К ОБОСНОВАНИЮ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ АЦЕТОФЕНОНА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

К ОБОСНОВАНИЮ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ АЦЕТОФЕНОНА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ

Аспирант Н. Б. Имашева

Из Куйбышевского медицинского института

Целью настоящей работы является исследование но определению предельно допустимых концентраций- ацетофенона в атмосферном воздухе.

Ацетофенон (С8Н80) относится к простейшим жирноароматическим кетонам, в молекуле которых с карбонильной группой связан один арил и один жирный радикал — алкил. По физическим свойствам он представляет в обычных условиях бесцветную или слабоокрашенную в желтый цвет маслянистую жидкость, которая при комнатной температуре застывает в легкоплавкие кристаллы, напоминающие по форме крупные листочки, и имеет спёцифический запах черемухи.

Ацетофенон применяют в химико-фармацевтической промышленности при производстве лекарственных препаратов, в анилино-красочной промышленности и в органическом синтезе. Продукт хлорирования ацетофенона хлорацетофенон относится к группе отравляющих веществ. Предприятия химико-фармацевтической, анилино-красочной промышленности и органического синтеза могут быть источниками загрязнения атмосферного воздуха ацетофеноном. Основным источником загрязнения является производство ацетона и фенола кумольным способом, в котором ацетофенон играет роль побочного продукта. По данным М. И. Фонгауз (1961), продукты побочных реакций, которые по отношению к целевым и промежуточным составляют небольшую часть по весу, попадают в воздух в таком же или даже большем количестве, чем последние. -

Имеющиеся сведения о токсичности ацетофенона весьма ограничены и разноречивы. Работы по изучению токсикологии ацетофенона относятся к концу XIX века и посвящены действию больших доз его. Влияние малых концентраций паров ацетофенона как при кратковременном контакте, так и в условиях хронического эксперимента не изучалось. Полностью отсутствуют какие-либо исследования о предельно допустимых концентрациях данного вещества в атмосферном воздухе, нет соответствующих работ и по промышленным предприятиям.

Определение ацетофенона в атмосферном воздухе мы проводили по методике, предложенной В. А. Хрусталевой (1960). Эта методика основана на использовании реакции взаимодействия ацетофенона с м-ди-нитробензолом. В результате реакции получается розовое окрашивание, интенсивность которого пропорциональна концентрации ацетофенона; пробу сравнивают со свежеприготовленной шкалой. Бензол, изопропил-бензол, гидроперекись изопропилбензола, а-метилстирол, фенол и другие вещества не мешают определению ацетофенона. Что касается ацетона, то он мешает определению лишь в больших концентрациях (более 100 у). Чувствительность метода равна 1 у в 1 мл. В качестве поглотителя используют твердый сорбент силикагель, помещенный в видоизмененный поглотитель Зайцева. Скорость отбора проб 4 л!мин\ после отбора про-

бы ацетофенон экстрагируют спиртом, а затем определяют колориметрически.

В экспериментальных условиях малые концентрации ацетофенона мы определяли спектрофотометрическим методом по спектрам поглощения на спектрофотометре СФ-4 (метод разработан под руководством старшего научного сотрудника физико-химической лаборатории кафедры коммунальной гигиены ЦИУ М. Д. Манита). Чувствительность метода 0,25 у/мл. Пробы отбирают аналогично способу отбора для колориметрического метода.

Для обоснования максимальной разовой предельно допустимой концентрации ацетофенона в атмосферном воздухе мы определили у людей порог обонятельного ощущения ацетофенона, влияние малых кон-^ . . центраций его на световую чувствитель-

ность глаза и электрическую активность головного мозга. Для установления среднесуточной предельно допустимой концентрации было изучено действие ацетофенона на животных в условиях хронической затравки.

Порог обонятельного ощущения ацетофенона определяли у 18 практически здоровых людей в возрасте 18—60 лет по общепринятой методике (В. А. Рязанов, К. А. Буштуева, Ю. В.Новиков, 1957). Всего проведено 455 наблюдений. Минимально ощутимая концентрация ацетофенона колебалась в пределах 0,027— 0,01 мг/м3, причем у наиболее чувствительных лиц данной группы она составила 0,01 мг/м3. Концентрация 0,008 мг/м3 не ощущалась ни одним из наблюдаемых.

Влияние малых концентраций ацетофенона на рефлекторное изменение световой чувствительности глаза мы определяли, 'пользуясь методом темновой адаптации (на адаптометре АДМ) у 3 наблюдаемых. Чистый воздух и экспериментальную смесь различных концентраций ацетофенона подавали в течение 10 м'инут перед определением световой чувствительности глаза. Мы исследовали концентрации 0,018—0,020; 0,014—0,015; 0,01—0,011 и 0,007 мг/м3. С 'каждой концентрацией работу проводили не менее 3 раз. Результаты исследования показали, что концентрация 0,014—0,015 мг/м3 вызвала 'изменение хода кривой темиовой адаптации у всех наблюдаемых, 0,01—0,011 мг/м3—у одной наблюдаемой. Ацетофенон в концентрации 0,007 мг/м3 не изменял хода кривой темновой адаптации (рис. 1).

