CC BY
8
SANITARY-TOXICOLOGIC EVALUATION OF LOW CONCENTRATIONS OF ARSENIOUS ANHYDRIDE IN THE ATMOSPHERE
I. S. Rozenstein
A 24-hour inhalation poisoning of albino rats for a period of 3 months was carried out with arsenious anhydride at concentrations of 60.7+0.8; 4.9±0.13; 1.3±0.08 mcg/m3. The first two concentrations were found to produce functional, biochemical and morphological changes and the cumulation of arsenic was noted in the animal bodies as well. The daily average maximum permissible concentration of arsenious anhydride in the atmosphere is suggested to be set at a level of 1 mcg/ms.
УДК 612.014.464:615.285.7
К ВОПРОСУ О ГИГИЕНИЧЕСКОМ НОРМИРОВАНИИ ЦИКЛОГЕКСАНА И СМЕСИ ЦИКЛОГЕКСАНА С БЕНЗОЛОМ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Т. С. Алибаев
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Одним из основных мономеров для синтеза полиамидных смол является капролактам. Наибольшее промышленное значение имеет способ получения его из бензола с последующим окислением циклогексана.
Мы изучали биологическое действие малых концентраций циклогексана в целях нормирования его в атмосферном воздухе, а также исследовали характер комбинированного действия компонентов выброса на примере циклогексана и бензола. Для раздельного определения циклогексана и бензола в одной пробе был применен метод газожидкостной хроматографии (М.Т. Дмитриев и Н. А. Китросский) с чувствительностью 2 мкг в определяемом объеме.
Химическое родство циклогексана и бензола обусловливает некоторые общие черты действия этих веществ на организм, в основном на нервную и кроветворную системы. Это касается и последовательности наступающих сдвигов.
Исследования рефлекторного действия были начаты с определения порогов обонятельного ощущения по общепринятой методике (В. А. Рязанов с соавторами). Пороговая концентрация циклогексана по запаху была на уровне 1,8 мг/м3, бензола — на уровне 2,9 мг/м3, что совпадает с литературными данными (Ю. В. Новиков, И. С. Гусев1; В. Р. Цулая). При вдыхании смеси паров веществ наиболее чувствительные лица определяли концентрацию, равную 1 в долях от порогов при изолированном действии. Концентрация в долях от пороговых 0,8 была неощутимой. Это позволяет сделать вывод о полной суммации по обонятельному ощущению эффекта действия циклогексана и бензола (табл. 1).
Для установления уровней воздействия циклогексана и смеси его паров с бензолом на электрическую активность головного мозга был применен метод условного электрокортикального рефлекса (К. А. Буштуева с соавторами). Регистрацию биотоков мозга с затылочных и височных областей обоих полушарий производили на полифизиографе типа «Галилео». В опытах приняли участие 4 испытуемых из числа наиболее чувствительных по обонятельному ощущению. Пороговой и в этих исследованиях была концентрация циклогексана 1,8 мг/м3, подпороговой — 1,4 мг/м3.
1 Автореферат кандидатской диссертации. М., 1966.
Порог действия бензола на электрическую активность головного мозга, равный 2 мг/м3, был установлен И. С. Гусевым. При расчетах концентраций смеси веществ мы пользовались этой величиной. Исследования показали, что смесь паров циклогексана с бензолом при показателе суммарной кон-
Таблица 1
Определение порогов обонятельного ощущения циклогексана, бензола и смеси паров
циклогексана с бензолом
Исследуемое вещество Число наблюдаемых Концентрация (в мг/м')
всего наиболее чувствительные минимально ощутимая максимально неощутимая
Циклогексан...... Бензол ........ Смесь циклогексан-)-бен-зол (в долях от порогов изолированного действия) ...... 25 25 23 4 5 7 1,8 2,9 0,9,1,45 , ив^г.э 1.4 2.5 0,72^1,16 1,8 2,9 ~0'8
центрации 1 в долях от пороговых была действующей и вызывала образование условного электрокортикального рефлекса. При сумме долей от порогов 0,8 смесь оказалась недействующей (табл. 2).
Эти данные согласуются с результатами исследований порога обонятельного ощущения смеси паров циклогексана и бензола и свидетельствуют о простой суммации эффектов изолированного действия.
