CC BY
8
оценке, а санитарные врачи получат в свои руки надежный критерий для практической работы по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха канцерогенными веществами.
ЛИТЕРАТУРА
Andervont H. В. Lorenz Е„ Am. J. Cancer, 1936, v. 26, p. 783. -Ander-vont H. В., S h im kin M. В., J. nat. Cancer Inst., 1940, v. 1, p. 225.— Bra d-shaw F. L., Lancet, 1955, v. 1, p. 861. — Долл P. В кн.: Успехи в изучении рака. М., 1957, т. 3, сгр. 14. — L е 11 i n g a. De carcinogene werking von kleine doses 1, 2, 5,6-dibenzanthraceen. Amsterdam, 1937.— Murphy Y. В., Sturm E. J., exp. Med., 1925, v. 42, p. 693,— Nettle ship A., Hen s h aw P. S., J. nat. Cancer Inst., 1943, v. 4, p. 309.
Поступила 21/Vi 1961 r.
DEVELOPMENT OF PULMONARY CANCER AFTER INTRATRACHEAL INTRODUCTION OF 3,4-BENZPYREN
V. A. Ryazanov, Professor, K. A. Bushtueva, Subprofessor, P. P. Dvizhkov, Professor
The authors have obtained experimental lung cancer in white rats as the result of intratracheal introduction of 3,4-benzpyren at a dose of 100 Mg.
•¿Г -¿г -Ä-
МАТЕРИАЛЫ К ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ СОДЕРЖАНИЯ ВАНАДИЯ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Младший научный сотрудник К. П. Селянкина Свердловский институт гигиены труда и профпатологии
Главной отраслью применения ванадия является металлургия, где он используется в виде добавок при изготовлении легированных сталей. Не менее важно применение ванадия в химической промышлености в качестве катализатора.
Наряду с очень незначительным природным содержанием ванадия в поверхностных водах возможно его поступление в водоем со сточными водами, образующимися в процессе получения ванадиевых соединений. Сточные воды при получении пятиокиси ванадия содержат в среднем 330 мг/л ванадия, который находится в воде в виде иона ванадиевой кислоты. В связи с этим возникла необходимость гигиенического обоснования предельно допустимой концентрации его в воде водоемов.
Исследования по обоснованию предельно допустимой концентрации ванадия проводились по общепринятой методической схеме, разработанной проф. С. Н. Черкинским. В качестве исходного соединения в исследованиях использовалась пятиокись и ванадат аммония как самые распространенные соединения ванадия. В соответствии с этим нормирование проводится применительно к ванадиевому ангидриду.
Ванадий в больших концентрациях определялся объемным методом— титрование солью Мора, в малых — фотоколориметрически при помощи реакции с танином.
Полученные результаты показали, что независимо от степени органического загрязнения и минерализации незначительное снижение содержания ванадия в воде модельных водоемов отмечалось только в первые сутки, а затем сохранялось на одном уровне до конца опыта.
Изучение влияния ванадия на органолептические свойства воды показало, что ванадат аммония при растворении сообщает воде слабо желтую окраску, которая при концентрации 30 мг/л 1 становится чуть
1 Здесь и далее дозы и концентрация даны в расчете на ванадий (автор).
заметной, а при дальнейшем разбавлении исчезает совсем. При раство-. рении пятиокиси ванадия вода приобретает ярко-оранжевую окраску. Пороговой концентрацией изменения окраски воды является концентрация 0,1 мг/л. Изменение вкуса воды под влиянием ванадия наблюдалось при концентрациях, превышающих 0,8 мг1л.
Влияние ванадия на общий санитарный режим водоема изучалось путем наблюдений за динамикой биохимического потребления кислорода и ходом процессов аммонификации и нитрификации на модельных водоемах. Ванадий в концентрации 10 мг/л тормозит течение процессов биохимического окисления органических веществ. Меньшие концентрации являются недействующими. В концентрациях 1 и 10 мг/л ванадий не задерживает процессы аммонификации и нитрификации.
