CC BY
6
УДК 628.162.84+628.16.0851:615.9:648.18
И. Е. Ильин
ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ТРАНСФОРМАЦИИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Саратовский медицинский институт
Исследования имели целью установить параметры острой токсичности и кумулятивные свойства продуктов трансформации поверхностно-активных веществ (ПАВ), образующихся в процессе обеззараживания питьевой воды. Продукты комплексных превращений ПАВ в процессе хлорирования питьевой воды формируются по типу реакций «галогенизирования», т. е. вступления галоида в бензольное кольцо в орто- или пара-положений с образованием 1, 2,4-трихлор-соединеннй. П. Каррер, Г. Реми указывают, что подобная реакция в значительной степени катализируется солнечным светом (УФ-излучением). Можно полагать, что факторы внешней среды (УФ-излучение) способны вызывать дальнейшую трансформацию ПАВ при их попадании в водоемы с образованием продуктов, более токсичных, нежели исходные соединения. Образование таких продуктов возможно также в процессе обеззараживания питьевой воды с помощью УФ-об-лучения, роль которого в последние годы значительно возросла (Г. И. Сидоренко и Е. И. Коре-невская). Современные ртутно-кварцевые лампы, используемые для обеззараживания воды, обеспечивают уровень облучения 80—120 Вт/с-м3 (В. Ф. Соколов).
Нашими исследованиями доказано, что УФ-об-лучение такой мощности может обеспечить 10— 15% деструкцию ПАВ. Поэтому для моделирования оптимальных условий формирования токсических продуктов обработанные хлором детергенты подвергали 10 % деструкции путем УФ-об-лучения. Источником излучения служили ртутно-кварцевые лампы ПРК-4 мощностью 220 Вт. В связи с тем что оптимальные условия для поглощения УФ-лучей создаются микроскопической глиссирующей высокоразветвленной поверхностью (в условиях коалесценции), облучение проводилось в режиме структированной пены. Для сравнения изучали токсичность продуктов, обработанных вне коалесценции.
Большое значение имеет выбор оптимальных соотношении реагирующих веществ, т. е. ПАВ и окислителей, а также благоприятных условий для их взаимодействия. Так, при выборе дозы хлора необходимо учитывать, что способность хлора к окислению значительно снижается (до 50 %) из-за его частичного гидролиза с образованием менее активных соляной и хлорноватистой кислот (Г. Реми). Эти факторы позволяют считать, что оптимальное количественное соотношение ПАВ и хлора 1 :2; это соответствует их
реальным соотношениям в процессе водоочистки.
С целью максимального приближения условий формирования продуктов трансформации к натурным их взаимодействие осуществлялось в значительных объемах воды (до 60 л) с последующим ее упариванием. Например, реакция 600 мг ПАВ и 1200 мг хлора осуществлялась в 60 л воды. При этом концентрация ПАВ в воде составила 10 мг/л, а хлора — 20 мг/л, что относительно близко к реальным условиям их взаимодействия. После испарения воды осадок вводили подопытным животным.
В качестве объекта исследований были выбраны типичные представители высокостабильных «жестких» ПАВ, принадлежащих к 2 различным группам: не образующие в воде типичных ионов (неионогенные) ОП-7 и ОП-Ю и гидролизирую-щнеся с образованием специфических анионов (анионоактивные) азолят А и сульфонол НП-1. Неионогенные препараты очень близки по своему химическому строению и, отличаясь друг от друга лишь на 3 оксиэтиленовые группы, принадлежат к одному гомологическому ряду. Близость химической структуры анионоактивных ПАВ также позволяет отнести их к категории гомологов.