Таблица 2
Пороги образования условного электрокортикального рефлекса при вдыхании циклогексана и смеси паров его с бензолом
Ингредиент Концентрация^ мг/мг)
минимальная действую щая максимальная недействующая
Циклогексан........... Смесь циклогексана и бензола (в долях от изолированных порогов^ 1,8 0,9 1,0 1,8 + 2,0-1 1,4 0,72 0,8 Т78" + 2^=0,8
Хроническое действие циклогексана и смеси его паров с бензолом мы определяем на 85 белых крысах-самцах в условиях круглосуточной затравки в течение З1/, месяцев. Животные с начальным весом 120—150 г были разбиты на 5 групп: 1-я группа подвергалась ингаляционной затравке циклогексаном в концентрации 1,4 мг/м3; 2-я группа — циклогексаном в концентрации 30 мг/м3; 3-я группа — смесью паров циклогексана (0,718 мг/м3) и бензола (0,792 мг/м3) с суммарным показателем 0,76 в долях от изолированных порогов по рефлекторному действию; 4-я группа — смесью паров циклогексана и бензола (по 15 мг/м3) с суммарным показателем 15, 88; 5-я группа, вдыхавшая чистый воздух, служила контролем. Концентрации в 1-й и 3-й группе были взяты как подпороговые по рефлекторному действию в исследованиях на людях, концентрации во 2-й и 4-й группе — для установления отчетливого действия.
У животных определяли морфологический состав и содержание нуклеиновых кислот в крови, фагоцитарную активность лейкоцитов, содержание 17-кетостероидов в моче и соотношение хронаксий мышц-антагонистов. С 78-го дня затравки проводили 16-суточную голодовую пробу (с ограничением суточного рациона до 1/3), на фоне которой исследовали динамику титра комплемента в сыворотке крови и состояние аутофлоры кожи хвоста крыс.
Фон
ю 21 38 зг ее Мни эатравни
80 91 ?3-0 день (осстоно/и-тельного периода
Рис. I Соотношение моторной хронаксии у животных, подвергавшихся ингаляционной затравке парами циклогексана и смеси его с бензолом.
Здесь и на рис. 2 — 4: 1 — 1-я группа животных; 2 — 2-я группа; 3—3-я группа; 4—4-я група; 5—5-я группа.
На 82-е сутки затравки часть животных была забита для патоморфологичес-ких исследований.
Статистическую обработку результатов эксперимента проводили методом размаха по Р. Н. Бирюковой.
На протяжении всего периода завтраки, включая и период голодания, мы не отметили изменения веса подопытных крыс по сравнению с контрольными. У животных 4-й группы после небольшого увеличения соотношения хронак-
сий разгибателей и сгибателей на 10-е сутки затравки наблюдалось постепенное снижение его, достигавшее максимума на 52-е сутки затравки. У животных 2-й группы соотношение хронаксий дольше оставалось на уровне контроля, изменения по этому тесту наступали позже (после 38 суток) и были менее глубокими.
После 66 суток затравки обнаружилась тенденция к выравниванию показателей хронаксиметрии этих групп животных по отношению к контролю. Во время экспериментального голодания вновь наступало уменьшение соотношения хронаксии мышц-антагонистов, но эти сдвиги шли параллельно с изменениями у контрольной группы животных (рис. 1).
Изменения в морфологическом составе крови, наблюдавшиеся у крыс 1-й и 4-й группы, характеризовались уменьшением содержания лейкоцитов с нейтрофилезом, лимфопе-нией и преходящей эози-нофилией. Лейкопения наступала раньше и была сильнее выражена у животных 4-й группы (рис. 2). Изменений со стороны красной крови и тромбоцитов не отмечали.
Исследование фагоцитарной активности мы проводили по методу Берма-на и Славской в модификации О. Г. Алексеевой и А. П. Волковой; объектом фагоцитоза служила взвесь суточной культуры кишечной палочки с титром 1 млрд. на 1 мл физиологического раствора.
