CC BY
4
УДК СИ.72:678]-074
А. П. Яворовский, И. А. Манза, Н. А. Петров, Т. Н. Тимофеева
КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА ЛЕТУЧИХ ПРОДУКТОВ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ПРОТОННО-МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА И ГАЗОЖИДКОСТНОИ ХРОМАТОГРАФИИ
Киевский медицинский институт им. акад. А. А. Богомольца
Как известно, токсичность и характер воздействия на организм синтетических полимеров и пластических масс, в том числе эпоксидных, определяются в основном составом и содержанием их летучих компонентов. Следовательно, качество профилактических мероприятий, планируемых и проводимых на предприятиях^ по получению и применению эпоксидных снУол, во многом зависит от полноты санитар-но-хнмнческой расшифровки выделяемых ими в воздух летучих примесей.
Традиционное представление о летучих примесях эпоксидных смол, нашедшее отражение в официальных документах (ГОСТ 10587—84. Смолы эпоксидно-диановые не-отвержденные. Технические условия), сводится к тому, что из эпоксидов в воздух могут выделяться лишь эпихлор-гидрин (ЭХГ) и толуол. Однако, как свидетельствуют анализ данных литературы [1, 3] и результаты собственных исследований [5], из многих новых эпоксидных смол наряду с ЭХГ и толуолом в воздух могут выделяться другие высокотоксичные примеси — анилин, резорцин, хлористый аллил, moho-, ди- и триэтнленгликоль и т. д. (В то же время синтезирован ряд новых эпоксидных смол (цик-лоалифатическнх ДДЦПД, УП-612, УП-632), которые в силу особенностей способа их получения и характера используемого сырья не выделяют ЭХГ и толуол.
Таким образом, состав и содержание летучих комплексов вновь синтезированных эпоксидных смол в каждом конкретном случае должен подлежать детальному индивидуальному изучению.
Целью настоящей работы явилось изучение состава летучих комплексов вновь синтезированных циклоалифати-ческих эпоксидных смол УП-640 и УП-650Т, полноксипро-пиленэпоксидов (ПОПЭ) марок ДЭ-1000, ДЭ-2000, ТЭ-750, ТЭ-1500, а также широко применяемой в промышленности эпоксидно-диановой смолы ЭД-6 с использованием современных физико-химических методов исследования.
Для изучения состава летучих продуктов, выделяемых в воздух из указанных эпоксидных смол, нами был применен комплексный подход с использованием метода про-тонно-магнитного резонанса (ПМР) и газожидкостной хроматографии (ГЖХ).
На первом этапе с целью качественного анализа радиоспектрометрическим исследованиям подвергали как сами эпоксидные олигомеры, так и их летучие продукты. Последние получали путем нагревания смол до 100°С и одновременного их вакуумирования с помощью лабораторной вакуумной установки при остаточном давлении 5,3 кПа. Затем их собирали в помещенные между сосудом со смолой и вакуумным насосом ловушки, погруженные в жидкий азот. Собранные в сжиженном виде летучие продукты переносили в стеклянные ампулы, запаивали и в таком виде хранили.
Исследования с применением метода ПМР проведены на радиоспектрометре «Перкин-Элмер» с рабочей частотой 60 МГц. В качестве растворителя использовали дейтеро-хлороформ, а в качестве эталонного вещества — ГМДС (гексаметилдисилоксан). Рабочая температура камеры 35 С.
Проведенный анализ показал, что нагревание смол до 100°С во всех случаях сопровождалось частичной деполимеризацией продуктов, о чем свидетельствовало наличие идентичных спектральных линий в ПМР-спектрах как эпоксидных олнгомеров, так и соответствующих им летучих фракций. Спектральные линии полимеров были уширены,
а летучих компонентов — узкие. Во всех смолах в незначительных количествах присутствовал хлористый аллил.
