой, предложенной С. Н. Черкинским (1949). Для исследований использовали 33% водный раствор диметиламина (ГОСТ 2645-51).
Отсутствие в литературе конкретных указаний о стабильности диметиламина в водных растворах, а также о степени вредного влияния его на качество воды сделало необходимым изучение вещества в полном объеме.
В ориентировочных опытах нами было установлено, что уже при концентрации диметиламина 20 мг/л вода становилась непригодной для питья, так как в ней появлялся аммиачный запах интенсивностью в 5 баллов. Пороговые величины по влиянию вещества на привкус и запах воды мы определяли при участии постоянной группы из 11 человек. Проведено 14 серий опытов (154 наблюдения). Оказалось, что порог ощущения диметиламина по запаху (1 балл) на основе непосредственных показаний одораторов был в пределах 0,15—1,25 мг/л. Запах интенсивностью в 2 балла (практический порог) определялся, если содержание диметиламина в воде составляло 0,6—2,5 мг/л.
Статистической обработкой органолептических данных установлены нижние доверительные границы статистически рассчитанных пороговых концентраций; они составили 0,67 мг/л (1 балл) и 1,6 мг/л (2 балла). Соответствующие данные представлены в таблице.
Хлорирование и нагревание воды, содержащей изучавшееся нами вещество в пороговых по влиянию на запах воды концентрациях, не изменяли характера и не усиливали интенсивности запаха водных растворов диметиламина. Показано также, что диметиламин на уровне, пре-
вышающим в 10 раз порог ощущения по запаху, не способен оказывать воздействия на привкус воды. На окраску воды он не влиял как в малых концентрациях, так и в концентрированных растворах.
Запах диметиламина в воде не был стойким; он снижался в первые 2 часа на 1—2 балла и исчезал совершенно при исходной концентрации вещества в воде, равной 10 мг/л, на 7-е сутки. Таким образом, запах, сообщаемый воде малыми дозами изучаемого вещества, нестабилен. Определение стабильности диметиламина с помощью титрования водных растворов 0,01 н. раствором Н2504 показало, что изучаемое вещество относительно устойчиво в водной среде. Наблюдавшееся нами ранее исчезновение запаха следует объяснить, вероятно, способностью диметиламина образовывать в воде соли, не оказывающие влияния на запах воды.
В результате санитарно-химических и санитарно-бактериологиче-ских исследований выяснилось, что диметиламин в концентрациях 0,7 и 1,6 мг/л (пороговых по влиянию яа запах воды) несколько усиливал биохимическое потребление кислорода. В тех же концентрациях вещество не оказывало заметного воздействия на процессы минерализации, развитие и отмирание водной сапрофитной микрофлоры.
Учитывая сильную щелочность диметиламина, можно было ожидать, что в больших концентрациях диметиламин способен оказывать бактерицидное действие на водную сапрофитную микрофлору и тем самым тормозить процессы естественного самоочищения водоемов. Установлено, что практический порог вещества (концентрация, при которой изменения рН находятся в пределах 6,5—8,5, допускаемых в практике санитарной охраны водоемов) составляет 7 мг/л (рН 8,4). Это примерно в 10 раз превышает пороговую концентрацию диметиламина по влиянию его на запах воды.
Согласно литературным данным, алифатические амины жирного ряда представляют опасность для человека и животных как при ингаляционном, так и при пероральном и накожном поступлении в организм. Для некоторых из них (монометиламин, моноэтиламин, изопропиламин) разработаны предельно допустимые концентрации в водоемах (Л. Ф. Радионова, Л. Н. Габрилевская и В. П. Л а скин а; Л. Н. Габрилевская и соавторы). Аминосоединения жирного ряда считаются наркотическими ядами, оказывающими преимущественное влияние на центральную нервную систему, а также на функциональное состояние печени и почек. Что касается диметиламина, то действие его на организм теплокровных животных освещено недостаточно, в основном при вдыхании воздуха, загрязненного парами этого вещества. Предельно допустимая концентрация его в атмосферном воздухе составляет 0,001 мг/л (С. Н. Кремнева и Ю. П. Санина). Данные о влиянии диметиламина при поступлении через рот почти отсутствуют. В связи с этим мы провели острые и под-острые опыты с использованием диметиламина, предварив их санитар-но-токсикологическому изучению его в хроническом опыте.
