CC BY
9
Такой подход к расчету норм выработки обеспечивает их физиологическую обоснованность, т. е. оптимальность сменной нагрузки для каждого рабочего.
Для решения другого кардинального пути физиологической оптимизации труда шахтеров — разработки физиологически обоснованных форм организации труда — нами был избран кибернетический подход.
В настоящее время построены модели человека-оператора во взаимодействии с производственной средой (Н. М. Амосов; (Ю. Г. Антомо-нов). Однако использовать такие подходы для моделирования системы «горнорабочий — производственная среда» не представляется возможным, поскольку труд шахтеров резко отличается от операторского. Данное обстоятельство побудило нас разработать имитационную модель взаимодействия «горнорабочий — производственная среда» в виде программы для ЭВМ.
Исходными характеристиками для модели были избраны: набор рабочих процессов, фактическая и минимально допустимая по технологии длительность выполнения каждой работы; закон распределения частоты сердечных сокращений при выполнении каждой работы и его параметры, продолжительность смены, длительность фактического отдыха после выполнения каждого вида работы, параметры автокорреляционной функции частоты сердечных сокращений при выполнении того или иного процесса. В модель были заложены: уравнение зависимости длительности физиологически обоснованного отдыха от тяжести работы и периода ее непрерывного выполнения, уравнения для моделирования значений частоты сердечных сокращений во время отдыха.
Разработанная модель позволяет с помощью ЭВМ решать вопросы кооперации и разделения труда, установления численного состава рабочих на процесс, проектировать оптимальные формы организации труда в забоях при новых способах подготовительных и очистных работ, значительно сокращая трудозатраты и удешевляя физио-логоэкономические исследования.
Эффективность физиологогигиенических мероприятий в угольных шахтах с целью оптимизации труда шахтеров оценивается с помощью
предложенного нами показателя утомляемости (Пу), позволяющего судить о послерабочем функциональном состоянии шахтеров (Н. И. Та-рапата).
Выводы. 1. Для оценки тяжести рабочих процессов и потребности шахтеров в отдыхе при их выполнении в специфических условиях обосновано применение рабочей частоты сердечных сокращений в качестве интегрального показателя функционального состояния организма.
2. Использование полученной модели «длительность физиологически обоснованного отдыха — тяжесть рабочих процессов» обеспечивает оптимальность сменной производственной нагрузки и профилактику утомления.
3. Разработана имитационная модель сложной системы «горнорабочий — производственная среда», позволяющая быстро, экономически выгодно с помощью ЭВМ получать данные об оптимальных формах организации труда в конкретных забоях угольных шахт.
Литература. Агарков Ф. Т. — В кн..: Проблемы физиологии и экономики труда в условиях научно-технического прогресса. М., 1971, с. 7—8. Алымов А. Н., Прокопенко Н. Д. Нормирование труда на угольных шахтах в условиях научно-технического прогресса. М., 1965. Амосов Н. М. Моделирование сложных систем. Киев, 1968. Антомонов Ю. Г. Моделирование биологических систем.
Справочник. Киев, 1977. Грсбняк В. П. Физиологические и психофизиологические основы профессионального отбора горнорабочих глубоких шахт. Автореф. дне. докт. Киев, 1977. Райхер М. Е. Техническое нормирование на угольных шахтах. М„ 1965.
Решетюк А. Л. Гигиена и физиология труда в глубоких
шахтах Донбасса. Автореф. дис. докт. Донецк, 1972. Розенблат В. В., Солонин Ю. Г. — Фнзиол. ж. СССР, 1966,
т. 52, № 7. с. 865—873. Тарапата Н. И. — В кн.: Физиология труда. Л., 1978, с. 365—367.
Леман Г. Практическая физиология труда. М., 1967. Шеррер Ж. Физиология труда. М., 1973.
Поступила 16.09.81
Summary. Physiological characteristics of the miners' labour — difficulty of the labour process and a need for relaxation in the process of labour — form a basis for solving the key problems associated with optimization of the miners' labour (physiological standard-setting and development of the optimal forms of labour organization).
