CC BY
6
УДК 613.15:661.72
КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ФУРФУРОЛА, МЕТАНОЛА И ГИДРОЛИЗНОГО ЭТАНОЛА В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА
Канд. мед. наук Р. Убайдуллаев
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР (Москва) и Узбекский научно-исследовательский институт гигиены, санитарии и профзаболеваний (Ташкент)
Мы ставили своей задачей изучение действия фурфурола, метанола и гидролизного этанола при совместном поступлении их в организм человека и животных. Эти вещества постоянно встречаются в атмосферном воздухе вокруг гидролизных предприятий Узбекистана и тем самым могут неблагоприятно действовать на здоровье местного населения.
фурфурол определяли колориметрическим методом. Максимальная разовая и среднесуточная ПДК его в атмосферном воздухе равна 0,05 мг/м3 (Р. Убайдуллаев, 1964). Из существующих методов исследования метанола наиболее чувствительным и применяемым в практике является метод М. В. Алексеевой. Максимальная разовая ПДК метанола в атмосферном воздухе равна 1 мг/м3, а среднесуточная — 0,5 мг/м3 (Р. Убайдуллаев, 1965). Гидролизный этиловый спирт содержит некоторые примеси. В примесях этого спирта встречается некоторое количество уксусной кислоты, непредельных соединений, метилового спирта и фурфурола, содержание которых составляет от 0,2 до 0,5%. Гидролизный спирт в атмосферном воздухе мы изучали по методике И. А. Селиной. Метод неспецифичен, определению мешают другие спирты. При проведении нами исследований в воздухе присутствовал метиловый спирт. Поэтому мы вынуждены были определить сумму (метилового и гидролизного этилового) спиртов, а затем специфическим методом определяли метанол и, вычитая его из суммы спиртов, получали концентрацию гидролизного спирта.
Свою работу мы начали с выявления порогов запаха фурфурола, метанола и гидролизного этанола в отдельности, а затем в комбинации по общепринятой методике (В. А. Рязанов и соавторы). Результаты исследований порога обонятельного ощущения комбинации фурфурола, метанола и гидролизного этанола показали простую суммацию их физиологического действия. Сумма долей индивидуальных порогов каждого вещества в отдельности при расчете порога запаха смеси оказалась равной 1,0.
Пороги рефлекторного действия фурфурола, метанола и гидролизного этанола при их совместном присутствии в воздухе на световую чувствительность глаза определяли методом адаптометрии у 3 лиц, наиболее чувствительных к запаху. Предварительно для каждого наблюдаемого установили индивидуальный порог рефлекторного действия указанных веществ на световую чувствительность глаза (табл. 1). Были изучены 3 смеси исследуемого вещества для каждого наблюдаемого.
Концентрации фурфурола, метанола и гидролизного этанола при их совместном присутствии соответственно 0,11; 1,36 и 1,62 мг/м3 не оказали никакого действия на световую чувствительность глаза.
Таким образом, порог рефлекторного действия метанола, фурфурола и гидролизного этанола при их совместном присутствии на световую
Таблица 1
Порог рефлекторного действия фурфурола, метанола и гидролизного этанола на световую чувствительность глаза
Наблюдаемый Индивидуальный порог по адаптометрии Комбинированное действие
пороговая подпороговая
фурфурол метанол гидролизный этанол фурфурол метанол гидролизный этанол сумма долей индивидуальных порогов >• О.Ч Й1 в •6- о* метанол гидролизный этанол сумма долей индивидуальных порогов
в мг/м» в мг/м»
Б. В. 0,36 4,11 6,97 0,13 1,55 2,15 1,03 0,11 1,36 1,62 0,86
Ч. А. 0,36 3,53 6,97 0,13 1,55 2,15 1,09 0,11 1,36 1,62 0,91
И. л. 0,42 4,11 8,29 0,16 1,98 2,56 1,16 1,13 1,55 2,15 0,93
чувствительность глаза для наиболее чувствительных лиц находится на уровне показателя суммарной концентрации, выраженной в долях пороговой каждой составной части — 1,03.