Определение порога изменения электрической активности голов'ного мозга человека при вдыхании различных концентраций ацетофенона мы проводили по разработанному на кафедре коммунальной гигиены ЦИУ варианту метода функциональной электроэнцефалографии 'применительно к исследованиям действия неощутимых концентраций атмосферных загрязнений. В основу метода была положена способность центральной нервной системы давать ритмические возбуждения в ответ на действие ритмического раздражителя (В. С. Русинов, 1954; Н. В. Голиков, 1956, и др.)- Дача различных концентраций ацетофенона «а фоне функциональной нагрузки (ритмический световой раздражитель различной интенсивности) позволяет изучить динамику нервных процессов в короткий интервал времени.

Исследования проводили у 5 наблюдаемых -с нормальным состоянием верхних дыхательных путей. Регистрирующим прибором служил

5 10 /3 20 25 30 35 40 дремя наблюдения (вминутах)

Рис. I. Изменение хода кривой темновой адаптации у наблюдаемой Т. после воздействия паров ацетофенона.

/ — чистый воздух; 2 — концентрация ацетофенона 0.007 мг/м3-, 3 — концентрация 0,01—0.011 мг/мг; 4 — концентрация 0,014—0,015 мг/м\

к

"I-1-г

6 10 14 18 и минуте Время, прошедшее после дачи газа, дачи ¿аза (8 минутах)

Стадии опыта •

Рис. 2. Динамика изменения амплитуды усвоенного ритма у наблюдаемого А. при действии паров ацетофенона.

/ — чистый воздух; 2 — концентрация ацетофенона 0,003 мг/м3; 3 — концентрация 0,007 мг/м3.

восьмиканальный электроэнцефалограф фирмы «Кайзер» с фотостимулятором. Для объективности результатов электроэнцефалографии измеряли амплитуду усвоенного ритма за все время действия раздражителя (ритмические световые мелькания) продолжительностью 45 секунд. После 2—3 записей фона наблюдаемый в течение 5 минут вдыхал смесь воздуха с заданной концентрацией ацетофенона. С 4-й минуты дачи газа через каждые 3 минуты давали световой раздражитель. Мы изучили действие 2 концентраций — 0,007±0,001 и 0,003±0,0009 мг/м3. Первая концентрация ацетофенона вызвала уменьшение амплитуды усвоенного ритма у всех наблюдаемых в среднем на 35—40% через 2—6 минут после окончания воздействия газа (рис. 2). Концентрация 0,003 мг/м3 не оказала влияния на изменение • амплитуды усвоенного ритма. Одновременная запись электрокардиограммы и ритма дыхания не выявила у наблюдаемых каких-либо закономерных изменений.

Таким образом, полученные нами результаты показали, что из 3 физиологических методик, примененных для определения максимальной разовой предельно допустимой концентрации ацетофенона в атмосферном воздухе, наиболее чувствительным для данной группы исследуемых является метод оценки функционального состояния головного мозга с помощью электроэнцефалографических кривых усвоения ритма. Пороги рефлекторного действия ацетофенона на организм человека были следующими: порог обонятельного ощущения— 0,01 мг/М3, порог действия на световую чувствительность глаза— 0,01 мг/м3, порог действия на электрическую активность головного мозга—0,007 мг/м3. Концентрация 0,003 мг/м3 оказалась не действующей по всем 3 методам, поэтому мы предлагаем ее как максимальную разовую предельно допустимую концентрацию.

Для обоснования среднесуточной предельно допустимой концентрации мы предприняли непрерывную круглосуточную затравку белых крыс ацетофеноном в концентрации 0,07 и 0,007 мг/м3 в течение 70 дней. Концентрация 0,007 мг/м3 была выбрана как не оказывающая влияния на световую чувствительность глаза (электроэнцефалографию проводили позднее хронического опыта). Вторая концентрация была взята в 10 раз большей. В период затравки колебания концентрации были незначительны: в первой камере она составила в среднем 0,007±0,0008 мг/м3, во второй — 0,076±0,002 мг/м3. Для опыта было отобрано 45 молодых белых крыс-самцов (по 15 в каждой группе). В процессе опыта велись наблюдения за общим состоянием крыс и изменением их веса. Крысы всех групп на протяжении опыта были активны, отставания в весе по сравнению с контрольными не отмечалось.