УДК 613.632:669.063.4
E. В. Штанников, В. П. Кочкин, Б. Ю. Ламихов
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЕ СЕЛЕКТИВНЫХ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ЭКСТРАГЕНТОВ
Саратовский медицинский институт
Разработка оригинальной промышленной технологии производства окиси триизопентилфос-фина (ТИАФО) и окиси диоктилизопентилфос-фина (ФОР) для широкого использования в
гидрометаллургии элементов платиновой группы, редкоземельных и трансурановых элементов в качестве селективных экстрагентов (А В. Николаев и А. В. Фокин) поставила задачу са-
Таблица 1
Физико-химические свойства селективных экстрагентов
Вещество Эмпирическая формула Молекулярная масса Агрегатное состояние Температура Упругость пара Плотность столба Растворимость в органическом растворителе Растворимость (в г) в 100 г воды
кипения плавления
при 760 мм рт. ст.
426° +60° 0,005 0,871 Хорошо растворим 0,26
ТИАФО с15н33Р0 260,36 Твердое
вещество
ФОР С21Н45РО 344,52 Жидкость 452° —50° 0,0025 0,890 » » 0,025
нитарно-токснкологической оценки нового класса веществ для гигиенической регламентации условий их производства и применения.
Физико-химические свойства веществ представлены в табл. 1.
Процесс производства селективных экстрагентов осуществляется в две стадии с возвращением в цикл промежуточных продуктов. Вещества поступают в воздух рабочей зоны производства в виде пароаэрозольной смеси (аэрозоли конденсации и дезинтеграции) в концентрациях при синтезе ТИАФО в пределах от 1 до 3,5 мг/м3 и при синтезе ФОР от 2 до 5,5 мг/м3. Возможно поступление веществ в канализационные стоки производств.
Использование селективных экстрагентов для извлечения металлов из азотнокислых растворов руд с последующей экстракцией комплекса органическими растворителями (Б. Н. Ласко-рин) приводит к поступлению веществ в открытые водоемы.
При изучении в эксперименте уровня, характера и механизмов токсического действия ФОР и ТИАФО при различных путях их поступления в организм (пероральный, накожный, ингаляционный) в условиях острой, подострой и хронической интоксикации для оценки состояния подопытных животных использовали интегральные тесты (динамика прироста массы тела, поведение животных, потребление кислорода, ректальная температура, весовые коэффициенты внутренних органов, патогистоморфологиче-ские исследования), специфические показатели (гематологические, биохимические, гистоморфо-
логические, электрофизиологические), нагрузочные пробы (нагрузка бензойнокнслым натрием, водно-кофеиновая нагрузка, длительность тио-пенталового сна). Изучена возможность эмб-риотропного действия и мутагенного эффекта (метод метафазпого анализа хромосомных аберраций клеток костного мозга) (И. В. Саноц-кий; И. В. Саноцкий и В. Н. Фоменко).
Группы подопытных и контрольных животных подбирались с учетом фоновых данных, при отборе тестов учитывалось «правило одного дня», результаты исследований обрабатывались методами математической статистики (О. Н. Елизарова; М. Л. Беленький; Д. Сепетлиев).
В токсикологических исследованиях было использовано 1076 белых беспородных крыс, 400 белых мышей, 70 морских свинок, 12 кроликов.
Основные параметры токсикометрии представлены в табл. 2.
Для острого ингаляционного и перорального отравления окисями триалкилфосфинов характерна фазовость развития интоксикации. Короткая фаза возбуждения с явлениями моторной стереотипии сменяется более длительной фазой адинамии животных. В зависимости от величины дозы (концентрации) через 1—3 ч с момента затравки наступает фаза разрешения, характеризующаяся гиперсекрецией слюнных и бронхиальных желез, отеком легких (мускаринопо-добное действие), судорожным синдромом с развитием опистотонуса (центральное действие). Смерть большинства животных наступает в первые 2—3 ч отравления, у меньшей части животных — на 2—3-е сутки.