Для изучения рефлекторного действия малых концентраций смеси фурфурола, метанола и гидролизного этанола на электрическую активность головного мозга мы применили 2 модификации электроэнцефалографического метода: первая — количественный анализ реакции вспышки а-ритма (А. Д. Семененко и Б. Н. Балашев) и вторая — выработка электрокортикального условного рефлекса (К. А. Буштуева и соавторы). Мы решили одновременно провести сравнительное исследование обеих модификаций у одних и тех же лиц. Биотоки мозга записывали на 8-канальном электроэнцефалографе модели «Orion Budapest».
Количественный анализ реакции вспышки a-ритма при вдыхании исследуемых смесей изучали у 6 наблюдаемых, а электрокортикальный условный рефлекс вырабатывался у 4 в возрасте 20—30 лет. Биотоки мозга записывали (при обеих модификациях ) с височных и затылочных областей обоих полушарий. Действие малых концентраций смеси фурфурола, метанола и гидролизного этанола на электрическую активность головного мозга показано в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что смесь, содержащая 0,026 мг/л фурфурола, 0,50 мг/м3 метанола и 1,96 мг/м3 гидролизного этанола, с показателем суммарной концентрации, выраженной в долях порога по этому методу, равного 0,99, действуя на энергию потенциалов головного мозга, вызвала статистически достоверные изменения у всех 6 испытуемых. Недействующая концентрация смеси фурфурола (0,020 мг/м3), метанола (0,38 мг/м3) и гидролизного этанола (1,70 мг/м3) для остальных исследуемых (по количественному анализу реакции вспышки a-ритма), выраженная в долях порога по электроэнцефалографии, равна 0,78. Эта же суммарная концентрация оказалась действующей для всех 4 наблюдаемых при исследовании электрической активности головного мозга другим методом — с выработкой электрокортикального условного рефлекса (рис. 1, 2).
Таким образом, из 2 примененных модификаций метода электроэнцефалографического исследования наиболее чувствительным и удобным для применения оказался метод выработки электрокортикального условного рефлекса. При пересчете полученных в электроэнцефалографических экспериментах данных на существующие максимальные разовые ПДК для отдельных компонентов пороговой оказалась сумма веществ на уровне 1,11, а подпороговой — 0,92.
Для выявления резорбтивного действия малых концентраций фурфурола, метанола и гидролизного этанола в смеси в целях обоснования их среднесуточных предельно допустимых концентраций в атмосферном воздухе был проведен хронический круглосуточный эксперимент на белых крысах ве-
Таблица 2
Результаты исследования действия малых концентраций фурфурола, метанола и гидролизного этанола на электрическую активность головного мозга
Пороги Единицы измерения Вещество Анализ реакции вспышки а-ритма ЭлектрокортикальныП условный рефлекс
иабл юдаемый
с.'и" К. Р. м. л. К. м. л. н. л. т. И. С. К. Р. К. М. л. н.
Индивидуальные для отдельных веществ .... мг/м3 Фурфурол Метанол Гидролизный этанол 0,078 1,17 6,14 0,078 1,46 6,14 0,078 1,46 6,14 0,078 1,46 6,14 — — — — — —
Пороговые для смеси 3 веществ мг/м3 Фурфурол Метанол Гидролизный этанол 0,02 0,38 1,70 0,026 0,50 1,96 0,026 0,50 1,96 0,026 0,50 1,96 0,026 0,50 1,96 0,026 0,50 1,96 0,020 0,37 1,73 0,020 0,37 Г,73 0,020 0,37 1,73 0,020 0,37 1,73
Сумма долей индивидуального поррга 0,85 0,99 0,99 0,99 — — — — — —
Подпороговые для смеси 3 веществ мг/м3 Фурфурол Метанол Гидролизный этанол 0,019 0,35 1,60 0,020 0,38 1,70 0,020 0,38 1,70 0,020 0,38 1,70 0,020 0,38 1,70 0,020 0,38 1,70 0,016 0,30 1,50 0,016 0,30 1,50 0,016 0,30 1,50 0,016 0,30 1,50
Сумма долей индивидуального порога 0,79 0,78 0,70 0,78 _ — — — — —
Сумма долей пдк Действующая 1,12 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,11 1,11 1,11 1,11
Недействующая 1,05 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 0,92 0,92 0,92 0,92
сом 100—130 г. Затравка длилась в течение 90 суток четырьмя группами по 15 животных в каждой. Крыс 1-й группы подвергали воздействию смеси в концентрациях: фурфурола 0,30+0,018 мг/м3, метанола 5,79 ±0,65 мг/м3 и гидролизного этанола 28,48 ±1,52 мг/м3 с показателем суммарной концентрации, выраженной в долях среднесуточной ПДК каждого ингредиента при изолированном действии на уровне 23,27. Крыс 2-й группы подвергали
нгтгтгтгтгтгтгпгтгпгтгтгтгтгпгтгтгт
* ■ М». ■ .................. | I ......