Поглотительную функцию нейтрофилов крови оценивали по интегральному показателю — фагоцитарному индексу. С первых дней затравки у животных 2-й и 4-й группы наблюдалось угнетение способности нейтрофилов 22
¡Рои /г ге л /5 95 /оз ге-о день „ ц босстанойи-
Дни затравки щельногопе-
риода
Рис. 2. Среднее содержание лейкоцитов в крови белых крыс, подвергавшихся ингаляционной затравке парами циклогексана и смесью его с бензолом.
крови к захвату микробов, которое постепенно прогрессировало по мере увеличения срока затравки. Более глубокое угнетение поглотительной функции нейтрофилов крови зарегистрировано у крыс 4-й группы (рис. 3).
Для характеристики неспецифических защитных сил организма о(:ойое значение имеют показатели завершенности фагоцитоза, поскольку поглоще-
3 атрабна-
Восстано -
Рис. 3 Фагоцитарная активность лейкоцитов у животных, подвергавшихся ингаляционной затравке парами циклогек-сана и смеси его с бензолом (фагоцитарный индекс).
ние микробов лейкоцитами еще не означает окончания фагоцитарной реакции. Степень завершенности фагоцитоза мы оценивали по индексу переваривания. У крыс 2-й группы показатели переваривания имели фазовые колебания в процессе затравки — в начале затравки они снижались, а в середине ее увеличивались; к концу затравки обнаруживалось повторно угнетение функции. У крыс 4-й группы с самого начала отмечалось снижение переваривающей функции; особенно заметным оно было во время голодовой нагрузки (рис. 4).
Определение нуклеиновых кислот в крови мы производили по методу Симакова (Н. Н. Пушкина). У животных 2-й группы между 40-м и 54-м днем, а в 4-й группе крыс между 20-м и 54-м днем затравки несколько уменьшалось
Восстанови -. 3атпабна_— тельный
54
Дни
Рис. 4 Фагоцитарная активность лейкоцитов у животных, подвергавшихся затравке парами циклогексана и смеси его с бензолом (индекс переваривания).
содержание нуклеиновых кислот в крови, однако отклонения были статистически недостоверными. Голодовая проба привела к общему снижению показателей содержания нуклеиновых кислот во всех группах; после ее окончания наступила нормализация.
У животных 2-й и 4-й группы наряду с одновременным увеличением содержания эозинофилов в крови мы наблюдали снижение выведения 17-кето-стероидов с мочой, не достигавшее, однако, статистически достоверных величин. Все же эти изменения можно отнести к реакциям «напряжения» в ответ на действие изучаемых веществ.
При белковой недостаточности происходит снижение титра комплемента сыворотки у белых крыс (А. П. Мороз), что указывает на нарушение компенсаторных возможностей организма (Л. С. Резникова). Мы определяли динамику титра комплемента на фоне функциональной го-лодовой нагрузки по методу 50% гемолиза визуально, перед началом голодания (на 74-е сутки затравки), на 10-е и 16-е сутки голодания и через 5 недель восстановительного периода. Первое исследование показало, что титр комплемента во всех группах животных был приблизительно на одном уровне. К концу голодания произошло некоторое снижение титра комплемента во всех группах животных, более заметное у крыс 2-й и 4-й группы. Определение в те же сроки состояния аутофлоры кожи хвоста (Н. И. Клем-парская и Г. А. Шальнова) показало увеличение количества микробов на теле животных указанных групп. Изменения свидетельствуют о меньших резервах компенсаторных сил у крыс 2-й и 4-й группы.
По истечении 82 суток затравки животные были забиты для патогисто-логических исследований органов При этом выявлено, что концентрации веществ в 1-й и 3-й группе не вызывают нарушений структуры внутренних органов. Концентрации веществ во 2-й и 4-й группе вызывают дистрофические изменения паренхимы и пролиферативные явления со стороны соединительной ткани, более выраженные в органах животных 4-й группы. Отмечались морфологические признаки угнетения функции щитовидной железы.
Для изучения загрязнения атмосферного воздуха циклогексаном и бензолом нами обследовано производство капролактама, входящее в состав крупного химического комбината, в выбросах которого присутствует «букет» органических и неорганических продуктов. Основными компонентами выбросов являются окислы серы и азота, аммиак, СО, формальдегид, метанол, циклогексан и др. В производстве капролактама выброс комплекса органических веществ (бензол, циклогексан, трихлорэтилен и др.) составляет около 500 кг/час, окислов серы — 66 кг/час и окислов азота — 40 мг!час.