Были установлены верхние параметры токсичности образовавшихся продуктов при однократном пероральном введении по методу Дейхмана и Лебланка. С целью уточнения границ токсикологического эффекта была проведена II серия опытов по методу Беренса и Шлоссера. Установлено, что продукты сочетанного хлорирования и УФ-облучения обладают максимальной токсичностью; они в 6 раз токсичнее исходных веществ и в 2 раза — хлорированных ПАВ. Например, ЛД50 ОП-Ю для крыс 7435±270 мг/кг, а продуктов его комбинированной обработки — 1780± ±210 мг/кг. Среднесмертельная доза продуктов хлорирования НП-1 — 3450±430 мг/кг, а продуктов совместного хлорирования и облучения — 1575±240 мг/кг (табл. 1). При анализе особенностей видовой чувствительности животных к воздействию продуктов комбинированной обработки установлено, что мыши более чувствительны к этим веществам. ЛД50 продуктов хлораммо-низации и УФ-облучения азолята для крыс составляло 1680±170 мг/кг, а для мышей — 940±100 мг/кг. Среднесмертельная доза продуктов окисления ОП-7 для крыс равна 1525± ±430 мг/кг, а для мышей — 1130±225 мг/кг (см. табл. 1).
2 Гигиена и санитария N1 9
— 33 —
Таблица 1
Токсичность продуктов трансформации ПАВ
Вид животных Способ обработки ЛД,о. мг/кг (по Дейхману — Лебланку) ЛД, ). мг/кг (по Беренсу — Шлоссеру)
сульфанол НП-1 аэо-лят А ОП-7 ОП-Ю сульфанол НП-1 азолят А ОП-7 ОП-Ю
Белые Исходный продукт 6440 5220 7900 7450 6310± 356 5150±710 7875± 230 7435± 270
крысы С12 3250 4360 4240 4500 3450±430 4100± 550 4560± 500 4400±220
Хлорамин 2340 2500 2210 2675 2500± 220 2150±630 2610± 275 2740±310
С12-т УФ-облу чение 2200 2350 2100 2460 2120±380 1970±240 2300± 180 2475± 260
Хлорамин + УФ-облучение 1820 2100 1960 2280 1940±290 1850± 375 1750± 640 1980±470
С12~|-УФ-облучение с коа-
лесценцией 1500 1765 1690 1895 1624±246 1820±400 1630±±200 1825± 375
Хлорамин + УФ-облуче-
ние с коалесценцией 1420 1545 1400 1680 1575±240 1680± 170 1525±430 1780±210
Белые Исходный продукт 3150 2680 4450 3550 3350±420 2800±400 4575± 330 3720±450
мыши С12 2545 2050 2675 2590 2660±200 1990±280 2830± 160 2410±500
Хлорамин 1520 2775 2240 1785 1400± 300 1870±520 2140± 180 1678± 330
С124- УФ-облучение 1425 1570 1840 1400 1670±240 1700±200 1775± 445 1520±320
Хлорамин-)- УФ-облучение 1200 1325 1476 1280 1320±330 1480± 190 1655± 100 1435±260
С12 -г УФ-облучение с коа-
лесценцией 1155 1210 1340 1290 1200±455 1090±400 1270± 175 1100±220
Хлорамин -Ь УФ-облуче-
ние с коалесценцией 980 1175 1040 976 825± 270 940± 100 1130= 225 960± 110
Примечание. Степень деструкции ПАВ примерно 25—30%.
Таким образом, продукты комбинированной обработки ПАВ в соответствии с классификацией А. А. Королева и Г. Н. Красовского по степени сравнительной опасности могут быть отнесены к категории опасных (К>1).
