CC BY
6
EXPERIMENTAL DATA FOR HYGIENIC STANDARDIZATION OF DALAPON CONTENTS IN WATER BODIES
V. P. Kochkin
The presence of dalapon in water deteriorates its organoleptic properties to a great extent. Its threshold value for this index is at a level of 2 mg/l. Dalapon at a concentration of 5 mg/l has no effect on the general sanitary regimen of water bodies. A sanitary chronic toxicologic test has proved dalapon in a dose of 1 mg/kg (20 mg/l) to be inefficient for warm-blooded animals. Comparing the results of a series of investigations, the author suggests the maximum permissible concentration of dalapon in the water to be set at a level of 2 mg/l, which may be determined by its effect on the organoleptic properties of the water.
УДК 613.32:632.95
К ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ В ВОДОЕМАХ МЕТИЛДИТИОКАРБАМАТА НАТРИЯ (КАРБАТИОНА) И ДИМЕТИЛДИТИОКАРБАМАТА АММОНИЯ
С. В. Нагорный
Кафедра коммунальной гигиены Ленинградского санитарно-гигиенического медицин-, ского института
Метилдитиокарбамат натрия (карбатион) применяют в сельском хозяйстве как пестицид, а диметилдитиокарбамат аммония (ДМДТКА) является промежуточным продуктом в производстве ядохимиката диме-тилдитиокарбамата цинка (цирама). Оба соединения представляют собой производные дитиокарбаминовой кислоты (дитиокарбаматы). Это белые кристаллические вещества, легко растворимые в воде и спиртах. Карбатион имеет формулу СН3(Н)-Ы-С-З-Ыа, молекулярный вес 129,17.
¡5
ДМДТКА имеет формулу (СНз)2-№С-3-МН4, молекулярный вес 138,26.
^ II
Б
Оба вещества обладают резким неприятным запахом, ухудшают вкусовые качества воды. Порог запаха и привкуса того и другого устанавливали бригадным методом, результаты обрабатывали статистически.
В воде, содержащей карбатион, наблюдается усиление интенсивности запаха при экспозиции в течение нескольких часов от момента приготовления разбавленных растворов пестицида (рис. 1). Нагревание воды до 60° ускоряет процесс усиления запаха. Хлорирование водных растворов карбатиона резко и быстро (практически мгновенно) усиливает запах. Запах после усиления довольно стабилен: при достижении интенсивности в 2 балла он сохраняется в воде до 2 суток, а при интен-" сивности в 5 баллов — до 5 суток. Характер запаха после хлорирования подобен тому, который отмечается ¡при экспозиции водных растворов карбатиона. Однако интенсивность запаха при хлорировании несколько большая и показания одораторов более однородны. Результаты измерений интенсивности запаха после хлорирования были подвергнуты статистической обработке. Результаты представлены в табл. 1.
Для санитарной надежности в качестве пороговой величины карбатиона по запаху следует принять нижнюю доверительную границу его концентрации, вызывающей запах интенсивностью 1 балл, значение ее I (М—Ш) равно 0,0256 мг/л.
ДМДТКА придает воде запах, интенсивность которого не изменяется при нагревании, хлорировании или во времени. Запах интенсив-
ностью 1 балл установлен при концентрации продукта 2 мг/л, запах интенсивностью 2 балла — при концентрации 4,2 мг/л.
Порог восприятия привкуса в воде для карбатиона составляет 5,76 мг/л, практический порог— 14,4 мг/л. Для ДМДТКА порог восприятия привкуса в воде составляет 5,02 мг/л, практический предел — 12,7 мг/л. В концентрации карбатиона и ДМДТКА до 50 мг/л не изменяются прозрачность и цветность растворов.
Таблица 1
Определение пороговой концентрации запаха карбатиона
Интенсивность запаха (в баллах) Статистические параметры
М ±т п ±а Р М—tm
1 2 0,029 0,047 0,0016 0,0038 51 41 0,0117 0,0240 5,3 8,0 0,0256 0,0398
При изучении стабильности карбатион и ДМДТКА в воде определяли по методу Clarke с сотрудниками. Изменение рН среды в щелочную сторону (рН среды в опытах 6,0 и 8,5) и снижение температуры (4—б
o e/ss -co?s
Рис. 1. Изменение интенсивности запаха разбавленных растворов карбатиона в открытых сосудах (при 18—22°).