В острых опытах определены верхние параметры токсичности диметиламина и видовая чувствительность животных. Среднесмертельные дозы (ЬО50) вещества для белых мышей составили 316 мг/кг, для белых крыс — 698 мг/кг и для морских свинок и кроликов — по 240 мг/кг. Клиническая картина отравления у всех видов подопытных животных была
Статистические параметры влияния диметиламина на ■ органолептические свойства воды
Интенсивность запаха (в баллах) Статистические критерии
М т п а Р М-'т
1 2 0,705 1,670 0,018 0,035 186 164 0,25 0,45 2,6 2,1 0,67 1,60
сходна и характеризовалась транзиторным возбуждением, последующей адинамичностью, боковым положением и нарушением координации движений. Отмечалось также резкое раздражающее действие на слизистые оболочки. У погибших и умерщвленных животных нередко наблюдались обширные кровоизлияния в стенках желудка и кишечного тракта.
В связи с сильным местнораздражающим действием изучаемого вещества острые опыты на белых крысах, морских свинках и кроликах были поставлены и с нейтрализованным (рН 80) соляной кислотой раствором его; ЬОбо в этом случае составили соответственно 8100, 1070 и 1600 мг/кг. Таким образом, подтверждено, что в условиях острого отравления диметиламином в первую очередь нужно считаться с его местным влиянием на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта. Поэтому оценивать отдельные симптомы клинической картины острого отравления следовало с известной осторожностью, а наблюдения за ток-
Ч
| 47 ^ 4S 43
| 4'
39
!
4- JS
<, 33 Ча 3/
1 1
QOO/
Р^ЦОО!
Фон i а ш iv v
Срони иееледобаний (6 месяцах)
П
Рис. 1. Динамика содержания мочевины в сыворотке крови морских свинок, получавших диметиламин в условиях хронического
эксперимента.
/ — концентрация 3,5 мг/кг\ 2 — концентрация 0,35 мг/кг-, 3— концентрация 0,035 мг/кг; 4 — контроль.
сикодинамическими свойствами изучавшегося вещества целесообразно было продолжить в условиях подострого опыта.
В опытах на 30 белых крысах было выявлено, что диметиламин при ежедневном пероральном введении Vio LD50 в течение месяца не обладает сильно выраженными кумулятивными свойствами. Учитывая высокую рН концентрированных растворов вещества, а также результаты острых опытов, мы в подостром опыте на 30 морских свинках и 15 кроликах, проводившимся l'/г месяца, вводили и диметиламин в виде нейтрализованного с помощью соляной кислоты водного раствора в дозе, равной Vio LD50. Это составляло 107 мг/кг для морских свинок и 160 мг/кг для кроликов. Содержание гемоглобина в крови, активность холинэстеразы крови, содержание мочевины в сыворотке крови, содержание копропор-фирина в моче, весовые коэффициенты печени оказались увеличенными, а содержание витамина С в органах — уменьшенным. Полученные результаты позволили нам перейти к проведению хронического санитар-но-токсикологического эксперимента.
