CC BY
6
ся при трении о металлическую поверхность; для увеличения площади соприкосновения аэрозолей с металлической поверхностью в сопле поперечно его сечению установлены металлические метки 9.
Работает устройство следующим образом. Например, исследуемый воздух содержит какие-либо непрозрачные аэрозоли: графита, сажи, угля, паров металла и др. Тогда при трении частиц пыли о металлическую поверхность аэрозоли из углерода приобретают униполярно отрицательный заряд. Это объясняется разностью величин сродства к электрону у сплава и углерода (у последнего эта величина значительно больше). Действующие на аэрозоли кулоновские силы направлены вниз, так как сопло и вода в кювете имеют общее заземление. Сечение сопла и скорость движения воздуха через него рассчитываются таким образом, чтобы скорость электростатического дрейфа электроаэрозолей вниз при прохождении ими расстояния й была бы достаточной для прохождения пути /г.
Между соплом и поверхностью спирта имеется пластина из диэлектрического материала 10, обеспечивающая продвижение исследуемого воздуха вдоль поверхности спирта.
Увеличивая линейные размеры кюветы, можно кратно уменьшать время отбора проб воздуха в достаточном его объеме для получения пылевого препарата, пригодного для фотометрического анализа.
Эффективность задержки пыли можно повысить путем применения стоячих волн на жидкой осаждающей поверхности спирта. Для этого кювету жестко соединяют с вибратором с регулируемой частотой и амплитудой колебаний; изменением этих параметров работы вибратора, визуально контролируя, добиваются эффекта стоячих волн на поверхности спирта 7.
Из-за большей плотности частиц углерода по сравнению с плотностью спирта происходит осаждение их до границы раздела жидкостей 8. Для ускорения этого процесса путем снижения вязкости спирта производят нагревание жидкостей до 60—65 °С и затем центрифугируют полученную пробу. Повышение температуры спирта
способствует его испарению и соответственно уменьшению слоя спирта над водой, осаждению частиц до границы раздела жидкостей. Сужающаяся книзу кювета позволяет сконцентрировать осаждающиеся в спирте частицы на меньшей площади сечения кюветы. Фотометрия полученного пылевого препарата осуществляется при вертикальном прохождении лучей света.
Время обработки одной пробы воздуха зависит от содержания аэрозолей в воздухе, линей- Щ ных размеров кюветы и других факторов. Например, при исходной концентрации пыли 1 мг/м3 время отбора пробы воздуха (при скорости 3 л/мин) составляет не более 10 мин. При этом из воздуха в кювете задерживается примерно 0,3 мг по массе частиц, что на площади раздела жидкостей 1 см2 дает возможность получить пригодный для анализа препарат пыли.
Молекулярное тепловое движение способствует равномерному распределению всех частиц независимо от их размеров в одной плоскости, при этом формируется светозадерживающий слой из всех частиц. Субмикроскопические фракции пыли под действием адгезионных сил взаимодействия образуют комплексы, состоящие из нескольких частиц, и, таким образом, из этих частиц также формируется светозадерживающий слой. Нагревая жидкости и применяя сдувание испаряющихся паров спирта, можно получить удобный для микроскопического исследования препарат пыли. Оставшийся слой спирта может выполнять роль иммерсионной жидкости при микроскопии с большим увеличением.
Ввиду того что в предлагаемом способе фиксации пылевого препарата более полно учитываются все фракции пыли для формирования свето-задерживающего слоя, повышается точность фотометрического способа измерения концентрации аэрозолей в газовоздушной среде.
Литература
1. Клименко А. П. Методы и приборы для измерения концентрации пыли. — М., 1978.
2. Шихрин, К■ С. Рассеяние света в мутной среде. — М.,
1951,
Поступила 28.06.88
УДК 616.5-02:613.632-07
Г. Т. Фру мин
МЕТОД КЛАССИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТОКСИКОМЕТРИИ
ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова, Ленинград
Для сравнительной оценки токсичности и опасности вредных веществ в целях их гигиенического отбора, установления связи между строением и биологическим действием, обоснования профилактических мероприятий, лечения и
прогнозирования возможности развития хронической интоксикации необходимы классификации экзогенных химических соединений.