Таблица 2
Основные параметры токсикометрии селективных экстрагентов
Вещество Ингаляция (пар + аэрозоль^ СО Л С 2 Введение в желудок МНД. мг/кг а m * ч С 2
СЛ„ мг/л Limac. мг/м1 Umch. мг/м' кумуляция
ЛД»0. мк/кг !кО> Klt (V Кк гз>
мыши крысы крысы крысы мыши крысы крысы крысы крысы крысы
а а б В
ТИАФО 988±97 1109±191 54 9,0 1.0 2600 2236± 108 0,3 3,54 2,44 0,015 0,3
ФОР 1288±315 3311±422 72 4,8 2.0 9500 8369± 1084 0,07 3,26 2,20 0,050 1.0
Примечание. В скобках: 1 — по Б. М. Штабскому; 2 — по Lim и соавт. (V10 ЛДйГ)); 3 — по Ю. С. Кагсну и В. В. Станкевичу (>/6 ЛД60)1 а — по Миллеру и Тейтнеру (1944); б — по Беренсу (1929); в — по Бсрснсу и Шлссссру (1633).
Изучено влияние ФОР и ТИАФО на активность ацетилхолинэстеразы (АцХЭ) и бути-рилхолннэстеразы (БуХЭ) как in vivo, так и in vitro. Наибольшая антихолинэстеразная активность выявлена для ФОР и ТИАФО in vitro. 50 % ингибирования БуХЭ наблюдается при концентрациях ФОР, равных 4,5-10~7 моль/л, ТИАФО—1,75-10-7 моль/л; в отношении АцХЭ — соответственно 5,5-Ю-5 и 3,5-X Ю-7 моль/л. В опытах на животных отчетливо угнетается только БуХЭ, причем активнее в этом отношении ТИАФО.
Для ортоизомеров трикрезнлфосфатов отмечено специфическое демиэлинизирующее действие (Ю. Д. Зильбер). Эксперимент на морских свинках при внутрикожном введении сублетальных доз селективных экстрагентов не выявил вялых параличей конечностей на фоне выраженной общей интоксикации. Кумулятивные свойства окисей триалкилфосфинов оценивали по результатам острых опытов (Б. М. Штаб-ский) и изучали в специальной серии экспериментов. 1,( по Б. М. Штабскому для ФОР составил 0,07, для ТИАФО —0,3. Эксперимент, поставленный по методу Lim и соавт. (1961), дал для ФОР Кк 3,26, для ТИАФО 3,54.
Для определения Кк на летальном и пороговом уровнях воздействия испытывали дозы веществ в Ч5; V25; '/ 12S ЛД5о. В динамике в течение 2 мес определялись масса тела, сумма-ционно-пороговый показатель (СПП), содержание в крови эритроцитов, гемоглобина, активность холинэстеразы. На летальном уровне с/б ЛДзо) ДЛЯ ФОР Кк = 2,2; для ТИАФО — 2,44.
Действие селективных экстрагентов на слизистые глаз кроликов (10 мг) характеризовалось развитием реактивного воспаления с переходом в гнойный кератоконъюнктивит. По прошествии острых явлений отмечено стойкое изъязвление, вакуолизация и помутнение роговицы.
Кожно-резорбтивное действие изучено на белых крысах. Хвосты подопытных животных погружались в вещества на 2/з длины на 4 ч в день в течение 10 сут. Изменений в поведении животных и раздражения кожи хвостов не наблюдалось. Однако достоверное снижение СПП и активности холинэстеразы крови свидетельствует о перкутанном действии селективных экстрагентов.
Исследование кожно-резорбтивного действия с учетом возможной сенсибилизации проводили на морских свинках светлой масти. На освобожденный от волосяного покрова участок кожи (2X2 см) наноснлись спиртовые растворы веществ в разведении 1:1; 1:10; 1:100. Контрольным животным наносился растворитель. На 5-е сутки при воздействии ФОР в разведении 1:1 и ТИАФО в разведении 1:1 и 1:10 отмечено развитие контактного дерматита (гиперемия,
инфильтрация, шелушение, утолщение кожной складки). Нанесение на 25-е сутки на кожу противоположного бока животных опытных и контрольных групп разрешающих доз веществ в разведении 1:1; 1:10; 1:100 эффекта и признаков сенсибилизации (эозинофилия, у-глобу-линемия) не обнаружило.