С целью изучения влияния малых концентраций ацетофенона на функциональное состояние центральной нервной системы мы определяли соотношение хронаксии мышц-антагонистов голени правой задней конечности крыс. Хронаксию измеряли один раз в 10 дней у 5 крыс каждой группы в одинаковых условиях и в одно и то же время. Концентрация 0,07 мг/м3 при длительном воздействии вызвала изменение соотношения хронаксии сгибателей и разгибателей. Эти изменения на 7—8-й неделе

выражались в уравнивании хронаксии мышц-антагонистов у 2 крыс, а на 10-й неделе — у всех 5 крыс. У крыс № 27 и 29 наблюдалось обратное соотношение хронаксии сгибателей и разгибателей (рис. 3). Концентрация 0,007 мг/м* не вызвала изменений моторной хронаксии мышц-антагонистов. Что касается реобазы, то ее изменения не носили закономерного характера.

Мы изучали влияние малых концентраций ацетофенона на изменение активности холинэстеразы цельной крови. В своей работе мы использовали химический метод определения активности холинэстеразы,

который был разработан

§

од. 0,16-0.15-

6,13 од 0,11 0,10-

.1концентрация ОЛО7 »г/м-

-4—I ■ I—1 « ' * •

0,17* 0/5-0/5-Ц/4 0,13

№ ОМ 0,10]

До заграб-ни

концентрация 0,07 мгЛ

I 1 I-т-1 1 ^-

/ 2 3 * 5 5 7 1 2

Период за гравии Ооспо затравки Время наблюдения (в десятидневна*)

Рис. 3. Хроиаксия мышц-антагонистов у крыс, подвергавшихся воздействию ацетофенона. / — сгибатели; 2 — разгибатели.

А. А. Покровским (1953) и видоизменен А. П. Мар-тыновой (1957). Принцип определения заключается в изменении цвета индикатора в результате сдвига рН, происходящего при гидролизе ацетилхолина.

Определение активности холинэстеразы вели каждые 2 недели. У всех крыс, за исключением крысы № 19, концентрация 0,07 мг/м3 к концу первого месяца затравки вызывала уменьшение активности холинэстеразы на 22% (рис. 4). У крысы № 19, наоборот, установлено резкое увеличение активности холинэстеразы, особенно к концу 2-го месяца затравки. В течение *восстановитель-ного периода активность холинэстеразы приблизилась к первоначальным данным результатам в контрольной группе. Что касается изменения активности холинэстеразы крыс, которые подвергались воздействию ацетофенона в концентрации 0,007 мг/м3у то достоверных изменений мы не обнаружили.

Ряд авторов отмечает, что при длительном воздействии химических веществ у животных наблюдается изменение общего количества белка и соотношения его отдельных фракций (Л. Н. Суродейкина, 1956; Р. Убайдуллаев, 1961). В своей работе мы также изучали изменение сывороточных белков один раз в 20 дней у 5 крыс из каждой группы. Общий белок определяли рефрактометрически. Каких-либо изменений по сравнению с контролем не удалось обнаружить ии у одной группы.

Фракции сывороточного белка определяли методом электрофореза на бумаге с дальнейшим элюированием полученных фореграмм 0,1 н.

§ I

55 50

45

«V*

г /

N4

/V

ЧУ / А

04 / —*

У ^ ♦

/2

•У

112 3 4 5 6

5 До затраб- Период за трав ни ПослезатраВни на

§

Период наблюдения 2 недели

Рис. 4. Влияние ацетофенона на активность холинэстеразы цельной крови у подопытных

животных.

/ — контроль; 2 — концентрация ацетофенона 0,007 мг/м*-, 3 — концентрация 0,07 мг/мг

б

I

раствором едкого натра. После анализа фореграмм можно отметить следующее: у крыс, подвергавшихся воздействию большой концентрации ацетофенона, уже к концу первого месяца затравки отмечаются уменьшение количества альбуминов и соответствующее увеличение количества глобулинов. Особенно показательно было изменение альбумино-альфа-глобулинового индекса —с 2,8—2,1 до затравки до 1,2—0,6 к концу первого месяца (рис. 5).

Таким образом, данные хронической затравки позволяют нам сделать вывод, что для крыс опытной группы ацетофенон в концентрации 0,007 мг/м3 оказался недействующим. Поэтому в качестве среднесуточной предельно допустимой для ацетофенона можно предложить концентрацию 0,003 мг/м3, находящуюся на уровне рекомендуемой нами предельно допустимой максимально разовой концентрации.