По оси абсцисс — время (в часах); по оси ординат — концентрация (в масштабе десятичных логарифмов) карбатиона; / — показания одораторов при интенсивности запаха в 2 балла; 2—показания одораторов при интенсивности запаха в 5 баллов.
б----
//г/ г
Рис. 2. Влияние ДМДТКА на биохимическое потребление кислорода в водоемах. По оси абсцисс — продолжительность эксперимента (в сутках); по оси ординат — ВПК (в % к контролю); / — концентрация 0,02 мг/л-, 2 — концентрация 0,1 мг/л; 3 — концентрация 0,5 мг/л; 4 — концентрация 2,5 мг/л; Л — контроль; Б — испытанная концентрация.
и 18—20°) значительно повышают устойчивость изучаемых дитиокар-баматов. Карбатион в концентрации 5—10 мг/л обнаруживается от нескольких часов до 5 суток, в концентрации 50 мг/л — от 4 до 15 суток. ДМДТКА в начальной концентрации 16 мг/л обнаруживается более 20 суток в воде пруда.
Сопоставляя данные о стабильности карбатиона и результаты орга-нолептических исследований, следует отметить, что, несмотря на невысокую (при определенных условиях) стабильность, в воде относительно долго находятся продукты разложения карбатиона, влияющие на запах воды.
Известно, что дитиокарбаматы в водных растворах подвергаются превращениям, в результате которых образуются тиурамди- и моносульфиты, сероуглерод, амины, сероводород, тиомочевина и изотиоцианаты. Исходное вещество и продукты превращений образуют динамическую систему, равновесие которой сдвинуто в сторону постепенно удаляемых из реакции продуктов распада. Большая часть превращений дитиокар-► баматов связана с их окислением. Окислителями могут быть кислород, галогены и т. п. Превращения диалкилдитиокарбаматов (в наших опытах ДМДТКА) несколько отличаются от трансформаций моноалкилдитио-карбаматов и алкиленбисдитиокарбаматов (в наших опытах — карбати-он). В последнем случае возникают изотиоцианаты, что, в частности, и отличает вторую группу от первой (Thorn и Ludwig). При разложении карбатиона в почве образуется метилизотиоцианат (Ю. А. Баскаков; А. Крафтс).
Изотиоцианаты (изороданиды, горчичные масла) обладают резким неприятным запахом, по которому они могут быть легко обнаружены (П. Каррер). Образованием метилизотиоцианата следует объяснить усиление запаха в водных растворах карбатиона при хлорировании, экспозиции или нагревании. В растворах ДМДТКА усиления запаха нет, при разложении диалкилдитиокарбаматов не образуются и изотиоцианаты.
t В опытах с целью выяснения влияния на процессы естественного
самоочищения водоемов мы изучали карбатион и ДМДТКА в концентрациях 0,02, 0,1, 0,5 и 2,5 мг/л. Концентрации обоих веществ 0,1 и 0,5 мг/л вызывают торможение процессов БПК на 20—25% в течение первых суток, которые, однако, восстанавливаются на 4—5-е сутки (рис. 2). Карбатион и ДМДТКА в концентрации 0,1—0,5 мг/л также обнаруживают временное угнетение сапрофитной микрофлоры в первые сутки. Более высокие концентрации карбатиона и ДМДТКА оказывают более выраженное действие на первую и вторую фазу окисления органических веществ. Учитывая кратковременность влияния на процессы БПК, концентрация обоих веществ на уровне 0,5 мг/л является пороговой по влиянию на обычный санитарный режим водоемов.
Токсическое действие карбатиона и ДМДТКА мы изучали в острых, . подострых и хронических экспериментах на теплокровных животных. Вещества вводили перорально в водных растворах. Результаты острых опытов, обработанные путем пробит-анализа по методу Литчфилда и Уилкоксона (М. Л. Беленький), представлены в табл. 2.