Изучена возможность эмбриотропного действия селективных экстрагентов. Белым половозрелым крысам-самкам, отобранным в опытные и контрольные группы по характеру эстрально-го цикла и спаренным с интактными самцами, с момента появления во влагалищных мазках сперматозоидов перорально в течение всей беременности вводились растворы селективных экстрагентов в дозах '/го и 7юо ЛД50. На 19— 20-й день беременности половина животных опытных и контрольных групп была забита. Подсчитывали число жизнеспособных плодов, число мест имплантации, количество желтых тел беременности в яичниках, определяли наличие уродств у эмбрионов. У второй половины животных опытных и контрольных групп получено потомство. Достоверных изменений, свидетельствующих об эмбриотоксическом действии веществ, получено не было. Таким образом, ФОР и ТИАФО при пероральном поступлении в течении всей беременности в дозах /^о и 1/юо ЛД50 эмбриотоксическим действием не обладают.
Порог острого однократного действия селективных экстрагентов установлен на белых беспородных крысах-самцах по достоверным и статистически значимым изменениям уровня активности холинэстеразы крови и СПП (ФОР, 72 мг/м3), а также по изменениям ректальной температуры и электрокардиографических показателей (ТИАФО, 54 мг/м3).
Хронический санитарно-токсикологический эксперимент по определению пороговых концентраций при ингаляционном поступлении селективных экстрагентов проведен на белых беспородных крысах-самцах в условиях 4-месячной (по 5 ч 6 дней в неделю) ингаляционной динамической затравки пароаэрозольной смесью. Состояние подопытных животных изучалось и оценивалось в динамике не реже 1 раза в месяц в сравнении с фоновыми показателями и показателями контрольных групп. Результаты эксперимента представлены в табл. 3. Анализ полученных данных позволяет считать для ФОР пороговыми концентрации на уровне 9 мг/м3, для ТИАФО —на уровне 4,8 мг/м3.
При токсиколого-гигиенической оценке селективных экстрагентов в связи с санитарной охраной водных ресурсов изучены влияние ФОР и ТИАФО на органолептические свойства воды и санитарный режим водоемов, стабильность в водной среде при воздействии естественных природных факторов и окислительно-сорбци-онных методов водоподготовки на очистных со-
Таблица 3
Показатели состояния подопытных животных в хроническом санитарио-токсикологическом эксперименте при ингаляционном и внутрижелудочном поступлении селективных экстрагентов
Продолжение
Изученные показатели
Ингаляционное поступление
концентрация вещества. нг/м"
ФОР
ТИАФО
Вн утрижелудочное введение
доза вещества, иг/кг
ФОР
ТИАФО
« 29.7 о о 49.7 СО СЧ о сч ш о 0,05 ю 0,15 0,015
Динамика
массы тела 0 — 0 0 0 0 0
Потребление 00
кислорода — _ 0 — 0 0 00 00 00 00 00
СПП 0 + — 0
Условно-ре-
флекторная 00 0 0
деятельность 00 00 00 00 00 00 — 00 —
■Содержание + 0 +
гемоглобина + + 0 0 0 0 — — 0
Содержание + 0 0
эритроцитов + — 0' — — — 0 — —
Активность
холинэсте-
разы крови 01 0
Активность
щелочной
фосфатазы + + + +
нейтрофилов + + 0 + + 0 0 0
Содержание
холестерина + + + + 0
в крови 00 00 00 00 00 00 0
Соотношение
белковых
фракций
•сыворотки
крови + + +
альбумины + + 0 — — 0 0 0 0
а-глобу- + +
лины + + 0 0 0 0 0 — 0 0
Р- глобу- + 0 0
лины 0 0 0 0 0 0 — 0 —
у-глобу- 0 0 0
лины _ _ 0 — — 0 0 0 0
а/г коэф- + + 0
фициент + + 0 + + 0 0 + 0
Электрокар-
диографиче-
ские пока-
затели :
ЧСС в ми-
нуту — _ 0 — 0 0 — 0 0 — 0 0
Р<? 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
(}Т + 0 0 + 0 0 + 0 0 + 0 0
Я + + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Т + + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Проба Квн-
ка — Пыте-
ля _ _ 0 00 00 — — 0 — 0 0
Концентра-
ция хлори- 00 00
дов в моче + 0 0 _ 0 0 00 00 00 00
Водно-ко-
феиновая + 0
нагрузка 00 00 00 00 00 00 — 0 — 0
Потребление 00 00 00 00
кислорода — — 0 — 0 0 00 00
Мутагенное 00 0
действие 00 00 00 00 00 00 0 0 0
Изученные показатели
Весовые коэффициенты внутренних органов Патогисто-морфологи-ческие изменения
Ингаляционное поступление
концентрация вещества, мг/м1
ФОР
+
+
+
+
ТИАФО
+
+
Внутрижелудочное введение
доза вещества, мг/кг
ФОР
+
О
+
+
о
о
ТИАФО
+
+
+
О
Примечание. Плюс — достоверное и статистически значимое увеличение показателя; минус — достоверное и статистически значимое снижение показателя; 0 — отсутствие достоверных и статистически значимых изменений показателя; 00 — исследования не приведены.