Предлагаемый метод классификации параметров токсикометрии вредных веществ основан на
€
V
— 50 -
Таблица I
Классификация токсичности веществ при ианесении
на кожу
Интервал варьирования LDb0, мг/кг
н н Качественная
Я о характеристика
веществ
ч g i*< 0 Ц9] [Ю] U2]
1-й Чрезвычайно токсич- <100
ные <5 <50
2-й Высокотоксичные 5 — 43 51 —300 1 00 — 500
3-й Умеренно токсичные •14—340 301 —2000 501 —2500
4-й Малотоксичные 350 — 2 810 >2000 >2500
5-й Практически нсток-
сичн ыс 2820 — 22 590 — —-
6-й Относительно без-
вредные >22 600
четырех следующих принципах: адекватности выбора модельного биообъекта, оптимальности числа классов, гетерогенности распределения элементов множества, структурной гармонии системы. Особенности применения разработанного метода рассмотрены нами на примере классификации токсичности веществ при нанесении на кожу.
Известны несколько классификаций веществ по степени кожно-резорбтивной токсичности, основанных на использовании наиболее объективного и статистически значимого показателя — средней смертельной дозы [9]. Представление об этих классификациях дает табл. 1.
Наряду с классификацией токсичности веществ, представленной в табл. 1, предложены классификации степени опасности отравлений через кожу, включающие два параметра — LD50 и кожно-оральный коэффициент [6], LD50 и коэффициент вероятности отравлений через кожу [10].
Все указанные типы классификаций имеют полное право на существование и признание, хотя и не лишены ряда недостатков. Чаще всего произволен и не однозначен выбор модельного биообъекта (кролики в классификации Н. Hodge и L. Sterner [19], крысы в других классификациях), произволен выбор границ и количества классов (6, 4 класса, а в классификации Л. И. Медведя — 3).
В данной работе для классификации веществ' по их кожно-резорбтивной токсичности в качестве модельного биообъекта выбраны крысы. Оправданием этого, хотя и несколько произвольного, выбора могут служить три обстоятельства. Во-первых, обобщенный анализ данных разных авторов [3, 4, 18, 20, 22] показывает, что проницаемость через кожу понижается в ряду мышь — кролик — крыса — человек. Следовательно, барьерная защитная функция кожи, определяющая величину LD50, в этом же ряду повышается. Во-вторых, установлено [10] уравнение регрессии, которое связывает токсичность веществ при пе-
роральном введении их и нанесении на кожу крыс:
№,)„ = 0,77 + 0,79 (ЬРв0)вж- (1)
Благодаря этому оказывается возможным существенно расширить массив данных о ЬО50 при нанесении веществ на кожу. В-третьих, согласно [4], гистологическое строение кожи хвоста крыс, а также, по-видимому, и кожи спины крыс более сходно со строением кожи человека, чем строение кожи спины мышей и кроликов.
Принцип оптимального числа классов (таксонов) предписывает классифицировать объекты, разделяя их на классы не произвольным образом, как это принято в настоящее время, а исходя из психофизиологических возможностей человека. Известно, что человеку свойственна определенная структура восприятия и обработки информации, в силу чего вся информация поступает в долговременную память через кратковременную, имеющую малую емкость (7 структурных единиц информации) и тяготеющую к определенному постоянному числу п=7±2 [7]. Этот принцип, именуемый принципом Миллера, позволяет обосновать оптимальное число таксонов (классов), варьирующее от 5 до 8. Выберем среднее из этих двух чисел, а именно п—1. Расширение числа классов до 7 по сравнению с ранее предложенными классификациями у (п=3, 4, 6) позволяет более дифференцированно судить о веществах по величине их ЬОбо.
Согласно принципу гетерогенности распределения элементов множества, количество элементов в рациональной классификации должно быть неравномерно распределено по классам. Установлено, что в хорошо организованном сообществе элементы распределяются в соответствии с гиперболическим законом:
где Г) — количество элементов, входящих в данный класс;
г — ранг класса (в предлагаемой классификации г— 1, 2...7); В и р — постоянные.