Согласно имеющимся литературным данным, как отечественным, так и зарубежным, ванадий — яд общетоксического действия. Механизм его действия еще недостаточно изучен. Отдельные экспериментальные исследования по этому вопросу и обследования состояния здоровья рабочих ванадиевых производств свидетельствовали о нарушениях со стороны органов дыхания, высших отделов центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. При введении млекопитающим животным метаванадата натрия или пятиокиси ванадия per os в дозе 10 мг/кг наблюдались параличи задних конечностей, повышен-ие рефлекторной возбудимости, желудочно-кишечные расстройства (X. Г. Гулько) И. В. Рощин в эксперименте на белых крыса* обнаруживал полнокровие и капилляростазы внутренних органов. Начальный период ванадиевой интоксикации характеризуется повышением количества эритроцитов, гемоглобина, ретикулоцитов с последующим их падением. В некоторых случаях отмечалось повышение кровяного давления 1С. Съеберг (Sjoberg)].
Аналогично арсенату ванадий, вступая в промежуточные органические соединения, нарушает сопряженность между окислением фос-фотриозы и фосфорилированием адениловой системы, препятствуя тем самым переносу фосфатных группировок и вызывая накопление неорганического фосфора в крови при усиливающемся выведении с мочой (Р. В. Бессарабова, Т. А. Прокопенко). Высокая каталитическая активность ванадия обеспечивает его способность принимать участие в окислительных процессах. При добавлении ванадия в различных дозах к пище крыс [Маунтин (Mountein)] обнаружили, что наиболее чувствительным показателем токсического действия оказалось снижение содержания цистина в шерсти животных и в ногтях рабочих ванадиевого производства. Торможение синтеза холестерина в организме человека и животных и ускорение его разложения наблюдал в своих исследованиях Льюис (Lewis). Однако приведенные исследования по изучению токси-кодинамики ванадия дают представление о его токсичности при поступлении его в организм в больших дозах. Действие малых концентраций ванадия на организм изучено недостаточно.
Наши исследования имели целью изучение действия малых концентраций ванадия на организм теплокровных животных при пероральном поступлении, что является необходимым для гигиенического нормирования в области санитарной охраны водоемов.
В остром опыте при однократном введении ванадия в виде пятиокиси в дозах 10,5 и 1 мг/кг веса установлено, что для мышей DL5o=5 мг/кг.
Сравнительное изучение токсичности пятиокиси ванадия и ванадата аммония проводилось в условиях подострого опыта на 25 белых крысах. В течение 21 суток крысам с помощью зонда вводился ванадат аммония и пятиокись в дозах 1 и 0,5 мг/кг (в пересчете на ванадий). Учи-
1 Данные X. Г. Гулько, И. В. Рощина и Е. А. Мельниковой приводятся по их диссертациям на степень кандидата медицинских наук (автор).
тывая литературные данные о токсических особенностях ванадия (Р. В. Бессарабова, Т. А. Прокопенко), в качестве тестов для оценки токсического действия его в подостром опыте использовались наблюдения за содержанием неорганического фосфора в крови и потреблением животными кислорода в аппарате Миропольского.
Полученные результаты показали, что оба соединения ванадия в дозе 1 мг/кг в течение опыта снижали потребление кислорода. Меньшая дозировка — 0,5 мг/кг веса — в случае с пятиокисью вызвала повышение потребления кислорода, в то время как ванадат аммония, вводимый из того же расчета, уровень кислорода не изменил. Содержание неорганического фосфора в крови крыс, получавших ванадий в виде пятиокиси в дозе 1 мг/кг веса, значительно увеличилось. У всех других групп животных отклонений в содержании неорганического фосфора в крови не установлено.
На основании приведенных данных можно сказать, что испытанные соединения ванадия оказывают на организм почти одинаковое токсическое действие.