^»иМч***! ■ ■" .................шт I
з ^--
/ а 6
Ук-и—и и и и и |2_г г—II—и—и—и—у—
Рис. 1. Электрокортикальный условный рефлекс при комбинированном вдыхании паров фурфурола (0,020 мг/м3), метанола (0,37 мг/м3) и гидролизного этанола (1,73 мг/м3) у наблюдаемой С. И., сочетание 21.
/ — левое височное и затылочное отведение; 2 — правое височное и затылочное отведение; 3 —отметка дачи света а — б; 4 — отметка дачи газа в — г.
воздействию смеси в концентрациях на уровне существующих среднесуточных ПДК (фурфурола 0,053± 0,0045 мг/м3, металона 0,54 ± 0,045 мг/м3 и гидролизного этанола 5,88 ±0,47 мг/м3), с показателем суммарной концентрации в тех же долях на уровне 3,31. Крыс 3-й группы подвергали воздействию фурфурола в концентрации 0,021 ±0,0012 мг/м3, метанола 0,18± ±0,018 'мг/м3 и гидролизного этанола 2,0±0,12 мг/м3, что в сумме долей
и—и—II—и—и—и—Ц—и—1Г-Ц—и—и—и—и-и—и и и и—и—и—и—и—и—и—и—и—и—I/
3 а*--¿Г
Рис. 2. Электрокортикальный условный рефлекс при комбинированном вдыхании паров фурфурола (0,016 мг/м3), метанола (0,30 мг/м3) и гидролизного этанола (1,50 мг/м3) у наблюдаемой С. И., сочетание 21.
Обозначения те же, что и на рис. I.
среднесуточных ПДК каждого вещества при изолированном действии составляло 1,18. 4-я группа крыс была контрольной.
Для суждения о токсическом действии смеси фурфурола, метанола и гидролизного этанола на экспериментальных животных мы в течение всего опыта изучали их общее состояние, поведение и динамику веса, соотношение хронаксии мышц-антагонистов, холинэстеразу цельной крови, соотношение белковых фракций сыворотки крови, выведение копропорфирина с мочой и патогистологические изменения во внутренних органах после окончания затравки.
Изменений в поведении, общем состоянии и весе животных во время затравки не было. Нарушения правильного соотношения моторной хронаксии мышц-антагонистов, определяемые нами у 5 крыс каждой группы в одно н то же время в одинаковых условиях с помощью отечественного импульсного стимулятора типа ИСЭ-01, были выявлены у животных 1-й группы уже на 4-й неделе затравки, причем изменения оказались статистически
б
достоверными до конца затравочного периода. У крыс 2-й группы эти изменения были незначительные, но к концу 3-го месяца затравки наступило нарушение правильного соотношения хронаксии мышц-антагонистов. У крыс 3-й группы никаких нарушений в хронаксии мышц-антагонистов по сравнению с контрольной группой не обнаружено.
Активность холинэстеразы в цельной крови мы определяли (А. А. Покровский) у 5 крыс каждой группы. Кровь брали из хвостовой вены раз в 15 дней, соблюдая правила асептики. В конце 6-й недели затравки наступило угнетение активности холинэстеразы у животных 1-й группы и время гидролиза ацетилхолина увеличилось до 43 мин. (исходный уровень
Даты исследобания
Рис. 3. Выведение копропорфирина с мочой у крыс при комбинирован* ном вдыхании паров фурфурола, метанола и гидролизного этанола. / — контрольная группа; 2 — 1-я группа; 3 — 2-я группа; 4 — 3-я группа,
39—40 мин.), а в конце 2-го и 3-го месяца достигало 45—46,5 мин. Угнетение активности холинэстеразы было более умеренным у крыс 2-й группы. Достоверный результат отличался только 2 раза к концу затравки. У животных 3-й и 4-й (контрольной) группы изменений не обнаружено.