Хронический опыт мы ставили на 2 видах животных (морских свинках и белых крысах) в течение 8 месяцев. Программа его предусматривала изучение влияния диметиламина в условиях длительной интоксикации на содержание гемоглобина, метгемоглобина, ретикулоцитов, эри-
троцитов и лейкоцитов в крови, содержание мочевины в сыворотке крови, активность холинэстеразы крови, фагоцитарную активность лейкоцитов, содержание копропорфирина в моче«условнорефлекторную деятельность животных. По окончании опыта были исследованы обезвреживающая функция печени (посредством бенгальского розового, меченного Л131), функциональное состояние щитовидной железы (с помощью Л131), весовые коэффициенты внутренних органов, содержание витамина С в органах и патоморфологическая картина внутренних органов. Одна из доз была эквивалентна наименьшей пороговой концентрации диметиламина (0,7 мг/), найденной на предыдущих этапах исследований, и составляла 0,035 мг/кг. Остальные 3 дозы были в 5 раз меньше, а также в 10 и 100 раз больше и составляли соответственно 0,007, 0,35 и 3,5 мг/кг. При этом дозы 3,5; 0,35 и 0,035 мг/кг, испытываемые на морских свинках, составляли соответственно '/70, '/700 и '/7000 часть их Ь05о. Затравку бе-
зо
$ го
I
5 1
/о
I
I
1
/ 2 3 4 / 2 3 4 / 234
Поябление Упрочение Угошение
положительного рефлекса
Рис. 2. Влияние диметиламина на скорость появления, упрочения и угашения условнорефлекторной реакции на положительный раздражитель — звук 600 гц. 1 — концентрация 0,35 мг/кг; 2 — концентрация 0,035 мг/кг-, 3 — концентрация 0,007 мг/кг: 4 — контроль.
лых крыс проводили дозами 0,35; 0,035 и 0,007 мг/кг, соответствующими Угооо, '/го ооо и '/юо ооо часть их ЬО50.
В опытах на морских свинках установлено, что наибольшая из испытанных доз диметиламина (3,5 мг/кг) вызывала у подопытных животных увеличение содержания копропорфирина в моче и увеличение содержания мочевины в сыворотке крови (Я<0,001), уменьшение содержания витамина С в надпочечниках (Я<0,01) и увеличение весовых коэффициентов печени (Р<0,01). Остальными тестами изменения у подопытных животных по сравнению с контрольными не выявлены.
Введение морским свинкам диметиламина в дозе 0,35 мг/кг привело на 3-м и 4-м месяце интоксикации к временному увеличению уровня мочевины в сыворотке крови (/><0,05), увеличению содержания лейкоцитов в крови (/> = 0,05) и снижению содержания аскорбиновой кислоты в надпочечниках (Р<0,02). Мочевину в сыворотке крови определяли по методу Уатли, модифицированному Т. Поповым и Н. Н. Пушкиной. Полученные данные представлены на рис. 1. Применение остальных тестов не дало возможности обнаружить изменения. При длительном введении диметиламина в дозе 0,035 мг/кг установить каких-либо сдвигов по сравнению с контрольной серией животных не удалось; следовательно, эту дозу можно считать не действующей для морских свинок.
Для оценки влияния диметиламина на процессы высшей нервной деятельности мы использовали двигательно-пищевую методику изучения способности животных вырабатывать новые временные связи, нашедшую широкое применение в практике гигиенического нормирования вредных веществ в водоемах (С. Н. Черкинский и соавторы). Исследования проведены на 17 белых крысах (по 4—5 животных в группе) в камере Л. И. Котляревского с использованием установки для объективной регистрации показателей и автоматизации управления опытом (Н. И. Лосев и В. Е. Миклашевский).
До начала хронического опыта белые крысы были отобраны из смешанной группы в 40 животных. Критерием для распределения их на группы служили показатели условнорефлекторных реакций на один положительный раздражитель — звонок. Влияние диметиламина на условно-рефлекторную деятельность животных мы оценивали по скорости появле-
Рис. 3. Фагоцитарная реакция лейкоцитов крови белых крыс под влиянием хронической интоксикации диметиламином
(в % к контролю, принятому за 100). 1 — концентрация 0,35 мг/кг-, 2—концентрация 0,035 мг/кг; 3—концентрация 0,007 мг/кг. а — процент фагоцитировавших лейкоцитов; б — среднее число кокков, поглощенных одним лейкоцитом; в — фагоцитарная активность.
ния и упрочения латентных периодов; величине и проценту положительных условных рефлексов на звук 600 гц (раздражительный процесс); скорости угашения рефлекса на положительный раздражитель и величине интерсигнальных реакций (процесс активного торможеяия).