В хроническом санитарно-токсикологическом эксперименте, поставленном на 18 кроликах, установлено что ванадий в дозе 1 мг/кг веса вызывает нарушения процессов фосфорилирования при гемогликолизе, в результате чего резко увеличивается содержание неорганического фосфора в крови и моче. В меньших дозировках — 0,5—0,05 мг/кс веса — ванадий в условиях шестимесячного поступления вызывал у части животных накопление неорганического фосфора ® крови, у других, наоборот,— падение; у ряда животных колебания не выходили за пределы фона. Изменения со стороны красной крови — падение гемоглобина, эритроцитов, в некоторых случаях и ретикулоцитов — обнаруживались у животных, получавших ванадий в дозах 1 и 0,5 мг/кг. Меньшие дозировки ванадия никаких отклонений ни в составе красной крови, ни в нарушении гемогликолиза не вызвали и могут рассматриваться как недействующие. Патоморфологические изменения внутренних органов выразились в воспалительной реакции со стороны желудочно-кишечного тракта, в незначительном полнокровии сосудов печени и мозга, но только у животных, получавших ванадий в максимальной из испытанных доз.
С целью обнаружения недействующих доз ванадия с учетом порога, установленного по изменению содержания неорганического фосфора в крови и моче (0,5—0,05 мг/кг), поставлен хронический санитарно-токсикологический эксперимент с применением метода условных рефлексов. Целесообразность применения метода условных рефлексов в настоящих исследованиях обусловливалась тем, что в токсикодинамике ванадия видное место занимают поражения центральной нервной системы (X. Г. Гулько, Е. А. Мельникова).
Обычно при использовании этого метода у животных вначале вырабатывается комплекс (стереотип) хорошо закрепленных положительных и отрицательных рефлексов и затем изучаются нарушения этого комплекса в результате хронического отравления организма малыми дозами яда. В этом случае 4—5 месяцев экспериментальной работы уходит на подготовку животных к хроническому опыту — выработку стереотипа. За последние годы в литературе появились работы, в которых показы-но, что молодой, только что выработанный незакрепленный рефлекс более подвержен действию яда, чем прочно выработанный комплекс (3. Э. Григорьев, А. А. Голубев).
Поэтому хронический санитарно-токсикологический эксперимент поставлен нами на двух сериях животных — с применением этой предложенной в последнее время ускоренной методики и классической для мелких животных (Н. С. Правдин, Л. И. Котляревский). У первой серии животных наблюдения за условно-рефлекторной деятельностью были
начаты одновременно с затравкой. С этой целью 15 белых крыс были разбиты на три группы по пять штук. Две группы ежедневно получали ванадий в виде водного раствора пятиокиси в дозах 0,5 и 0,005 мг/кг, третья служила контролем. Условные рефлексы вырабатывались по дви-гательно-пищевой методике в камере JI. И. Котляревского. Исследования условнорефлекторной деятельности крыс, получавших ванадий в дозе 0,5 мг/кг веса, проводились ¡в течение 80 дней. Наблюдения за высшей нервной деятельностью крыс, получавших ванадий в дозе 0,005 мг/кг, были продолжены до 6 месяцев.
Вначале животные помещались в камеру и приучались к опытной обстановке. Как только крыса привыкала к условиям камеры, толкала дверку и брала корм, начиналась затравка ванадием, а на следующий день приступали к выработке положительного рефлекса на звонок. После 120 звуковых сигналов на фоне продолжающейся затравки приступили к выработке второго положительного рефлекса — на красный свет. О влиянии ванадия на процесс образования положительных услов-норефлекторных связей судили по скорости образования и укрепления рефлексов и по количеству правильных ответных реакций в течение опыта.
Как видно из табл. 1, первый положительный рефлекс образовался и укрепился у всех животных, независимо от принятой дозы ванадия, в том числе и у контрольных, примерно одинаково. Дальнейшие наблюдения за условнорефлекторной деятельностью показали, что условный рефлекс на звонок у животных, получавших ванадий в дозе 0,5 мг/кг, оказался непрочным. Участились случаи выпадения рефлексов.