Спектры летучих фракций, полученных из разных смол, существенно различались между собой. В спектрах летучих производных смолы ЭД-16 в качестве основных примесей обнаружены собственно эпоксидный олигомер и толуол. В незначительных количествах идентифицированы ЭХГ, хлористый аллил, ацетальдегид. В следовых количествах присутствовал стирол. В составе летучего ком плекса смолы УП-650Т выявлены собственно эпоксидный олигомер (основная примесь), ЭХГ, толуол, вода, хлористый аллил, следы стирола Летучий комплекс смолы УП-640 характеризовался наличием в нем собственно эпоксидного олигомера (основная примесь), ЭХГ, толуола, хлористого аллила. В значительных количествах обнаружена вода.
Что касается летучих комплексов ПОПЭ, то в них, по данным ПМР-спектроскопнн, в качестве основных примесей присутствуют ди- и триэтнленгликоль и вода. В несколько меньших количествах обнаруживаются ацетон и этанол. В следозых количествах определяются ЭХГ, хлористый аллил и толуол.
Обращает на себя внимание тот факт, что эпоксидные смолы ЭД-16, УП-650Т и УП-640 (с молекулярной массой соответственно 560, 270 и 278) при нагревании до 100 °С и пониженном барометрическом давлении могут выделять в воздух наряду с ннзкомолекуляриыми исходными и промежуточными продуктами синтеза молекулы собственно олнгомеров. Примеси ПОПЭ, имеющих более высокую молекулярную массу (от 750 до 2000), при этой температуре нагрева в воздухе не обнаружены. Однако в составе летучих фракцич этих смол обнаружены высоко-кипящие ди- и триэтиленгликоли.
Хроматографг.ческому анализу были подвергнуты летучие комплексы ПОПЭ. Исследования выполнены на хроматографе «Хром-4» с использованием пламенно-ионизационно^ го детектора и газа-носителя гелия, расход которого со-^ ставлял 30 мл/мин при давлении на входе в колонку 152 кПа. Скорость подачи водорода и воздуха для обеспечения работы пламекно-ионизационного детектора составляла соответственно 30 и 300 мл/мин. Анализ проводили в изотермическом режиме при температуре термостата колонки 70°С, испарителя 200°С.
Неподвижную фазу подбирали с учетом фнзнко-химиче-ских свойств тех соединений, которые были идентифицированы радиоспектрометрическим методом. Кроме того, принимали во внимание возможное наличие в составе летучих комплексов ПОПЭ исходных и вспомогательных продуктов синтеза, а также сопутствующих им примесей. В качестве неподвижной использовали среднеполярную фазу Succinate Polyester, 10 % которой наносили на инертный носитель шималнт зернением 60—80 меш. Длина колонки составляла 3,7 м, внутренний диаметр — 3 мм. Пробы воздуха отбирали медицинским шприцем через резиновую пробку в горле колбы со смолой и вводили в хроматограф в количестве 2 мл без предварительного концентрирования.
Количественный аналиа компонентов проводили методом абсолютной калибровки, строя зависимость площади пиков от количества введенных компонентов. Предполагаемые вещества вносили в испаритель прибора при помощи микрошприца (10 мкл). Жидкие вещества вводили в количестве 0,2—1 мкл. Масштаб записи хроматограммы под-
1 э
? 7
1 4 т Л
Ш л/1
, , , , ■ ' 1 ■ ' ' ■ 1 ' ■ ■ ' ' ' ' ■■!■■■ ■ I .... 1 .
Я Ю 15 Ю 25 ао 35
Типичная хроматограмма разделения ингредиентов летучих комплексов ПОПЭ.
1 — хлористый аллил; 2 — пропноновый альдегид; 3 — ацетон; 4 —■ толуол; 5 — этанол; 6 — дноксан; 7 — ЭХГ.
кбирали таким образом, чтобы высота пиков анализируе-' мых веществ составляла примерно две трети шкалы самописца.
Для увеличения точности калибровки в хроматограф вводили бинарные смеси, состоящие из растворителя (этанола) и искомого вещества с содержанием его в диапазоне концентрации, близких к реальным в летучем комплексе. Затем строили график зависимости площади пика компонента от его количества. В случае определения этанола в качестве растворителя использовали ацетон.