Полученные данные (рис. 2) показывают, что диметиламин в дозе 0,35 мг/кг привел к замедлению скорости появления и закрепления положительного рефлекса, удлинению латентного периода, уменьшению величины и процента наличия условнорефлекторной реакции. Все это свидетельствует о выраженном |рслаблении процесса возбуждения. То же самое подтверждают и результаты пробы, показавшей более быстрое уга-шение положительного рефлекса у подопытных животных по сравнению с контрольными, т. е. усиление процессов внутреннего торможения. Результаты опытов на животных, которым вводили диметиламин в дозе 0,035 мг/кг, позволяют также отметить ряд объективных признаков слабости их раздражительного процесса (удлиненность латентного периода, замедленность упрочения и угашения условного рефлекса, снижение процента наличия условных реакций). Вместе с тем эти изменения носили менее выраженный характер, чем при дозе вещества 0,35 мг/кг.
Что касается животных, которым вводили диметиламин в дозе 0,007 мг/кг, то у них при сопоставлении с контролем никаких объективных признаков ослабления процесса возбуждения не отмечено. Таким образом, эта доза является недействующей на условнорефлекторную деятельность животных. Как сказано выше, при той же дозе диметиламина не наблюдалось каких-либо изменений и по другим тестам в исследованиях на белых крысах. Следовательно, доза диметиламина
0,007 мг/кг, соответствующая концентрации его в воде 0,14 мг/л (в 5 раз меньше минимальной пороговой концентрации по влиянию вещества на запах воды — 0,7 мг/л), оказалась недействующей в санитарно-токсико-логическом отношении. Таким образом, длительная интоксикация белых крыс диметиламином в дозе 0,35 мг/кг, как показано на рис. 3, приводила к снижению фагоцитарной активности лейкоцитов крови (Р<0,05) и увеличению весовых коэффициентов печени (Я<0,05). Наиболее же выраженные изменения отмечались в процессах высшей нервной деятельности животных. Остальными тестами (динамика веса, содержание ре-тикулоцитов в крови, функциональное состояние печени с помощью бенгальского розового, меченного J131, и функция щитовидной железы с помощью J131) каких-либо изменений по сравнению с контрольными животными не удалось определить. Диметиламин в дозе 0,035 мг/кг повлиял только на процессы высшей нервной деятельности белых крыс, а доза 0,007 мг/кг оказалась недействующей на все изучавшиеся функции, в том числе и на процессы высшей нервной деятельности.
Выводы
1. Диметиламин сообщает воде аммиачный запах. Пороговая концентрация его по влиянию на запах воды 0,7 мг/л. В концентрации, превышающей эту концентрацию даже в 10 раз, диметиламин не оказывает влияния на привкус и окраску воды.
2. Диметиламин относительно стабилен в чистых водных растворах, однако в присутствии водной сапрофитной микрофлоры он способен подвергаться биохимическому разрушению, несколько усиливая биохимическое потребление кислорода.
Пороговая концентрация диметиламина по влиянию на общий санитарный режим водоемов (ВПК) составляет 0,7 мг/л.
3. В условиях хронического санитарно-токсикологического эксперимента установлены действующие (3,5 и 0,35 мг/кг), пороговая (0,035 мг/кг) и максимально недействующая (0,007 мг/кг) дозы изучаемого вещества. Последняя в пересчете на миллиграммы в 1 л соответствует концентрации диметиламина в воде 'на уровне 0,14 мг/л.
4. На основании сопоставления всех данных, полученных при комплексном гигиеническом исследовании, лимитирующим признаком вредности диметиламина следует считать санитарно-токсикологический, а в качестве предельно допустимой в водоемах рекомендовать концентрацию его на уровне 0,1 мг/л.