Из 120 сочетаний число выпадений рефлексов у этих животных составило 10,1 —10,5%, в то время как у крыс, получавших ванадий в дозе 0,005 мг/кг, и контрольных не превысило 2,4% (табл. 2).
Таблица 1 Образование в коре головного мозга
15 крыс положительной условно-рефлекторной связи на звонок и свет под влиянием ванадия
Доза ваиа-
Звонок
Свет
на каком сигнале
в мг/кг веса появился укрепился появился укрепился
0,5 5 11 • 4 22
0,5 4 16 3 23
0,5 5 9 3 91
0,5 2 2 7 26
0,5 2 2 2 36
0,005 7 9 4 9
0 005 3 7 3 3
О; 005 2 2 2 12
0,005 2 2 2 5
0,005 2 2 2 2
Контроль 7 2 8 4
» 2 6 4 4
» 2 15 2 2
» 2 7 5 5
» 6 13 2 4
Таблица 2 Устойчивость положительных рефлексов на звук и свет под влиянием ванадия у 15 подо: ытных крыс
Доза ванадия в мг / г веса
Процент выпадений рефлексов
на звонок (из 120 сочетаний)
на свет ( из 120 сочетаний)
0,5 Ю,1 26
0,5 10,5 18
0,5 10,1 16
0,5 10,2 24
0,5 10,5 26
0,005 0,8 6
0,005 Нет 3
0,005 2,4 7
0,005 Нет 7
0,005 0,8 9
Контроль 0,8 7
» 0,8 5
» Нет 3
» > 5
» 2,4 9
Латентный период рефлекса у крыс с большой дозой значительно удлинился по сравнению с контролем и дозой 0,005 мг/кг. При выработке второго положительного рефлекса на свет после 40-дневной затравки ванадием и на фоне продолжающейся затравки наблюдалось отставание в укреплении рефлекса у крыс, получавших ванадий в дозе
0,5 мг/кг (см. табл. 1). Укрепление условного рефлекса на свет у »их произошло на 22—91-м сигнале, в то время как у контрольных крыс с дозой 0,005 мг/кг — на 2—12-м сигнале. Очевидно, за период 40-дневного поступления ванадия в организме животных развились явления интоксикации, что и отразилось на образовании второй условнорефлекторной связи. В последующем наблюдалось частое выпадение рефлекса на свет (16—20% из 100 сочетаний) (см. табл. 2). Латентный период рефлекса на свет также был длиннее, чем у контрольных и у крыс, получавших ванадий в дозе 0,005 мг/кг.
Отставание в образовании положительных рефлексов, их недостаточная устойчивость свидетельствовали о том, что у крыс на фоне отравления ванадием в дозе 0,5 мг/кг работо-% способность корковых клеток значитель-
но снижена по сравнению с контролем и с крысами, получавшими ванадий в дозе 0,005 мг/кг, и образование условнореф-лекторных связей на фоне отравления затруднено. Таким образом, исследования высшей нервной деятельности крыс, получавших ванадий в дозе 0,005 мг/кг, не обнаружили никаких отклонений в укреплении стереотипа по сравнению с контролем.
Во второй серии опыта у 20 белых
крыс вначале вырабатывался стереотип
70 SO
so
40
JO
го ta
/ 2 J 4 S ff положительных и отрицательных условия* ¿/геле/ги/пе//та/гбНб/е0еля0ы ных рефлексов, определялись типологические особенности высшей нервной дея-Рис. 1. Состояние дифференциро- телЬности животных, затем в течение вочного торможения в коре го- п
ловного мозга крыс (процент 6 месяцев проводилась затравка ванади-растормажнвания дифференциро- ем в дозах 0,005, 0,05, 0,5 мг/кг веса и вок). велись наблюдения за условнорефлектор-
iZoTs'Ä 2вГнТия:^оТЖ ной Деятельностью.
