CC BY
521. Principles for the assessment of risks to human health from exposure to chemicals. — Environmental
Health Criteria N 210. — Geneva: WHO, 1999.
22. Sluieter J.K., Rest K.M., Frings-Dresen M.H.W. // Scand. J. Work Environm. Health. — 2001. — Vol. 27. (Suppl. 1).
23. Verbeek J.H., van Dijk F.J., Malmivaara A. et al. // Ibid. — 2002. — Vol. 28. No. 3. — P. 197—204.
24. Vineis P. // Ibid. — 2000. — Vol. 26, No. 5. — P. 443—448.
Поступила 19.04.06
УДК 613.63:623.459
Е.И. Малочкина, Т.А. Зотова, З.И. Горбунова, О.А. Ходаковская, В.В. Шелученко
ИЗУЧЕНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОДУКТОВ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ИЗ БИТУМНО-СОЛЕВЫХ МАСС, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ УНИЧТОЖЕНИИ ЗАРИНА, ЗОМАНА И РОССИЙСКОГО VX
Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии, Москва
Обобщены результаты исследований по хроническому воздействию продуктов выщелачивания из битумно-солевых масс зарина, зомана и российского VX. Оценку состояния подопытных крыс осуществляли с использованием комплекса информативных интегральных тестов (физиологических, биохимических, гематологических и морфологических), объективно отражающих состояние здоровья животных в динамике и позволяющих выявлять у них какие -либо отклонения в функционировании органов и систем.
Ключевые слова: битумно-солевыт массыг зарина, зомана и RVX, продуктыг деток-сикации фосфорорганических отравляющих веществ, продукты1 выщелачивания из битумно-солевы1х масс, общетоксическое действие, хроническое воздействие.
E.I. Malotchkina, T.A. Zotova, Z.I. Gorbunova, O.A. Khodakkovskaya, V.V. Sheloutchenko. Studying chronic effects caused by products of leaching from bituminous-salt masses obtained through destruction of sarin, soman and RVX. The authors summarized study results on chronic effects caused by products of leaching from bituminous-salt masses obtained through destruction of sarin, soman and RVX. State of experimental rats was evaluated with integral informative tests (physiologic , biochemical , hematologic and morphologic) presenting changes in objective health parameters and revealing every disorder in organs and syste ms functioning.
Key words: bituminous-salt masses of sarin, soman and RVX, detoxication products of organophosphorous poison-gases, products of leaching from bituminous-salt masses, general toxicity, chronic effects.
Принятая для организации объекта уничтожения химического оружия (ОУХО) российская двухстадийная технология позволяет рассматривать битумно-солевые массы (БСМ)
— конечные продукты уничтожения фосфор-органических отравляющих веществ (ФОВ)
— как отходы производства и определить возможность их обезвреживания путем подземного захоронения на специальном полигоне, входящем в состав ОУХО и расположенном в непосредственной близости от промышленной зоны объекта [3, 8].
Полигоны захоронения представляют собой наиболее рациональный в настоящее время метод обезвреживания производственных шла-
мов и отходов. Вместе с тем, несмотря на распространенность этого способа удаления отходов, во всем мире полигоны, принимаю -щие промышленные отходы, рассматриваются как объекты, представляющие потенциальный риск для окружающей среды [2, 7].
Основной риск на участках депонирования отходов исходит от возможного выщелачивания химических веществ и последующего загрязнения водных объектов, почвы и воздуха. Из отвержденных БСМ вымывание водорастворимых продуктов уничтожения отравляющих веществ (ОВ) затруднено, поэтому в процессе выщелачивания в воду будут диффундировать вещества в небольших количествах,
создавая в воде низкие концентрации компонентов БСМ. Выявление негативного эффекта низких концентраций ксенобиотиков возможно, главным образом, при их длительном воздействии с использованием высокочувствительных и информативных методов изучения ответной реакции живого организма. Исходя из этого, исследование общетоксического действия, эмбриотоксического, гонадотоксическо-го, иммунотоксического и мутагенного эффектов при продолжительном воздействии малых доз комплекса веществ, вымываемых из БСМ, в наибольшей степени отвечают решению задачи оценки потенциальной опасности продуктов уничтожения ОВ для человека и окружающей среды [11].