ЛИТЕРАТУРА
Габрилевская Л. Н., Ласкина В. П. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1965, в. 7, с. 99. — Г а б р и -левская Л. Н., Ласкина В. П., Файдыш Е. В. Там же, с. 129. — Красов-ский Г. Н. Там же, М., 1962, в. 5, с. 384. — К р е м и е в а С. Н., Санина Ю. П. В кн.: Токсикология новых промышленных веществ. М., 1961, в. 1, с. 85. ■—Лазарев Н. В. (ред.) В кн.: Вредные вещества в промышленности. Л., 1963, т. 1, с. 521.— Лосев Н. И., Миклашевский В. Е. Пат. физиол., 1962, № 3, с. 75. — Р а д и о -нова Л. Ф. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1962, вып. 5, с. 326.—Черки некий С. Н. Там же, М., 1949, в. 1, с. 52. — Черкинский С. Н., Миклашевский В. Е., Мурзакаев Ф. Г. Там же, 1964, в. 6, с. 323.
Поступила 20/VII 1966 г.
HYGIENIC SUBSTANTIATION OF THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONTENT OF DIMETHYLAMINE IN WATER BODIES
G. D. Dzhanashvili
The author studied the effect of dimethylamine on the organoleptic properties of water, the general sanitary condition of water bodies and on the warm-blooded animals following long-term introduction per os. A concentration of 0.7 mg/1 was the threshold
2 Гигиена и санитария № 6
17
olfactory value; dimethylamine had no effect on taste and colour of water. At the same concentration it produced a threshold action on the general sanitary condition of water bodies, such as an insignificant increase of the biological consumption of oxygen by the water. In a chronic test performed on guinea pigs and albino rats for a period of 8 months the maximum inefficient dose of dimethylamine for animals was found to be 0.007 mg/kg and its corresponding concentration in water 0.14 mg/1. The maximum permissible concentration of dimethylamine in water bodies is recommended to be set at a level of 0.1 mg/1 with due account of its sanitary toxicologic noxious effect.
УДК 813.32:661.717.3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ К ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ АМИНА С7-С9 В ВОДОЕМАХ
Кандидаты мед. наук М. Н. Куклина, С. А. Зяббарова, Е. В. Теплякова, И. И. Ставчанский
Кафедра коммунальной гигиены Ленинградского санитарно-гигиенического медицинского института
Изучаемый нами амин, являющийся смесью высших алифатических аминов с 7—9 атомами углерода в молекуле, — бесцветная прозрачная жидкость с резким специфическим запахом. Он хорошо растворим в воде, спиртах и неполярных растворителях (хлороформе, четыреххлори-стом углероде) и ограниченно — в эфире. Он широко применяется для флотации полезных ископаемых, при производстве ингибиторов коррозии, противослеживателей. Присутствие его в значительной концентрации (до 2000—5000 мг/л) в сточных водах соответствующих производств представляет опасность загрязнения им открытых водоемов.
В своих исследованиях мы руководствовались гигиеническими принципами разработки ПДК вредных веществ в водоемах (С. Н. Чер-кинский).
Как установлено, уже в небольших концентрациях амин придает воде неприятный специфический запах ('напоминающий запах гниющей соленой рыбы) и вяжущий, горьковатый привкус. Порог ощущения (интенсивность запаха и привкуса в 1 балл) определен большинством одораторов и дегустатов на уровне 0,45 мг/л (по влиянию на запах) и 0,06 — 0,1 мг/л (по влиянию на привкус). Соответствующие данные приведены в таблице.
Статистические параметры пороговых концентраций амина С7—Св по влиянию на органолептические свойства воды
Органолепти-ческий показатель Интенсивность запаха и привкуса (в баллах) Статистические параметры
М±т п Р M-tm
Запах 1 0,444-4-0,020 57 4,5 0,404
2 1,048-Н0,036 56 3,4 0,966
Привкус 1 0,078-4-0,0037 12 4,7 0,070
2 0,172-4-0,0070 11 4,1 0,158
Повышение температуры воды и ее хлорирование не влияли на характер и интенсивность запаха и привкуса изучаемого вещества. Амин С7 — С9 (на пределе растворимости) не изменял окраски и прозрачности воды. Таким образом, пороговой по влиянию на органолептические свойства воды (привкус) можно считать концентрацию вещества 0,07 мг/л.