Изучалось влияние природы хлора на уровень токсичности образовавшихся продуктов. Установлено, что обработка детергентов препаратами связанного хлора (неорганические хлорамины) сопровождается усилением токсичности: ЛДбо НП-1, обработанного в этих условиях, составляет 1420 мг/кг (по Дейхману — Лабланку), а с помощью газообразного хлора — 1500 мг/кг. Среднесмертельная доза ОП-Ю после комбинированной обработки с применением хлораминов достигают 1680 мг/кг, а с применением газообразного хлора— 1895 мг/кг (см. табл. 1). Установлено, что продукты комплексных превраще-
ний ПАВ, полученные в условиях коалесценции, значительно токсичнее продуктов, облученных вне режима структированной пены: ЛД50 ОП-Ю, подвергшегося хлораммонизации, а затем облученного в условиях коалесценции, равна 1680 мг/кг, а обработанного вне ее — 2280 мг/кг (см. табл. 1). Среднесмертельная доза азолята А^ подвергшегося комбинированной обработке в газожидкостной фазе, для мышей равна 1175мг/кг„ а вне этой фазы— 1325 мг/кг.
Изучали влияние особенностей структуры и гомологии ПАВ на уровень токсичности продуктов трансформации. Установлено, что структура детергентов не влияет на уровень токсичности: среднесмертельные величины как анионоактнв-ных, так и неионогенных ПАВ достоверно не различаются (см. табл. 1). Анализ особенностей гомологии анионоактивных ПАВ показал, что с
Таблица 2
Токсическое действие продуктов комбинированной обработки детергентов в остром опыте (ЛДм)
Показатель
Фон
Сульфанол НП-1
Сульф шол НП-1 +С1,
Сульфанол НП-1 •+-хлорамин
Коалесцениня
С1, + УФ-об-лучение
хлорамин -УФ-обл учение-
Гемоглобин, г°/о Эритроциты, млн/мм3 Холинэстераза, экстинцни БН-группы, мкм Холестерин, мг% Общин белок, г% Альбумины, Глобулины : Р-Липопротеиды, мг% ПАВ в сыворотке крови, мг/л
12,2±0,4 4,32± 1,7 0,43±0,06 33,6±0,6 38±4,4 7,22±0.14 53±1,4 47±1,2 86± 13,1
10,3±0,8 4,06±0,14 0,38±0,02 34,8±0,2 43±3,8 6,37± 0,11 56± 1,4 44± 1,2 80± 12,1 1,25±0,1
9,4±0,5 3,94±0,12 0,40±0,03 39,4±0,9 39± 5,1 5,62± 0,23 58±3,1 42±3,6 75± 10,2 1,12±0,08
7,8±0,9 3,52±0,18 0,34±0,08 37,8±0,6 42±4,7 6,12± 0,14 49± 1,6 51±2,6 79± 9,1 1,06±0,11
7,55±0,7 3,47±0,11 0,31±0,05 36,4±0,9 35±9,3 6,04±0,11 77±2,1 23± 1,6 82±7,1 0,52±0,14
6,4±0,95 3,34±0,16 0,26±0,09 39,1± 0,85 37±5,5 5,96±0,13-75± 1,3 25± 1,4 84±7.5 0,47±0,16
увеличением длины углеводородной цепи токсичность продуктов их трансформации уменьшается: ЛД50 продуктов деструкции сульфонола НП-1 (С12) 1420, а азолята А(См) равна 1545 мг/кг. При изучении токсичности продуктов трансформации гомологов неионогенных ПАВ установлено, что наличие дополнительных оксиэтиленовых групп способствует снижению токсичности: среднесмертельная доза продуктов деструкции ОП-Ю— 1680 мг/кг, а ОП-7 — 1400 мг/кг (см. табл. 1).
В острых опытах изучали биохимические показатели состояния здоровья животных. Параметры регистрировали на 16-й час после введения, так как гибель животных происходила в течение первых суток. Установлено, что продукты трансформации вызывают снижение уровня эритроцитов, гемоглобина и холинэстеразной активности почти вдвое по сравнению с фоновыми данными (табл. 2). Например, уровень гемоглобина за 16 ч понизился с 12,2±0,4 до 6,4± ±0,95 г% (/><0,001), а активность общей хо-линэстеразы — до 0,28±0,09 экстинкций (Я<0,001). Необходимо отметить достоверное (Р<0,001) увеличение содержания сульфгид-рильных групп у животных, получавших продукты комбинированной обработки ПАВ, образовавшихся в условиях коалесценции (см. табл.2). Интересные данные получены при изучении белкового обмена. Установлено снижение уровня общего белка до 5,96±0,13 % (/><0,001), сопровождающееся изменением в соотношениях белковых фракций: значительным увеличением содержания альбуминов (Р<:0,001). Уровень холестерина и p-липопротеидов в процессе гибели животных достоверно не менялся (/'=0,5—0,05).