Целью данной работы явилось установление степени проявления возможного общетоксического действия отходов при длительном введении животным продуктов их экстракции из БСМ.
М а т е р и а л ы и м е т о д и к и.
Объектами исследований являлись контактные водные растворы из битумно-солевых масс, полученных при уничтожении зарина (О-изо-пропилметилфторфосфоната), зомана (О-пина-колилметилфторфосфоната), российского УХ (О -изобутил- Б - [ (2 - диэтиламино )этил] метилти -офосфоната) (ЯУХ) и из чистого битума (битум дорожный марки БНД 60/90), которые получали в соответствии с методикой [4]. В качестве среды выщелачивания применяли воду, соответствующую по составу грунтовым водам в районе г. Щучье, предполагаемого места захоронения битумно-солевых масс, которую готовили искусственно.
При наработке каждой партии контактного раствора в количестве 5—6 л проводился ее анализ на общий фосфор через фосфат-ион, О-изопропилметилфосфонат и моноэтаноламин (для БСМ зарина), для БСМ от зомана — фосфат-ион, О-пинаколилметилфосфонат, моно-этаноламин. В контактных растворах от БСМ ЯУХ контролировали содержание фосфат-иона, О,О'-диизобутилметилфосфоната и N-метил-пирролидона. Величина рН была в пределах
7,0—7,3.
В эксперименте использовали крыс самцов и самок линии Wistar после 14-дневного карантина. Животные поступали из питомника «Столбовая» РАМН в возрасте 2,5—3,0 мес. Продукты выщелачивания вводили внут-рижелудочно через металлический зонд, натощак пять раз в неделю в течение 6 мес. Было сформировано 5 групп животных (четыре
опытных и контрольная). Первой группе (#1) вводили контактный раствор из БСМ от ФОВ в дозе 20,0 мл/кг, что соответствовало допустимому объему жидкости для введения в желудок крыс. Второй группе (#2) — 4,0 мл/кг, третьей (#3) — 0,8 мл/кг. Четвертой группе (#4) животных вводили контактный раствор из битума в дозе 20,0 мл/кг. Пятой группе (#5) животных (контрольная группа) вводили грунтовую воду из расчета 20,0 мл/кг.
Состояние подопытных животных в течение хронического эксперимента оценивали в динамике (через 2 нед от начала опыта, в дальнейшем — каждый месяц) с использованием комплекса интегральных и специфических показателей: масса тела, суточное потребление пищи и воды, температура тела, сумма-ционно-пороговый показатель [10], частота сердечных сокращений, систолическое и диас-толическое давление. Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы и частоту дыхания изучали с помощью трехканальной системы регистрации физиологических характеристик.
Биохимические исследования включали измерение в плазме крови активности ферментов: холинэстеразы [13], кислой и щелочной фосфатаз, аспартаттрансаминазы, аланинтранса-миназы, лактатдегидрогеназы, а также количества субстратов — глюкозы, общего холестерина, общего белка, мочевины, креатинина, билирубина [6], SH-групп [9].
Определение биохимических показателей плазмы крови проводили с использованием диагностических наборов фирмы «Lache ma» (Чехия).
Полуколичественным методом с помощью диагностических полосок Heptaphan фирмы «Lache ma» изучали следующие показатели мочи: белок, глюкоза, уробилиноген, билирубин, кетоновые тела и pH. У животных также определяли суточный диурез. Сбор мочи осуществляли, используя индивидуальные метаболические клетки.
Количество эритроцитов и лейкоцитов регистрировали, применяя счетчик форменных элементов клеток крови «Пикоскель PS-5» (Венгрия). Содержание гемоглобина определяли с использованием диагностического набора фирмы «Lache ma» , а скорость оседания эритроцитов — согласно методике [1].