Для характеристики загрязнения атмосферного воздуха ацетофено-ном мы обследовали завод синтетического спирта, на котором в процессе производства ацетона и фенола кумольным способом ацетофенон получается в качестве побочного продукта. Источниками загрязнения атмосферного воздуха ацетофе-ноном являются цех, получения гидроперекиси изопропилбензола, цех разложения гидроперекиси изопропилбензола на ацетон и фенол и цех переработки продуктов отхода. Загрязнение происходит вследствие выбросов цехового воздуха вентиляцией, а также за счет фланцевых соединений и сальниковых уплотнений. В июне—июле 1962 г. мы отобрали разовые пробы воздуха на расстояниях 100—2000 м от источника загрязнения. Результаты представлены в таблице. Как видно из таблицы, лишь на расстоянии 2000 м от источника загрязнения все полученные концентрации оказались ниже предела чувствительности колориметрического метода (менее 0,007 мг/м3) определения ацетофенона.

Й/И7 2/IX 2///Х 10/Х 29/К А а та исследования

Рис. 5. Влияние ацетофенона на альбумино-альфа-глобулиновый коэффициент у подопытных животных

/ _ контроль; 2 — концентрация ацетофенона 0,007 мг/м3; 3 — концентрация 0,07 мг/м}

Разовые концентрации ацетофенона в атмосферном воздухе вокруг завода синтетическою

спирта

Расстояние от источника выброса (В м) Число проб * * Максимальная концентрация ацетофенона (в мг/м3) Распределение проб с концентрацией ацетофенона (в мг/м1)

всего из них с концентрацией выше предела чувствительности метода— 0.007 мг/м*

0,1—0,2 0,014—0,10 0,014—0,007 ниже 0.С07

100 3 3 0,023 2 1

200 32 32 0,12 1 24 7 1

400 26 25 0,028 • 11 14 10

800 28 18 0,016 6 12 14

1 200 25 11 0,007 11 20

1 600 26 6 0,007 6 25

2 000 25 ' 0

Выводы

1. Порог обонятельного ощущения ацетофенона для наиболее чувствительных лиц находится на уровне 0,01 мг/м3, а максимально неощутимой концентрацией является 0,008 мг/м3.

2. Порог рефлекторного действия ацетофенона на световую чувствительность глаза лежит на уровне 0,01 мг/м3.

3. Концентрация ацетофенона 0,007 мг/м3 вызывает -при кратковременном вдыхании изменение электрической активности головного мозга; концентрация 0,003 мг/м3 является недействующей.

4. Хроническая круглосуточная затравка подопытных крыс ацето-феноном в концентрации 0,07 мг/м3 вызывает у них изменение моторной хронаксии, активности холинэстеразы и соотношения белковых фракций в крови. Ацетофенон в концентрации 0,007 мг/м3 при хроническом воздействии не вызывает изменений перечисленных показателей.

5. В качестве максимальной разовой и среднесуточной предельно допустимой может быть предложена концентрация ацетофенона в атмосферном воздухе 0,003 мг/м3.

ЛИТЕРАТУРА

Голиков Н. В. В кн.: Вопросы теории и практики электроэнцефалографии. Л.. 1956, стр. 3.—К аменский С. С. Материалы для фармакологии ацетофенона. Дисс. докт., СПБ, 1889.—Покровский А. А Воен.-мед., 1953, № 9, стр. 61—Русинов В. С. В кн.: Тезисы докл. конференции по вопросам электрофизиологии централь ной нервной системы. Л., 1957, стр. 119.—Рязанов В. А., Б у шт уев а К- А., Новиков Ю. В. В кн.: Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М, 1957, в. 3, стр. 117.—С у р о д е й к и н а Л. Н. В кн.: Сборник трудов Архангельск, мед. ин-та, 1956, в. 14, стр. 78.—У б а й д у л л а е в Р. Гиг. и син., 1961, № 7, стр. 3 — Ф о н г а у з М. И. Тезисы докл. итоговой научной конференции Московск. ин-та гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана. М., 1961, стр. 3— Риллем А., Штерн Е. Электронные спектры поглощения органических соединений. М., 1957, стр. 5.

Поступила 19/VII 1962 г.

THE SUBSTANTIATION OF THE MAXIMAL PERMISSIBLE CONCENTRATIONS

OF ACETOPHENON IN THE ATMOSPHERIC AIR

«

N. B. Imasheva, aspirant

The work was aimed at obtaining some experimental data for determining the maximal permissible concentrations of acetophenon in the atmospheric air. For the group under observation the olfactory threshold value amounted to 0.01 mg/m3. The threshold value of reflex shift in the ocular darkness adaptation curve was at the level of the olfactory threshold value. Acetophenon at a concentration of 0.007 mg/m3 changed the total energy of cerebral rythm. A concentration of 0.3 mg/m3 had no effect at all. Besides chronic 24-hour poisoning, the authors tested white rats under concentrations of 0.007 and 0.07 mg/tn3. Since no effect was produced by acetophenon in a concentrations of 0.003 mg/m3, the latter may be suggested as the maximum and daily average permis

sible one.

* -iSr £