оружениях; определены максимально недействующие концентрации (МНК) веществ в условиях хронического перорального поступления в организм (С. Н. Черкинский и соавт.). ФОР и ТИАФО придают воде специфический запах и привкус. Нижняя доверительная граница порога восприятия ФОР по запаху составила 1,0 мг/л, ТИАФО по привкусу — 3,5 мг/л.
Селективные экстрагенты обладают высокой стабильностью в водных растворах. Период полураспада ФОР при исходной концентрации 1,0 мл/л составил 19 дней, период полураспада ТИАФО при исходной концентрации 0,3 мг/л — 23 дня. Запах веществ сохранялся в водных растворах при исходном уровне в 2 балла для ФОР в течение 10 сут (1 балл), для ТИАФО — в течение 15 сут (1 балл).
Кипячение водных растворов селективных экстрагентов, обработка различными дозами активного как свободного, так и связанного хлора (от 0,5 до 20,0 мг/л) не приводит к усилению или исчезновению запахов.
Влияние окисей триалкилфосфинов на санитарный режим изучали в условиях модельных водоемов при исходных концентрациях ФОР, равных 0,8; 4,0; 20,0 мг/л, и концентрациях ТИАФО на уровне 3,5; 10,0; 30,0 мг/л. Пороговыми по влиянию на биохимическое потребление кислорода (ВПК) оказались концентрации ФОР, равные 20,0 мг/л, и концентрации ТИАФО на уровне 30,0 мг/л (снижение ВПК на 15 % и более). Эти же концентрации вызывают торможение процессов минерализации органических азотсодержащих веществ. Существенного влияния на рН, динамику развития сапрофитной микрофлоры и содержание растворенного кислорода изученные концентрации не оказывают.
Определение МНК селективных экстрагентов при хроническом 6-месячном пероральном введении водных растворов ФОР и ТИАФО проводили на белых беспородных крысах-самцах. Выбор концентраций (доз) осуществлен с учетом пороговых концентраций по влиянию на санитарный режим водоемов, органолептические свойства воды, с учетом среднесмертельных доз веществ, расчетных методов определения ПДК воды водоемов (С. Д. Заугольников и соавт.).
Результаты исследования представлены в табл. 2, 3. Оценивая полученные данные, следует признать для ФОР пороговыми концентрации на уровне 10,0 мг/л, для ТИАФО —на уровне 3 мг/л. Недействующим по санитарно-токсикологическому признаку вредности следует считать концентрации ФОР на уровне 1,0 мг/л и ТИАФО на уровне 0,3 мг/л.
Выводы. 1 При ингаляционном поступлении в организм (пар + аэрозоль) ФОР и ТИАФО относятся к высокоопасным соединениям, при внутрнжелудочном — к малоопасным.
2. ФОР и ТИАФО обладают выраженными кумулятивными свойствами, нарастающими с уменьшением дробности вводимых доз; они способны проникать через неповрежденную кожу, обладают слабым раздражающим действием и не вызывают сенсибилизации.