Таблица 2
Токсичность карбатиона и ДМДТКА по данным острых опытов
LD,e±<m (в мг/кг)
Вещество белые мыши белые крысы морские свинки
Карбатион ДМДТКА 266 (246,3—237,3) 592 (533,3—651,2) 700 (639,2—766,5) 1458(1313,5—1618,4) 815 (677,2—1010,6) 1680(1359,2—2076,0)
Среднесмертельные дозы обоих веществ для кроликов определены по методу Deichman и Le Blanc и составляют LD50 карбатиона 320 мг/кг, LDso ДМДТКА 450 мг/кг.
Кумулятивные свойства карбатиона и ДМДТКА выражены весьма слабо. Так, при введении препаратов кроликам и крысам в дозах, соответствующих Vio LD5o, не наблюдается гибели в течение 3 месяцев (т. е. при получении каждым животным за все время 9 LD50). Однако при введении дитиокарбаматов в дозах, равных '/s LD50, гибель животных наступает при введении меньших суммарных доз. Коэффициент кумуля-
ции ДМДТКА, рассчитанный по Ю. С. Каган (1964), составляет 6,2, карбатиона — 13,1.
Опыты по выяснению метаболизма изучаемых дитиокарбаматов в организме животных показали, что карбатион и ДМДТКА способны превращаться в сероуглерод, который выделяется с выдыхаемым воздухом. Крысы выделяют в виде сероуглерода до 18%, а мыши около 10% введенной дозы дитиокарбаматов. Полученные результаты показывают возможность образования сероуглерода из моноалкилдитиокарбамата (карбатиона), которая ранее доказана в отношении диалкилдитиокарба-матов (Merlevede и Casier).
При подострых опытах карбатион и ДМДТКА мы вводили в желудок кроликов и крыс в дозах Vs> Vio и V20 LD50 в течение 2—3 месяцев. В ходе опытов установлено, что поведение животных изменяется (сонливость в первые дни после затравки), снижается их вес. Выявлено
нарушение окислительных процессов в организме затравленных животных: снижается потребление кислорода белыми крысами, в крови кроликов уменьшается содержание кодегидрогеназы-1 (дифос-фопиридинового нуклеотида — ДПН), в конце затравки изменяется активность окислительного фермента сукциндегидро- f геназы в органах животных, повышается содержание никотиновой кислоты в печени крыс, отмечается фазовый характер колебания уровня SH-групп крови кроликов. Даже однократное введение изучаемых препаратов вызывает повышение уровней холестерина в сыворотке крови кроликов на 40% и более. Увеличивается содержание холестерина в печени кроликов, определенное в конце 2-месячной затравки. В крови кроликов обнаруживается лейкопения, анемия и снижение содержания гемоглобина. Карбатион и ДМДТКА значительно удлиняют время ' спиртового наркоза белых мышей. Время принудительного плавания крыс, затравленных тем и другим веществом, значительно сокращается, если им вводят перед опытом слабые растворы этилового спирта. Влияние изучаемых дитиокарбаматов на протромбинообразовательную и антитоксическую функции печени не установлено.
В хроническом санитарно-токсикологическом эксперименте на кроликах и крысах в течение 7 месяцев испытаны дозы карбатиона 0,005, * 0,5 и 20 мг/кг, дозы ДМДТКА 0,025, 1 и 30 мг/кг. В первые 2—3 месяца затравки наблюдается снижение, а затем во второй половине периода затравки повышение потребления кислорода белыми крысами, затравленными карбатионом в дозе 20 мг/кг и ДМДТАвдозе 30 мг/кг (рис.3). Аналогичный характер изменений установлен при наблюдении за содержанием кодегидрогеназы-1 (ДПН) в крови кроликов (определение по методу Левитас и сотрудников, А. М. Петрунькина) ; в частности, выявлено снижение уровня ее в первые 2 месяца и повышение в дальнейшем у кроликов, получавших карбатион в дозе 20 мг/кг и ДМДТКА в дозе 30 мг/кг. В середине периода затравки отмечено повышение, а в конце ' периода снижение содержания SH-групп в крови кроликов, получавших
so
40
JO
го ю н -ю -го
Г
Г
у
;5
"V
J_L
S
Рис. 3. Динамика потребления кислорода при затравке крыс дитио-карбаматами.