При записи хроматогракм выделяемых из смол летучкх компонентов чувствительность прибора изменяли в зависимости от содержания анализируемых веществ (в широком диапазоне — от 1 : 1 до 1 : 104). Идентификацию анализируемых компонентов осуществляли путем сопоставления времен удерживания предполагаемых компонентов и веществ, обнаруженных в смесях. Кроме того, для идентификации отдельных компонентов использовали добавление предполагаемых веществ в газовую фазу.
Результаты газохроматографического разделения летучих комплексов полноксипропиленэпоксида ДЭ-1000 представлены на рисунке. Аналогичные хроматограммы были получены при расшифровке летучих комплексов ПОПЭ марок ДЭ-500, ТЭ-750, ТЭ-1500. Как видно из рисунка, состав летучих комплексов ПОПЭ представлен хлористым алли-лом, пропионовым альдегидом, ацетоном, толуолом, эта-/ нолом, диоксаном и ЭХГ. Последний в остаточных коли-■чествах содержится в смолах как не полностью заполи-^меризованный исходный продукт. Ацетон и этанол, согласно ТУ 6-02-801—78, используются в качестве растворителя ПОПЭ и могут оставаться вследствие неполного вакуумн-рования смол. Что касается других расшифрованных компонентов, то их происхождение можно объяснить наличием соответствующих веществ в исходном сырье в качестве сопутствующих примесей. Так, хлористый аллил сопутству-
ет ЭХГ, пропноновый альдегид и диоксан загрязняют ди-и триэтиленгликоли, из которых синтезированы лапролы. Толуол используется для промывки технологического оборудования, а также может присутствовать в остаточных количествах в составе других эпоксидных смол, загрязняющих реактор.
Следует отметить, что в отличие от ПМР-спектроскопни газохроматографически в составе летучих комплексов ПОПЭ не были выявлены ди- и триэтиленгликоли. По-видимому, это обусловлено более мягкими условиями отбо-. ра проб воздуха для Г'ЖХ-анализа (смолы нагревали, но не вакуумировали), высокой температурой кипения ди- и триэтиленгликолей, а также их высокой полярностью, затрудняющими идентификацию указанных веществ в данных условиях.
Содержание летучих компонентов, идентифицированных в составе летучего комплекса смолы ДЭ-1000, их время удерживания и физико-химические свойства представлены в таблице. Как видно из таблицы, содержание летучих компонентов с повышением температуры нагрева смол от 20 до Ю0°С значительно возрастает. Концентрация хлористого аллила увеличивается в 15 раз, пропионового альдегида — в 26,3 раза, ацетона — в 6,3 раза, толуола — от следов до 195 мг/м3, этанола — в 7 раз, диоксана — в 6,7 раза, ЭХГ — в 30 раз.
В наибольшем количестве в составе летучего комплекса смолы ДЭ-1000 содержится ацетон — от 92,3 % при 20 °С до 82,6% при 100'С. Содержание остальных .компонентов при указанных температурах нагрева соответственно составляет: хлористого аллила — 6,5 — 14 %. ЭХГ — 0,46—1,96 %. пропионового альдегида — 0,16—0,59%, диоксана — 0,47—0,45 %, этанола — 0,06%, толуола — следы — 0,34 %.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что цнк-лоалифатнческие эпоксидные смолы и ПОПЭ отличаются от ранее синтезированных эпокендно-диановых смол как по составу компонентов, так и по их содержанию. В частности, из циклоалифатических эпоксидных смол УП-640 и УП-650Т в отличие от эпоксидиановых смол наряду с ЭХГ и толуолом в воздух могут выделяться такие высокотоксичные компоненты, как хлористый аллил и стирол. В составе летучих комплексов ПОПЭ наряду с характерными для диановых смол ЭХГ и толуолом обнаружены ацетон, хлористый аллил, пропноновый альдегид, этанол, дноксан. Полученные данные свидетельствуют о том, что различные классы эпоксидных смол могут выделять в воздух различные по составу и содержанию летучие примеси. Именно этим обстоятельством, по-видимому, можно объяснить отмеченные нами различия в токсичности указанных смол и особенности их воздействия на организм [2, 41.