Полученные данные обрабатывались на компьютере с использованием программы статистического анализа. Средние значения пока-
зателей в контрольной и опытной группе сравнивали с использованием критерия Стьюдента (1-тест). Уровень значимости принимали равным 0,05 [5]. Для оценки любых параметров (физиологических, биохимических, гематологических и др.) в каждой экспериментальной группе использовали 12 опытных и 12 контрольных животных обоего пола.
Через 2,5—3 и 6 мес от начала хронического эксперимента проводили морфологические исследования, которые включали осмотр органов с поверхности и на разрезах при вскрытии животных, а также определение коэффициентов массы внутренних органов крыс (мозг, гипофиз, тимус, сердце, печень, селезенка, почки, надпочечники, семенники и яичники). По окончании хронического эксперимента (6 мес) осуществляли патогистологическое изучение препаратов. Микроскопические препараты готовили из головного мозга, тимуса, сердца, легких, печени, селезенки, почек, надпочечников, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, половых желез. Были применены общепринятые процедуры гистологической препаровки, включающие фиксацию в 10 % нейтральном растворе формальдегида, дегидратацию в растворе этилового спирта восходящей крепости, пропитку и заливку в парафин. Парафиновые срезы толщиной 5 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, азуром и эозином или толу-идиновым синим. Гистологические исследования ограничивались качественной оценкой.
Р е з у л ь т а т ы. Изучение хронической токсичности продуктов выщелачивания БСМ зарина
В ходе хронического воздействия продуктов выщелачивания из БСМ зарина в раз-
личные временные периоды исследования выявлялся ряд изменений интегральных показателей (табл. 1), каких-либо признаков интоксикации у подопытных животных не отмечено.
К числу наиболее значимых из них следует отнести снижение количества эритроцитов через 2,5 мес от начала эксперимента у животных первой экспериментальной группы.
Через 1,5 мес исследования наблюдалось статистически достоверное различие в суточном потреблении корма животными #3 -й группы.
Через 1,5—4 мес у опытных животных в отдельных группах проявлялись периодические колебания суточного диуреза и рН мочи. Значения рН мочи опытных крыс составляли 6,96—7,21, а в контрольной группе — 6,21, и находились в пределах физиологической нормы (рН от 5,0 до 7,8).
Использование широкого набора биохимических показателей не выявило каких-либо значимых отклонений от контроля.
Патоморфологические исследования, проведенные через 2,5 и 6 мес, а также гистологические исследования, выполненные по окончании хронического эксперимента, не выявили изменений внутренних органов.
Изучение хронической токсичности продуктов выгщелачивания БСМ зомана
Изменения интегральных показателей у крыс, полученные при воздействии продуктов выщелачивания из БСМ зомана в хроническом эксперименте, представлены в табл. 2. Клинические признаки интоксикации отсутствовали.
При анализе полученных данных отмечен ряд изменений интегральных показателей у
Наименование показателя Срок появления изменений, месяц Группа животных
#1 Контактный раствор из БСМ, 20 мл/кг #2 Контактный раствор из БСМ, 4 мл/кг #3 Контактный раствор из БСМ, 0,8 мл/кг #4 Контактный раствор из битума, 20 мл/кг #5 Контроль, грунтовая вода, 20 мл/кг
Количество эритроцитов, млн/мкл 2,5 5,44 ± 0,15* 5,53 ± 0,14 5,95 ± 0,26 5,58 ± 0,17 6,19 ± 0,27
Суточное потребление корма, г 1,5 14,15 ± 0,56 14,00 ± 0,63 14,93 ± 0,79* 13,05 ± 0,77 12,30 ± 0,64
Суточный диурез, мл 1,5 10,68 ± 0,61 11,31 ± 0,29 9,60 ± 0,24* 10,14 ± 0,63 11,53 ± 0,43
2,5 10,88 ± 0,88 9,97 ± 0,99 9,89 ± 0,98 9,42 ± 0,78* 12,78 ± 0,19
рН мочи 4 6,79 ± 0,20 7,08 ± 0,25* 7,21 ± 0,22* 6,96 ± 0,20* 6,21 ± 0,10
Здесь и в табл. 2—3: * Достоверные различия с контролем.