По оси абсцисс — время наблюдения (в месяцах); по оси ординат — потребление кислорода крысами (в % к показателям контрольной группы, принятым за 100%); А — карбатион; / — доза 0,005 мг/кг; 2 — доза 0,5 мг/кг; 3 — доза 20 мг/кг; Б — ДМДТКА; 4 — доза 0,025 мг/кг; 5 — доза 1 мг/кг; 6 — доза 30 мг/кг.
наибольшие дозы карбатиона и ДМДТКА. Карбатион в дозе 0,5 мг/кг и ДМДТКА в дозе 1 мг/кг также оказывают влияние на окислительные процессы в отдельные периоды опыта. Введение карбатиона в дозе 0,005 мг/кг и ДМДТКА в дозе 0,025 мг/кг вовсе не вызывает изменения окислительных процессов в организме животных.
Отравление кроликов карбатионом в дозе 20 мг/кг и ДМДТКА в дозе 30 мг/кг влечет за собой повышение уровня холестерина ¡в сыворотке крови кроликов более чем на 40%- Увеличение содержания холестерина в сыворотке крови сохраняется до 3 месяцев, а затем уровень холестерина снижается и становится ниже показателей контрольной группы (различие статистически достоверно). Карбатион в дозе 0,5 мг/кг приводит к статистически значимому повышению уровня холестерина в сыворотке крови. Карбатион в дозе 0,005 мг/кг и ДМДТКА в дозе 0,025 мг/кг не елияют на содержание холестерина в сыворотке крови.
Только дозы карбатиона и ДМДТКА, соответственно составляющие 20 и S0 мг/кг, обусловливают лейкопению, анемию и снижение уровня гемоглобина у затравленных кроликов. Снижение фагоцитарной активности лейкоцитов отмечено как среди животных этих же групп, так и у кроликов, получавших карбатион в дозе 0,5 мг/кг.
Определение скорости выработки условных рефлексов на фоне затравки белых крыс (по оборонительной методике в камере И. С. Александрова и М. Г. Цибиной)1 позволило установить, что дозы карбатиона 20 мг/кг и ДМДТКА 30 мг/кг замедляют появление условных рефлексов (что достоверно статистически), а карбатион в дозе 0,5 мг/кг вызывает тенденцию к замедлению выработки условных рефлексов у крыс. Меньшие дозы не оказывают действия.
В конце периода затравки крыс мы применили комбинированные функциональные нагрузки (специфическую алкогольную и пробу на выносливость, «работоспособность» животных). Алкогольная проба в случае предварительного введения дитиокарбаматов и тиурамсульфидов приводит к расстройству вегетативной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем (И. В. Стрельчук и др.), т. е. предъявляют повышенные требования к функциональным системам организма. Сущность пробы на «работоспособность» состояла в том, что за 20—30 мин. до постановки опыта с плаванием подопытным и контрольным крысам вводили слабые растворы этилового спирта. Эта проба помогла установить, что только животные, получавшие наименьшие дозы карбатиона (0,005 мг/кг) и ДМДТКА (0,025 мг/кг), оказались одинаково выносливыми с контрольными при плавании в воде в испытанных условиях.
Таким образом, на основании опытов можно считать, что дозы карбатиона 0,005 мг/кг (0,1 мг/л) и ДМДТКА 0,025 мг/кг (0,5 иг/я) являются подпороговыми по санитарно-токсикологическому признаку, дозы карбатиона 0,5 мг/кг и ДМДТКА 1 мг/кг — на уровне пороговых, а дозы карбатиона 20 мг/кг и ДМДТКА 30 мг/кг — несомненно действующими.