Проведенный санитарно-химический анализ показал также, что ведущим компонентом, по которому следует нормировать эпоксидные смолы, может быть не только ЭХГ. В случае гигиенической регламентации ПОПЭ с учетом абсолютного содержания, температуры кипения и
Содержание компонентов в составе летучего комплекса полиоксипропилендиэпоксида ДЭ-1000, их хроматографические и ф* -
зико-химические характеристики
Вещество Молекулярная масса Температура кипения, °С Плотность. г/см3 Время удерживания на набивной колонке Концентрация при различной температуре, мг/м1
абсолютное относительное 20 °С 80 °С 100 с
Хлористый аллил 44,05 20,8 0,783 2 мин 58 с 0,32 539 2 101 8 115
Пропионовын альдегид 58,08 48,8 0,807 4 мин 10 с 0.45 13 73 342
Ацетон 58,08 56,2 0,791 5 мин 52 с 0,635 7 594 31 953 47 970
Толуол 92,14 110,63 0,867 9 мин 15 с 1,0 Следы Следы 195
Этанол 46,7 78,4 0,789 10 мин 26 с 1,127 5 7 35
Диоксан 88,1 101,3 1,033 26 мин 36 с 2,875 39 82 260
ЭХГ 92,52 116,1 1,18 30 мин 49 с 3,332 38 303 1 146
пропорциональности выделения по отношению к другим летучим продуктам в качестве летучего компонента был избран ацетон [4].
Литература
1. Кривошапова Г. И., Свинтуховский О. А., Хвач П. А.// Сборник науч. работ Ростовск. гос. мед. ин-та. — 1974.— Т. 4, вып. 6. — С. 499—503.
2. Шевченко А. М., Яворовский А. П. Профилактика проф-
интоксикаций при производстве и применении эпоксидных смол.— Киев, 1985.
3. Шумская Н. И. // Токсикология новых промышленных химических веществ.— М., 1969. — Вып. П. —С. 39— 47.
4. Яворовский А. П. // Гиг. труда. — 1987. — № 8. — С. 28— 31.
5. Яворовский А. П., Васильев В. Н. // Гиг. и сан. — 1978, —№ 6.— С. 110—113.
Поступила 20.10.87
УДК 612.354:648.18
А. А. Калашников, Л. А. Иванова, 10. Н. Талакин, О. А. Матвеенко, В. Д. Алешина, Н. В. Животникова, Г. А. Мальцева
КИНЕМАТИКА СИНТЕТИЧЕСКОГО МОЮЩЕГО СРЕДСТВА «ЛОТОС» В СИСТЕМЕ ПЕРФУЗИРУЕМОЙ ПЕЧЕНИ КРЫСЫ
Донецкий медицинский институт им. М. Горького
Синтетическое моющее средство (СМС) «Лотос» представляет собой многокомпонентную смесь. В его состав входят поверхностно-активное вещество — ПАВ (18%), триполифосфат натрия (40%), сульфат натрия (25%), силикат натрия (6—7%), карбоксиметилцеллюлоза (0,9 %), оптический отбеливатель (0,1—0,15 %), парфюмерная отдушка (0,1 %) и вода (до 100%).
Биологическая активность СМС обусловлена входящими в его состав ПАВ, в качестве которого в «Лотосе» используется алкилбензосульфонат натрия.
В механизме действия ПАВ большое значение имеет изменение биопотенциалов белково-липидных мембран клеток в связи с образованием сложных комплексов ПАВ с белковыми и липидными молекулами [4].
Целью настоящей работы явилось изучение биологического действия основных компонентов СМС на печеночные клетки с использованием модели перфузируемой печени крысы.
Перфузию печени проводили с помощью замкнутой установки, описанной Т. А. Поповым [8]. Подключение печени к перфузионной системе осуществляли в течение 5—10 мин через воротную вену с оттоком перфузата через нижнюю полую вену [7]. Животным предварительно внутрибрюшимно вводили тиопентал (1 мг/кг) и внутривенно — гепарин (1,5 мг/кг).