Т а б л и ц а 1
Изменения интегральных показателей, наблюдаемые у крыс в течение хронического воздействия продуктов выщелачивания из БСМ зарина
животных в течение хронического эксперимента. Так, через 5 мес регистрировали увеличение суточного потребления корма животными #3 группы.
Через 5—6 мес исследования наблюдали повышение рН мочи у животных #1 группы в пределах физиологической нормы.
Через 3 мес отмечали достоверное увеличение коэффициента массы семенников у крыс самцов #1 группы по сравнению с контрольными животными. При этом гистологические изменения в семенниках не обнаружили.
Ни в одной из экспериментальных групп не было зарегистрировано изменений биохимических показателей крови и мочи.
Патогистологическое обследование внутренних органов не выявило каких-либо структурных изменений.
Исследование хронической токсичности
БСМ ЯУХ
В табл. 3 приведены наблюдавшиеся изменения интегральных показателей у крыс (на отдельных этапах) при воздействии продуктов выщелачивания из БСМ RVX. Видимые клинические признаки интоксикации отсутствовали.
Гематологические изменения, проявлявшиеся снижением количества эритроцитов и содержания гемоглобина в крови, были выявлены только у животных первой и четвертой групп (через 1,5 и 3 мес от начала введения). Однако эти изменения не выходили за пределы физиологической нормы для этих показателей.
Обращает на себя внимание достоверное увеличение коэффициента массы сердца у животных первой группы по сравнению с кон-
Т а б л и ц а 2
Изменение интегральных показателей, наблюдавшееся у крыс при хроническом воздействии продуктов выщелачивания БСМ зомана
Наименование показателя Срок появления изменений, месяц Группа животных
#1 Контактный раствор из БСМ, 20 мл/кг #2 Контактный раствор из БСМ, 4 мл/кг #3 Контактный раствор из БСМ, 0,8 мл/кг #4 Контактный раствор из битума, 20 мл/кг #5 Контроль, грунтовая вода, 20 мл/кг
Суточное потребление корма, г 5 14,15 ± 0,56 14,00 ± 0,63 14,93 ± 0,79* 13,05 ± 0,77 12,30 ± 0,64
рН мочи 5 7,46 ± 0,29* 6,83 ± 0,26 6,75 ± 0,25 6,96 ± 0,21 6,21 ± 0,14
6 7,04 ± 0,30* 6,88 ± 0,21 6,71 ± 0,20 6,63 ± 0,23 6,13 ± 0,09
Коэффициенты массы семенников 3 8,35 ± 0,13* 7,92 ± 0,21 8,07 ± 0,16 7,19 ± 0,25 7,38 ± 0,31
Наименование показателя Срок появления изменений, месяц Группа животных
#1 Контактный раствор из БСМ, 20 мл/кг #2 Контактный раствор из БСМ, 4 мл/кг #3 Контактный раствор из БСМ, 0,8 мл/кг #4 Контактный раствор из битума, 20 мл/кг #5 Контроль, грунтовая вода, 20 мл/кг
Гемоглобин, г/л 3 139,92* ± 4,46 147,50 ± 2,00 140,83 ± 6,30 154,33 ± 2,12 154,00 ± 1,97
Количество эритроцитов, млн/мкл 1,5 7,02 ± 0,32 6,92 ± 0,23 7,39 ± 0,19 6,32* ± 0,33 7,38 ± 0,16
Кислая фосфа-таза, мккат/л 6 0,286 ± 0,013 0,374* ± 0,012 0,436* ± 0,015 0,417* ± 0,018 0,294 ± 0,015
8И-группы, мкмоль/100 мл 4 41,53 ± 0,65 39,86 ± 0,92 38,20 ± 1,21 41,83* ± 0,80 38,24 ± 1,08
Мочевина, ммоль/л 6 9,70* ± 0,29 7,37 ± 0,34 9,74* ± 0,39 9,69* ± 0,30 8,37 ± 0,23
Коэффициенты массы сердца 3 3,54* ± 0,12 3,22 ± 0,09 3,22 ± 0,06 3,25 ± 0,06 3,22 ± 0,10
6 3,04 ± 0,09 3,01 ± 0,06 2,91 ± 0,08 2,90* ± 0,07 3,20 ± 0,10
Т а б л и ц а 3
Изменения интегральных показателей, наблюдавшиеся у крыс при хроническом воздействии продуктов выщелачивания из БСМ RVX
тролем через 3 мес от начала эксперимента и снижение данного показателя у животных #4 группы через 6 мес. При этом следует отметить, что каких-либо морфологических или функциональных (частота сердечных сокращений, артериальное давление) изменений, а также повышения активности индикаторных ферментов (трансаминаз, лактатдегидрогеназы) не было зарегистрировано.