3. ФОР и ТИАФО ингибируют холинэстера-зу по типу неполного аналога субстрата, что, по-видимому, связано с наличием в молекуле веществ изопентильной группировки, сопряженной с положительно заряженной группировкой Р-0.
4. При хроническом поступлении в организм на уровне доз, пороговых по общетоксическому эффекту, они вызывают функциональные сдвиги в центральной нервной системе и паренхиматозных органах (печень, почки), не обладают эмбриотропным и мутагенным эффектом.
5. ФОР и ТИАФО малорастворимы и высо-костабнльны в воде, пороговые концентрации по влиянию на санитарный режим водоемов для ФОР равны 20 мг/л, для ТИАФО —30 мг/л, пороговые концентрации по влиянию на органолептические свойства воды для ФОР — 1,0 мг/л (запах), для ТИАФО 3,5 мг/л (привкус).
6. МНК по санитарно-токсикологнческому признаку для ФОР—1 мг/л, для ТИАФО — 0,3 мг/л.
7. Рекомендуемые ПДКраб.зоны (коэффициент запаса 5) для ТИАФО—1,0 мг/м3 (II класс
опасности) (пар+аэрозоль) «кожа», для ФОР — 2,0 мг/м3 (III класс опасности) (пар + аэрозоль) «кожа».
8. Рекомендуем Ые ПДКводы водоемов ДЛЯ ТИАФО —0,3 мг/л, для ФОР—1,0 мг/л по са-нитарно-токсикологическому признаку вредности.
Литература. Беленький М. Л., Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л., 1963.
Елизарова О. Н. Определение пороговых доз промышленных ядов при пероральном введении. М., 1962.
Заугольников С. Д., Коганов Н. Н., Лойт А. О. и др.— Вестн. АМН СССР, 1975, № 3, с. 75.
Зильбер Ю. Д. — В кн.: Вопросы общей и частной промышленной токсикологии. Л., 1965, с. 135—151.
Каган Ю. С., Станкевич В. В. — В кн.: Актуальные вопросы гигиены труда, промышленной токсикологии и профессиональной патологии в нефтяной и нефтехимической промышленности. Уфа, 1964, с. 48—49.
Ласкорин Б. Н. — Ж. Всесоюзн. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева, 1970, № 4, с. 388—395.
Николаев А. В., Фокин А. В. — Там же, с. 364—370.
Саноцкий И. В. Методы определения токсичности и опасности химических веществ. М., 1970.
Саноцкий И. В., Фоменко В. Н. Отдаленные последствия влияния химических соединений на организм. М., 1979.
Сепетлиев Д. А. Статистические методы в научных медицинских исследованиях. М., 1968.
Черкинский С. //., Красовский Г. Н., Тугаринова В. Н. — В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1964, вып. 6, с. 290-300.
Штабский Б. М. — Гиг. и сан., 1973, № 8, с. 24—28.
Поступила 27.11.8!
Summary. Dioctylysopetnylphosphine oxide (POP) and triisopentylphosphine oxide (TIAPO) used as selective phosphoroorganic metal extragents in metallurgy may, either in the process of industrial production or through application, produce an unfavourable effect on the human health if they find their way to environmental objects (work zone air, water bodies). It has been established experimentally that the above substances are of low toxicity when administrated into the stomach and of high toxicity in inhalational exposure; they penetrate through the skin and have a marked cumulation effect enhancing with the increased divisibility of the doses. The compounds were shown to inhibit cholir.esterase, induce functional impairments in the central nervous system and parenchimatous organs. No embryotoxic, mutagenic and sensibilizing effects were identified. The compounds are poorly soluble and highly stable in water solutions, they produce changes in the organoleptic properties of water and inhibit the processes of biochemical self-purification in water bodies. Recommended MAC (work zone) for TIAPO—1.0 mg/m3 (vapour + aerosol) "skin"; for POP —2.0 mg/m3 (vapour+ + aerosol) "skin"; MAC (water of water bodies) for TIAPO —0.3 mg/1 and for POP—1.0 mg/1 (according to the sanitary-toxicological index of harmfulness).