Изучались особенности и характер клинической картины острого отравления этими вещест-
вами. Установлено, что введенные животным продукты совместного хлорирования и УФ-облучения ПАВ в смертельных дозах вызывает ту же картину острого отравления, что и исходные детергенты.
Для оценки уровня и характера токсикодина-мики продуктов трансформации, а также их кумулятивных свойств был проведен 45-дневный подострый санитарно-токсикологический эксперимент. Исследования проводили на 90 половозрелых крысах-самцах, разделенных на 9 групп по 10 в каждой. Животные ежедневно получали ПАВ и продукты их комбинированной обработки в дозе '/в ЛДм- При изучении кумулятивных свойств продуктов комбинированной обработки ПАВ установлено, что во всех опытных группах коэффициент кумуляции устремляется в бесконечность, т. е. кумулятивные свойства у этих продуктов практически не выражены. Наблюдение за состоянием здоровья животных также осуществлялось с помощью комплекса интегральных и специфических тестов, подобранных с учетом данных острого опыта, а также литературных данных о токсикодинамике изучаемых веществ. Обобщенные результаты подострого опыта по исследованию токсического влияния продуктов, полученных в процессе совместного хлорирования и УФ-облучения ПАВ, представлены в табл. 3. Отмечена выраженная биологическая активность этих продуктов, они влияют на динамику массы тела, уровень гемоглобина и эритроцитов, липидов, витамина С, холинэстеразную активность, а также обладают кардиотоксиче-ским действием (см. табл. 3).
Выводы. 1. Продукты трансформации ПАВ, образующиеся в процессе реагентной обработки воды, по своим токсико-динамическим свойствам отличаются от исходных веществ и могут оказы-
Таблица 3
Токсическое действие хлорированных ПАВ, подвергнутых УФ-облучению в условиях газо-жидкостной фазы
Показатель
Динамика массы тела Гемоглобин Эритроциты Холннэстераза БН-группы Холестерин 0-Липопротеиды Общий белок Альбумины Глобулины ЭКГ
Титр комплемента Витамин С
Относительная масса внутренних органов
Азолят А
V»
ЛД.0
о о 0
-f +
+
0
+
о о о
хлорамин+ УФ-деструк-ции 30 %
+
Сульфонал НП-1
V.
ЛД,о
+
о о
о
+
+ +
о
хлорамин + УФ-деструк-ция 30 %
+
+ +
о
+
ОП-7
лАо
0 о
о
+
+ +
о
+
о о о
хлорамин+ УФ-деструк-ция 30 %
+
+ +
о
+
оп-ю
V. ЛД.0
о О
О
+
+ +
о
+
о о о
хлорамин — УФ-деструк-цня 20 %
+
+ о
+
Примечание. (0) — отсутствие достоверной разницы; (+) — достоверное увеличение показателен; (—) — достоверное уменьшение показателей.
вать значительное влияние на функции организма. Уровень токсичности определяется структурой и гомологическими особенностями исходных веществ.
2. Сочетанное хлорирование и УФ-облучение в условиях газожидкостной фазы сопровождаются образованием продуктов, обладающих максимальной токсичностью: эти препараты в 6 раз токсичнее препаратов, обработанных неорганическим хлорамином (связанным).
3. Форма существования вещества — газожидкостная фаза, определяемая главным образом присутствием ПАВ, в значительной мере формирует процессы трансформации веществ и определяет степень их токсичности.