В состав перфузата входили 80 мл полусинтетической среды, состоящей из среды 199 (45 %), полиглюкина (40%), отмытой эритроцитной массы (5%) и аутокрови (10%), что обеспечивало содержание эритроцитов 0,12-Ю'г—0,15-10|2/л. Скорость оттока перфузата 1 мл/ /(мин-г). Оксигенацию осуществляли подачей в основание оксигенатора смеси кислорода (95 %) и углекислого газа (5 %) со скоростью 0,3 л/мин. рН перфузата поддерживали на уровне 7,0±0,15; давление в воротной вене 90— ПО мм вод. ст. Продолжительность перфузии 120 мин. Первые 30 мин температура перфузионной среды составляла 20 °С, далее ее поддерживали на уровне 37 °С.
18 % водный раствор СМС «Лотос» подавали в пер-фузионную среду в количестве 0,5 мл (15 мг, или 0,1 ЬО50 и 2,5 мл (75 мг, или 0,5 ЬО50) через 15 мин от начала перфузии, когда заканчивался период стабилизации перфузируемого органа. Контрольным животным раствор СМС в печень не подавали.
В каждой серии исследований было проведено 5 пер-фузий. Через 15, 30, 60, 90 и 120 мин от начала перфузии отбирали 2 мл оттекающего от печени перфузата. В нем определяли содержание ПАВ колориметрическим методом [3], неорганического фосфора по реакции с фосфомолибде-новой кислотой, натрия и калия пламенно-фотометриче-ским методом. В указанные сроки контролировали рН перфузата, скорость желчеотделения при кашолировании общего желчного протока.
О состоянии гепатоцитов судили по появлению в пер-фузате их маркерного фермента — каталазы [10], определяемой по методу [1]. Для характеристики функционального состояния непаренхиматозных клеток печени (макрофагов) использовали показатели активности в пер-фузате маркерных ферментов [5] глюкозо-6-фосфатдегид-рогеназы [ 1 ], кислой фосфатазы [6], катепсина D.
Кроме того, определяли активность растворимых ферментов цитозоля, свойственных обоим типам печеночных клеток: аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатами-нотрансферазы (ACT) [6], аргиназы [9]. Исследовали также способность клеток печени синтезировать мочевину [6]. По окончании перфузии в ткани печени определяли содержание ПАВ и неорганического фосфора упомянутыми выше методами.
Результаты исследований показали, что через 15 мин после введения раствора CMC в систему кровообращения перфузируемой печени происходит увеличение содержания ПАВ в перфузионной среде, однако не все количество ПАВ, внесенное с раствором CMC, переходит в перфузат. Около 48 % его обнаруживается в составе ткани печени после окончания перфузии, причем процент задержанного ПАВ не зависит от величины введенной дозы. Так как на протяжении 2 ч перфузии содержание ПАВ в перфузате изменялось мало, можно сделать заключение, что ткань печени прочно и длительно удерживает ПАВ.
Источником фосфора в составе «Лотоса» является триполифосфат натрия. В 75 мг CMC «Лотос» содержится 7,6 мг фосфора, а в 15 мг — 1,5 мг.
Количество неорганического фосфора в перфузате ин-тактных крыс оставалось неизменным на протяжении опыта и составляло около 2 мг. Введение раствора CMC независимо от дозы способствует переходу фосфора в перфузат уже через 15 мин. Содержание его при введении 75 мг CMC колеблется от 7,4 до 10,9 мг, а при введении 15 мг — от 2,6 до 3,5 мг.
Содержание неорганического фосфора в ткани печени, перфузированной с добавлением в среду CMC, не отличалось от контроля.
В растворах CMC обнаруживалось значительное количество натрия, входящего в состав триполифосфата и силиката натрия. После введения CMC содержание натрия в перфузате увеличивалось в зависимости от введенной дозы; при добавлении 75 мг CMC — на 47,2 мг, а 15 мг — на 5 мг.
Следует отметить, что нормальной физиологической реакцией ннтактной печени на перфузию являются задержка натрия клетками и потеря калия [2]. В нашем эксперименте задержка составляла 43 мг.
Добавление в перфузиоиную среду с раствором CMC повышенного количества натрия на 15—30 мин опыта изменит реакцию печени по сравнению с контролем. Однако через 60 мин после введения отмечается задержка ионов