Изучение общего количества белка и белковых фракций сыворотки крови показало, что при хронической затравке животных парами фурфурола, метанола и гидролизного этанола при их совместном присутствии в воздухе изменения проявились с 4-й недели затравки. При этом резко увеличилось содержание глобулиновой фракции при снижении уровня альбуминовой. У крыс 2-й и 3-й группы изменений в соотношении белковых фракций по сравнению с контрольной группой не установлено. Общее количество белка у всех животных не изменилось.
Копропорфирин мы определяли раз в 2 недели, результаты пересчитывали на 100 г веса животных. У крыс 1-й группы выделение копропорфирина мочой со 2-й недели затравки резко снизилось и нормализовалось только к концу восстановительного периода. У крыс 2-й и 3-й группы статистически достоверных изменений по сравнению с контрольной группой не обнаружено (рис. 3).
Таким образом, 3-месячная хроническая круглосуточная затравка животных смесью фурфурола, метанола и этанола оказала действие на организм белых крыс 1-й группы и вызвала изменения по всем тестам. У крыс 2-й группы эти изменения были незначительными и проявились только в моторной хронаксии мышц-антагонистов, в активности холинэстеразы и изменениях в органах при патологическом исследовании. У крыс 3-й группы
никаких физиологических, биохимических и патогистологических изменений по сравнению с контролем не найдено.
Результаты эксперимента дают нам право указать, что фурфурол, метанол и гидролизный этанол при их совместном присутствии в атмосферном воздухе населенных мест влияют на организм по принципу полной сум-мации действия.
Выводы
1. Исследования порога запаха, световой чувствительности глаза и электрической активности головного мозга человека показывают, что малые концентрации смеси фурфурола, метанола и гидролизного этанола при их совместном присутствии во вдыхаемом воздухе проявляют действие по принципу простой суммации.
2. Максимальные разовые предельно допустимые концентрации смеси фурфурола, метанола и гидролизного этанола в атмосферном воздухе, сумма их концентраций, выраженная в долях максимальных разовых ПДК при изолированном действии, не должны превышать 1,0.
3. Среднесуточная предельно допустимая концентрация смеси фурфурола, метанола и гидролизного этанола в атмосферном воздухе, сумма их концентрации, выраженная в долях среднесуточной предельно допустимой при изолированном действии, не должна превышать 1,0.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеева М. В. Определение атмосферных загрязнений. М., 1963, с. 184.— Буштуева К. А., Полежаев Е. Ф., С е м е н е н к о А. Д. Гиг. и сан., 1960, № 1, с. 57.— Покровский А. А. Воен.-мед. ж., 1953, № 9, с. 61.— Рязанов В. А., Буштуева К. А., Новиков Ю. В. В кн.: Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М., 1957, в 3, с. 117.— Селина И. А. Гиг. и сан., 1962, № 5, с. 41.—С емененкоА. Д., БалашевБ. Н. Там же, 1963, № 7, с. 49.— У б а й д у л -л а е в Р. Лабор. дело, 1964, № 5, с. 300.— Он же. В кн.: Материалы конференции по итогам научных исследований за 1964 г. М., 1965, с. 17.
Поступила 17/V 1966 г.
THE JOINT ACTION OF SMALL CONCENTRATIONS OF FURFUROL, METHANOL AND HYDROLYSIS ETHANOL IN AN EXPERIMENT
R. Ubaidullaev
In order to determine the maximum single time and daily average maximum permissible concentration of a mixture of furfurol, methanol and hydrolysis ethanol in the atmosphere the author investigated the threshold value of smell of the mixture, its effect on the light sensitivity of eyes and the electric activity of human cerebrum. Under conditions of a chronic twenty-four-hour poisoning of albino rats for a period of 90 days, a study of the muscles-antagonists chronaxy, cholinesterase activity, coproporphyrine excretion in the urine, total amount of proteins and that of protein fraction in the blood serum was undertaken. On the basis of these data the author suggests the total maximal single time and the daily average maximum permissible concentration of a mixture of furfurol, methanol and hydrolysis ethanol in the atmosphere not to exceed 1.0 part of the maximum permissible concentration of each isolated substance.