Литература. Королев А. А.. Красовский Г. Н. — В кн.: Вопросы охраны окружающей среды. Пермь, 1979, с. 48— 50.
Сидоренко Г. И.. Кореневская Е. И. Научные основы гигиены населенных мест. М., 1976. Соколов В. Ф. Обеззараживание воды бактерицидными лучами. М., 1964.
Каррер П. Курс органической химии. М., 1938, с. 443—450. Реми Г. Курс неорганической химии. М., 1972, с. 749.
Поступила 20.01.8?
Summary. It has been established that the products of detergents transformation formed in the process of water treatment by reagents are likely to causc a marked effect on the organism. Of greatest hazards are the compounds produced by water chlorination and UV-radiation. with detergents being in the gas-liquid stage. It is this stage that largely predetermines transformation processes and the degree of toxicity of the products formed.
УДК 378.661:612.825.8.017.2-057.875
Н. Ф. Борисенко, И. И. Слепушкина, А. Г. Глущенко, Ю. А. Литвинова, Н. Д. Эмишян, И. С. Артюшенко, М. Н. Баранова
ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ СТУДЕНТОВ К ОБУЧЕНИЮ В ВУЗЕ
Киевский медицинский институт
Постоянное усложнение программ обучения в медицинских вузах, применение разнообразных технических средств обучения и контроля уровня знаний приводит к интенсификации процесса обучения и, естественно, предъявляет повышенные требования к организму студента. Среди многочисленных исследований, проводимых в этом направлении, доля длительных динамических наблюдений за одними и теми же контин-гентами студентов, направленных на изучение процессов адаптации к учебной работе в вузе, все еще недостаточна. Между тем именно материалы таких исследований должны быть основой регламентации всей учебно-воспитательной и трудовой деятельности студентов.
Целью наших исследований явилось изучение динамики работоспособности, функциональных возможностей и особенностей адаптации одного и того же контингента студентов на протяжении 6-летнего периода обучения в медицинском вузе. Эти наблюдения были проведены с учетом всех факторов, влияющих на изучаемые явления, в частности таких, как организация учебной работы, режим труда, отдыха и двигательной активности, здоровье студентов, санитарное состояние учебных аудиторий.
Под наблюдением находилось около 200 студентов. Их бюджет времени и режим дня был изучен на основании анализа 5000 карт анкетного опроса, хронометражных и самохронометраж-ных наблюдений. Кратность физиологических исследований при изучении процессов адаптации, организации отдыха, оценке эффективности физического воспитания составляла 6—8 раз на
каждом году обучения. Состояние здоровья исследовано у 1140 человек.
Было установлено, что учебная нагрузка на младших курсах составляет 42—45 ч в неделю. Расписания учебных занятий, как правило, не учитывают дневную и недельную динамику работоспособности студентов. С увеличением срока обучения число студентов, затрачивающих на подготовку к занятиям время более нормируемого, уменьшается: с 60% на I до 17% на III курсе. Продолжительность внеаудиторной работы значительно возрастает во время сдачи экзаменов и зачетов, которые на разных кафедрах планируются на одни и те же учебные недели. Продолжительность сна от I до VI курсов увеличивается. Во время экзаменационной сессии и перед ней резко увеличивается число недосыпающих студентов. У 15—20 % студентов в течение учебного года и у 50—65 % во время экзаменов зарегистрированы неврозы засыпания. Установлена прямая положительная корреляционная зависимость между продолжительностью сна и текущей успеваемостью (г=0,42—0,61). Режим питания у студентов с увеличением продолжительности обучения в вузе упорядочивается: начиная с III курса только 4—6 % студентов получают 1 раз в день горячую пищу.
Двигательная активность студентов вдвое ниже физиологической потребности и составляет 11—12 тыс. шагов в сутки. Существующие формы физического воспитания не способствуют улучшению морфофункциональных показателей физического развития. Отмечается недостаточная пропорциональность и гармоничность физическо-