ванадия. Результаты после статистической
обработки представлены на рис. 1, 2. 3 Как видно на этих рисунков, наиболее ранние признаки интоксикации проявились к концу первого месяца затравки у крыс, получавших ванадий в дозе 0,5 мг/кг, и выразились в ослаблении процессов внутреннего торможения и нарастании случаев последовательного торможения (рис. 1). Участились нарушения силовых взаимоотношений рефлексов на слабый и сильный раздражитель с увеличением количества уравнительных и парадоксальных фаз по сравнению с исходным фоном и контролем (рис. 2). На третьем месяце затравки резко удлинился латентный период, а величина рефлекса упала. Эти изменения проявились наиболее отчетливо со стороны рефлекса на сильный раздражитель. На слабый раздражитель отмечались случаи выпадений рефлекса. На пятом месяце процент выпадений достиг 28,2 (рис. 3). Извращение силовых взаимоотношений было направлено в сторону увеличения парадоксальных фаз, появления ультрапарадоксальных фаз. Ослабление процессов внутреннего торможения продолжало прогрессировать. Процент растормаживания дифференцировок за два последних месяца составил 68—54. Действие тормозного раздражителя, как правило, сопровождалось последовательным торможением вплоть до выпадения рефлексов, что свидетельствовало об усиливающемся ухудшении подвижности процессов возбуждения и торможения. На последнем месяцев затравки в отдельные опытные дни у животных наблюдалось развитие тормозных фаз, выражающихся в том, что на первые 1—2 сигнала крыса отвечала соответствующей реакцией, а на последующие сигналы стереотипа
условные рефлексы полностью отсутствовали. Спустя месяц после окончания хронической затравки условнорефлекторная деятельность полностью не восстановилась.
Нарушения условнорефлекторной деятельности у животных, получавших ванадий в дозе 0,05 мг/кг веса, появились несколько позже — на второй — третьем месяце, затравки, носили аналогичный характер, но значительно менее выраженный. Через месяц после окончания затравки
условнорефлекторная деятельность Контроль подопытных животных полностью
1» 95 93 93 93 9" 93 восстановилась, что свидетельствовало о функциональном характере
iL iL Ъ
il
Ii
. ГДЙ UzaiB LEL.
0.005мг/кг Sa на du я
93 52 92 93 93
33
33 33 35 |££ 34 Чз
7РЭ hfq У7ТЯ )r7tzi VTka
94 95 „ 0,05 мг/кг Ванадия
92
¿3
iL
93 87
83
Ii
72
iL
SO
50
58
43
7!
iL L23
кШ1&1к
OJмг/кг Ванадия 59 54 5/ 50
Ш
2S 29 ¿2 21
ж ШмМ
3 4 5 6 Фон Экспериментальные даты I I нормальные отношения УТЛ уравнительная фаза ЕЭ парадоксальная фаза. ЕЯ ультрапарадоксальная фаза
Рис. 2. Силовые взаимоотношения в коре головного мозга крыс.
Контроло
__£ '¿¡V 0.70.7
0,005мг/кг Ванадия
_ °J£ U7S7
0.05 мг/кг Ванадия
Ш
73
£7_ £7__0Т£ ft
0,5 мг/кг Ванадия
/3.0
'Л и
¿JeI
0.70.7 !Э 1 2 3 Ч 5
Фон Знсперилентальные декады
а
222
И
□ звонок
свет
Рис. 3. Процент выпадений положительных рефлексов в течение хронического опыта.