Выводы
1. ДМДТКА в воде является относительно стабильным соединением. Карбатион обладает маловыраженной стабильностью, которая может, однако, возрастать при повышении pH среды и снижении температуры. Необходимо считаться с более длительным присутствием, нежели сам карбатион, продуктов его распада в воде.
2. Пороговые концентрации карбатиона по органолептическому признаку вредности (запаху) составляют 0,0256 мг/л (0,026 мг/л), ДМДТКА — 2 мг/л.
1 Метод менее чувствительный, чем двигательно-пищевой, и поэтому не рекомендуется в санитарно-токсикологических исследованиях (Ред.).
3. Пороговые концентрации обоих соединений по действию на общий санитарный режим водоемов могут быть приняты на уровне 0,5 мг/л.
4. В результате токсикологических опытов на теплокровных животных установлено, что карбатион более токсичен по сравнению с ДМДТКА в острых опытах; оба соединения обладают слабо выраженными кумулятивными свойствами; системы организма, подверженные действию изучаемых дитиокарбаматов в подострых и хронических опытах, одинаковы. Недействующими дозами карбатиона по влиянию на организм теплокровных животных в хроническом эксперименте являются 0,005 мг/кг (0,1 мг/л), ДМДТКА — 0,025 мг/кг (0,5 мг/л).
5. Сопоставляя результаты комплексного исследования, можно рекомендовать в качестве предельно допустимой концентрацию карбатиона на уровне 0,02 мг/л и считать лимитирующим показателем вредности этого вещества — влияние его на орга.нолептические свойства воды; предельно допустимую концентрацию ДМДТКА следует принять равной 0,5 мг/л по санитарно-токсиколопичеокому признаку вредности как наиболее важному с гигиенической точки зрения.
ЛИТЕРАТУРА
Баскаков Ю. А. В кн.: Новые инсектофунгициды и гербициды. М., 1960, с. 185. — Беленький М. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Рига, 1963. — П е т р у н ь к и н а А. М. Практическая биохимия. Л., 1961.—Стрель-чук И. В. Ж. невропатол. и психиатр., 1952, в. 4, с. 43. — Clarke D. L., Baum Н„ Stanley Е., Analyt. Chem., 1951, v. 23, p. 842. — Кар pep П. Курс органической химии. Л., 1960, с. 296. — Крафтс А. Химия и природа действия гербицидов. М„ 1963, с. 204. — Merlevede Е., Casier Н., Arch. int. Pharmacodyn., 1961, v. 132, p. 427,— Thorn G. D., L u d w i g R. A., The Dithiocarbamates and Related Compounds. Amsterdam, 1962.
Поступила 19/VIII 1965 r.
DETERMINATION OF STANDARD LEVELS OF SODIUM METHYLDITHIOCARBA-MATE (CARBATHION) AND AMMONIUM DIMETHYLDITHIOCARBAMATE IN
WATER BODIES
S. N. Nagorny
The paper contains experimental data for substantiating the maximum permissible concentration of sodium methyldithiocarbamate (carbathion), used in agriculture as a pesticide, and that of ammonium dimethyldithiocarbamate (ADMDTC), that is an intermediate product in the production of a poisonous chemical — cirame. On the basis of the results obtained the author recommends the maximum permissible concentration of carbathion to be set at a level of 0.0256 mg/1 (0.026 mg/1) and consider the effect on the organoleptic properties of water to be the limitting index of its noxious effect. The maximum permissible concentration of ADMDTC should be at a level of 0.5 mg/1 judging by its sanitary toxicologic effect.
1 В ранее опубликованных работах величина пороговой концентрации карбатиона и ДМДТКА по влиянию на общий санитарный режим водоемов предлагалась на уровне 0,1 мг/л. Однако, учитывая преходящий характер изменений, следует в качестве пороговой по данному показателю принять величину, равную 0,5 мг/л. Поскольку подпорого-вая по санитарно-токсикологическому признаку доза ДМДТКА соответствует концентрации препарата в воде на уровне 0,5 мг/л, более целесообразно положить в основу нормирования ДМДТКА токсикологические данные.