Через 4 и 6 мес исследования наблюдали некоторые изменения биохимических показателей. Так, через 4 мес исследования отмечали незначительное увеличение содержания БИ-групп в пределах физиологических колебаний у животных, получавших продукты выщелачивания из битума. Через 6 мес были обнаружены некоторые отличия между опытными и контрольной группами животных по активности кислой фосфатазы и содержанию мочевины в плазме крови.
Патологоанатомическое и гистопатологичес-кое обследование материалов хронического эксперимента с внутрижелудочным воздействием продуктов выщелачивания БСМ от RVX не обнаружило никаких структурных и микроструктурных изменений внутренних органов.
При оценке значимости регистрируемых функциональных изменений в течение хронического воздействия продуктов деструкции ФОВ, вымываемых из БСМ, мы основывались на следующих статистических критериях вредности [12].
1. Изменения достоверно (р £ 0,05) отличаются от контроля и выходят за пределы (> 2 о) физиологических колебаний показателя для данного вида животных и для данного времени года.
2. Изменения достоверно (р £ 0,05) отличаются от контроля, находятся в пределах физиологической нормы, однако стойко сохраняются (в экспериментах на животных — более 1 мес).
3. Изменения достоверно (р £ 0,05) отличаются от контроля и имеют зависимость « доза—эффект ».
Трактовка экспериментальных данных подразумевала также проведение параллелей между биохимическими, физиологическими и морфологическими результатами.
При рассмотрении полученных результатов можно отметить, что они, как правило, не попадали под действие какого-либо из трех критериев оценки вредного действия. Наблюдавшиеся эпизодические изменения тех или
иных показателей носили «мозаичный характер» и не имели четкой зависимости «доза— эффект».
Таким образом, можно полагать, что хроническое воздействие на организм животных продуктов выщелачивания из БСМ зарина, зомана и RVX в изученных количествах не оказывало общетоксического действия.
В ы в о д ы. 1. При хроническом воздействии продуктов выщелачивания из би-тумно-солевых масс от зарина, зомана и российского УХ не было зарегистрировано каких-либо клинических признаков интоксикации у животных, что косвенно может свидетельствовать об отсутствии кумуляции в организме вымываемых продуктов. 2. На всех этапах исследования у крыс, получавших продукты выщелачивания из би-тумно-солевых масс зарина, зомана и российского УХ, не отмечено изменений активности холинэстеразы крови — специфического показателя интоксикации фосфорорга-ническими соединениями. 3. Во всех дозовых и временных интервалах ни одно из примененных воздействий не приводило к развитию органопатологических изменений. Оценка массивов контрольных и опытных морфологических наблюдений не выявила каких-либо структурных патологических процессов. 4. Изменение ряда показателей (физиологических, биохимических и гематологических), отражающих функциональные сдвиги у животных на отдельных этапах исследований, как правило, были транзиторными, не выходили за пределы показателей физиологической нормы и не проявляли четкой зависимости «доза—эффект».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альтгаузен А.Я. Лабораторные клинические исследования. — М.: Медицина, 1964.
2. Ахундов В.Ю. и др. // В кн.: Съезд гигиенистов и санитарных врачей Азербайджана, 4-й. — Баку,
1981.
3. Белецкая И. Уничтожение химического оружия в России: политические, правовые и технические аспекты. — М., 1999.