обнаруженных нарушений. Дозу 0,05 мг/кг можно рассматривать как стоящую на пороге действия. Изучение динамики условнорефлекторной деятельности белых крыс, получавших ванадий в дозе 0,005 мг/кг веса, показало, что, несмотря на длительное хроническое отравление, нарушений условнорефлекторной деятельности, которые можно было бы отнести за счет интоксикации, выявлено не было. Уровень растормаживая дифференцировок, характеризующий состояние внутреннего торможения, не выходил за пределы контроля (см. рис. 1). Выпадения положительных рефлексов на свет наблюдались в единичных случаях (см. рис. 3). Силовые взаимоотношения рефлексов на слабый и сильный раздражитель правильные (см. рис. 2). На . основании приведенных данных, дозу 0,005 мг/кг веса можно считать недействующей.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований свидетельствует о том, что ванадий в дозе 0,5 мг/кг веса вызывает серьезные нарушения условнорефлекторной деятельности подопытных живот-
ных как на стадии выработки положительных рефлексов, так и в закрепленном стереотипе. Минимальная доза ванадия — 0,005 мг/кг — не нарушает обычного хода формирования стереотипа и не вызывает изменений условнорефлекторной деятельности животных в условиях уже выработанного и закрепленного стереотипа. Идентичность результатов, полученных при использовании ускоренной и классической методики условных рефлексов для мелких животных, свидетельствует о том, что об изменениях высшей нервной деятельности подопытных животных в процессе отравления можно судить по скорости и характеру образования условнорефлекторных связей и, следовательно, сократить продолжительность санитарно-токсикологического эксперимента на время, требующееся для выработки стереотипа и определения типологических особенностей высшей нервной деятельности животных.
Выводы
1. Ванадий (пятиокись ванадия) при поступлении в водоем стабилен. Стабильность его не зависит от органического загрязнения и степени минерализации воды.
2. Изменение органолептических свойств воды под влиянием ванадия связано с появлением желтой окраски и горького вкуса. Пороговая концентрация, установленная по изменению органолептических свойств воды, равна 0,1 мг/л. Пороговой концентрацией по влиянию на общий санитарный режим — 10 мг/л.
3. В санитарно-токсикологическом эксперименте показано, что пороговой дозой, вызывающей функциональные нарушения условнорефлекторной деятельности белых крыс, является доза 0,05 мг/кг веса. Недействующей оказалась доза 0,005 мг/кг веса.
4. Если учесть, что средний вес человека 60 кг и среднесуточное потребление воды 3 л, то в организм человека при употреблении воды с концентрацией ванадия 0,1 мг/л (пороговая по органолептическому показателю) может поступать 0,005 мг/кг веса ванадия, т. е. та доза, которая оказалась недействующей в санитарно-токсикологическом эксперименте.
5. В качестве предельно допустимой для воды водоемов можно рекомендовать концентрацию ванадия 0,1 мг/л по санитарно-токсикологи-ческому признаку вредности.
Л ИТЕРАТУРА
Бессарабова Р. В. В кн.: Вопросы гигиены труда, профессиональной патологии и токсикологии в промышленности Свердловской области, 1955, стр. 198.— Голубев А. А. Труды научной сессии Ленинградск. ин-та гигиены труда и профессиональных заболеваний, посвяш. итогам работы за 1956 г. Л. 1958. стр. 231.— Григорьев 3. Э. Тезисы докл. 5-й Ленинградск. конференции по вопросам промышленной токсикологии, 1957, стр. 17. — Прокопенко Т. А. В кн.: Вопросы гигиены труда, профпатологии и промышленной токсикологии. Свердловск, 1958, т. 2, стр. 244.— Lewis С. Е., Arch, industr. Hlth., 1959, v. 19, p. 419. — M о u n t a i n J. Т., De Ik er L. L., Stokinger H. E., Arch, industr. Hyg., 1953, v. 8, p. 40G. — Mountain J. Т., Stockei! F. R„ Stokinger H. E., Arch, industr. Hlth., 1955, v. 12, p. 494. — Sjöberg S. G., Vanadium Pentoxide Dust. Stockholm, 1950.
Поступила 1/VII 1961 r.
DATA FOR DETERMINING THE MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION OF VANADIUM IN WATER BASINS
K. P. Setyankina, Junior Scientific Collaborator
A complex of experimental investigations served as hygienic background for determining the maximum permissible concentration of vanadium (vanadium pentoxide) in the water of water basins. The maximum permissible concentration of vanadium was limited by its sanitary toxicologic property and comprised 0.1 mg/1.
if. if. if.