Бензол и циклогексан определяли газохроматографическим методом на приборе ХРОМ-2. Пробы отбирали в специальные накопительные фор-ко-лонки (М. Т. Дмитриев и Н. А. Китросский).
С целью выявления дальности распространения изучаемых веществ в
воздухе жилой зоны загрязнение его исследовали на расстоянии 0,5—1—2—3 км от источника выбросов с подветренной стороны и на расстоянии 2 и 3 км с наветренной. С подветренной стороны было отобрано 87 проб, а с наветренной — 36. Результаты изучения загрязнения атмосферного воздуха циклогексаном представлены в табл. 3.
Как видно из табл. 3, превышение рекомендуемых ПДК циклогекса-на было на расстоянии до 0,5 км от источника выбросов. Содержание бензола в атмосферном воздухе на тех же расстояниях оказалось невысоким. С подветренной стороны бензол обнаруживался в единичных случаях в кон-
1 Исследования проводила младший научный сотрудник лаборатории патоморфоло-гии Г. В. Леонтьева.
Таблица 3
Распространение циклогексана в атмосферном воздухе вокруг производства капролактама
Расстояние от источника выбросов (в км) Отобрано проб Максимальная концен-трация в мг/м' % проб выше ПДК Средняя концентрация в мг/кг
0,5 10 2,15 20 0,970
1 28 0,49 — 0,180
2 18 0,009 — 0,005
3 3! 0,000 — 0,000
центрациях 0,1 мг/м3, что ниже максимально разовой ПДК. С наветренной стороны циклогексан и бензол в воздухе не встречались.
В связи с тем что натурные наблюдения велись ограниченный срок (лето) и предполагается продолжение исследований, приведенные данные следует считать предварительными.
Выводы
1. Максимальная разовая и среднесуточная предельно допустимые концентрации циклогексана могут быть предложены на уровне 1,4 мг/м3.
2. При одновременном присутствии циклогексана и бензола в воздухе отмечается суммация эффекта изолированного действия обоих веществ на организм человека. Суммарная предельно допустимая концентрация смеси паров циклогексана и бензола в атмосферном воздухе не должна превышать 1 в долях от соответствующих предельно допустимых концентраций при изолированном действии.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеева О. Г., Волкова А. П. Гиг. и сан., 1966, № 8, с. 70. — Б е р -м а н В. М., С л а в с к а я Е. М. Ж. микробиол., 1958, № 3, с. 8. — Б у ш т у е -в а К. А., Полежаев Е. Ф., Семененко А. Д. Гиг. и сан., 1960, № 1, с. 57. — Дмитриев М. Т., К и т р о с с к и й Н. А. Там же, 1968, № 11, с. 48. КлемпарскаяН. Н., ШальноваГ. А. Аутофлора как индикатор радиационного поражения организма. М., 1966.—Мороз А. П. В кн.: Актуальные вопросы борьбы с инфекционными болезнями. Киев, 1963, с. 114. — Н о в и к о в Ю. В. В кн.: Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М., 1957, в. 3, с. 85. — Пушкина Н. Н. Биохимические методы исследования. М., 1963. — Резникова Л. С. Комплемент и его значение в иммунологических реакциях. М., 1967. — Рязанов В. А., Б у ш т у е в а К. А., Н о в и к о в Ю. В. В кн.: Предельно допустимы? концентрации атмосферных загрязнений. М., 1957, в. 3, с. 117. — Цулая В. Р. Гиг. и сан., 1967, № 4, с. 6.
Поступила 22/1 1969 г.
HYGIENIC STANDARDIZATION OF CYCLOHEXANE AND A MIXTURE OF CYCLOHEXANE AND BENZOL IN THE ATMOSPHERE
T. S. Alibaev
The author suggests the maximum one-time and daily average permissible concentration of cyclohexane in the atmophere to be set at a level of 1.4 mg/m3. The finding was that at the joint presence of cyclohexane and benzol in the air their effect on the human body was a summation of the action of the two substances. The sum total maximum permissible concentration of a mixture of vapours of cyclohexane and benzol in the atmosphere should not exceed one consecutive permissible concentration of each substance when present separately.