4. ГОСТ 29114—91. Отходы радиоактивные. Метод измерения химической устойчивости отвержденных радиоактивных отходов посредством длительного выщелачивания.
5. Закс Л. Статистическое оценивание. — М.: Статистика, 1976.
6. Колб В.Г., Камышников B.C. Справочник по клинической химии. — Минск, 1982.
7. Мелешкин М.Т. // В кн.: Промышленные отходы и окружающая среда. — Киев: Наука, 1980.
8. Петрунин В.А., Шелученко В.В., Демидюк В.В. // Материалы I Межрегиональной конференции «Проблемы уничтожения химического оружия». — Киров, 2000.
9. Практикум по биохимии / Под ред. С.Е. Северина, Г.А. Соловьевой. — М.: МГУ, 1989.
10. Сперанский С.В. // Фармакология и токсикология. — 1965. — № 1. — С. 123—124.
11. Тинсли Ион Дж. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде: англ. — М.: Медицина,
1982.
12. Токсикометрия химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Под ред. А.А. Каспарова и П.В. Саноцкого. — М., 1986.
13. Ellman G.E., Courtney K.D., Andres V. et al. // Biochemical Pharmacol. — 1961. — Vol. 7. — P. 88—95.
Поступила 17.02.06
УДК 613.62:665.774.4
В. И. Минина, С. А. Ларин, С.А. Му н, А.Н. Глушков, В.Г. Дружинин, Я.А. Савченко
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ МУТАГЕННОЙ И КАНЦЕРОГЕННОЙ ОПАСНОСТИ УСЛОВИЙ ТРУДА НА КЕМЕРОВСКОМ АО «КОКС»
Институт экологии человека СО РАН, Кемеровский государственный университет, г. Кемерово
Представлены результаты комплексного исследования мутагенных и канцерогенных эффектов воздействия условий труда на коксохимическом производстве. Показано, что в группе рабочих онкологическая заболеваемость и частота хромосомных нарушений значительно выше, чем в контроле. Выявлено согласованное нарастание этих эффектов у мужчин при увеличении стажа работы на производстве.
Ключевые слова: хромосомныж аберрации, онкологическая заболеваемость.
V.I. Minina, S.A. Larin, S.A. Moun, A.N. Gloushkov, V.G. Drouzhinin, Ya.A. Savtchenko. Complex analysis of mutagenic and carcinogenic jeopardy of work conditions on JSC «Cox» in Kemerovo. The authors present results of complex study concerning mutagenic and carcinogenic effects of work conditions in chemical-recovery industry. Oncologic morbidity and frequency of chromosomal aberrations in workers group is considerably higher than in controls. These effects appear to increase in males with longer length of service.
Key words: chromosomal aberrations, oncologic morbidity.
Согласно исследованиям Международного агентства изучения рака и в соответствии с гигиеническими нормативами МЗ РФ производство кокса отнесено к процессам, канцерогенная опасность которых является, безусловно доказанной [4, 6]. Связано это с тем, что в воздухе производственных помещений присутствуют значительные количества полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), каменноугольные смолы, пеки и их возгоны, фенолы, бериллий, кадмий, мышьяк, никель и их соединения, тетрахлордибензо-р-диоксин, сажи, 2-нафтиламин, радон [3]. В формирование неблагоприятного фона производственной среды вносят свой вклад и физические факторы: перепады температуры, шум, вибрация. Такой комплекс неблагоприятных воздействий
повышает риск заболевания раком легкого, кожи, мочевого пузыря, почек [6].
Важным генотоксическим маркером риска развития рака является повышение частоты клеток со структурными хромосомными аберрациями [8]. Единичные исследования, проводившиеся у рабочих коксохимических производств, показывают появление значительного количества хромосомных нарушений в соматических клетках у лиц, занятых в основных производственных операциях [2, 7, 10, 11].
Уровень генотоксической опасности существенно различается на отдельных коксохимических предприятиях в зависимости от конкретных технологических условий, степени износа производственных мощностей, эффективности очистки вредных для здоровья выбросов, при-