Универсальность (2) подтверждена обширным статистическим материалом в биологических, экономических и информационных системах [8]. В работе [13] нами показано, что гиперболическому распределению подчиняется и структура фармаценозов, т. е. массивов биологически активных соединений (БАС). На основе этого принципа была развита биолого-физико-химическая систематика неэлектролитов Н. В. Лазарева [5] и предложена монотетическая классификация БАС [14].
Очевидно, что для г= 1 (1-й класс)
В С?!
= _ = = (3)
Тогда для суммарного количества элементов Сразбитых на 7 классов, имеем:
Уравнение (4) дает общее решение задачи по разбиению множества из Q элементов на п классов (п=7). Однако это решение не единственное, поскольку числовое значение (3 остается неизвестным.
Для оценки р воспользуемся следующими соображениями. Для п классов математическое ожидание количества информации (энтропии)— Н — может быть рассчитано по формуле Шеннона [15]:
Н = - Ш pi 1о*3 (6)
1 = I
где Pi — вероятность попадания Q,- элементов множества Q в данный класс (i— 1, 2...7).
Ряд значений {Р, log2 Pi} выражает информационный потенциал искомого распределения.
Или
i = i
При условии, что индекс у Pi изменяется от 1 до п, предельные значения энтропии информации равны 0 и Ятах. Нmas можно рассчитать по формуле Хартли [15]:
я = нтах = logo п = log2 7 = 2,807. (8)
Для отыскания величины Н, соответствующей искомому распределению вещества по кожно-ре-зорбтивной токсичности, используем принцип структурной гармонии систем [11]. Согласно этому принципу, в процессе самоорганизации естественные системы обретают гармоничное строение, структурно-функциональную устойчивость. Инвариантом, на основе которого возникает такая устойчивость, является обобщенное золотое сечение [11]:
(~7Г~) = и щах - н ■ (9)
Для а=п=7 и Hmai= 2,807; Я = 2,28.
Проведя совмещение (4), (5) и (7), получим однопараметрическое уравнение относительно (3: р / 1 , 1,585 2 2.323
н = Ю&Ф. + -§-(-£г i— + ^Г + ~р +
2,586 2,808 \
+ "бР~ + _тР/ = 2'28- (10)
Методом интераций (последовательных приближений) находим р = 1,28,
Таблица 2
Качественные и количественные характеристики классов веществ, обладающих кожно-резорбтивной токсичностью
Номер класса Качественная характеристика Интервал варьирования LD1C и классе. мг/кг Количество веществ в классе
«Í %
1-й Относительно безвредные >1275 154 46, S
2-й Практически нетоксич-
ные 1275—700 СЗ 19,1
3-й Малотоксичные 700—380 38 11,6
4-й Умеренно токсичные 380—200 26 7,9
5-й Снльнотоксичные 200—75 20 6.1
6-й В ысокотокси чные 75—20 16 4,9
7-й Чрезвычайно токсичные <20 12 3.6
На основе изложенных методологических принципов была проведена обработка данных об ЬО50 для 329 веществ (пестицидов, ядов, растворителей) при нанесении их на кожу крыс. Для 121 вещества были использованы опытные значения ЬО50 [1, 2, 16, 17, 21], а для 208 веществ ЬО50 были рассчитаны по уравнению (1). Весь массив соединений (<2 — 329), содержащий вещества, имеющие ЬО50 от 4 до 50 000 мг/кг, был разбит на 7 классов, причем границы классов определены в соответствии с (10) при (3=1,28. Полученные результаты приведены в табл. 2.
Анализ данных позволил выявить следующее уравнение, полученное после логарифмирования (2):
1ё<2(0 = 2,19— 1,28^ г. (11)
Коэффициент парной корреляции Я = 0,999 (#табл = 0,75); критерий Фишера Р=4727 (Ртабл==6,61); среднеквадратическое отклонение 5 = 0,014.
Таким образом, применение разработанного метода позволяет теоретически обосновать числовые характеристики границ классов, составляющих массив известных веществ, по величине ЬО50 при нанесении на кожу. Несмотря на перспективы, открываемые предложенной методологией классификации (возможностью использования для классификации токсичности и опасности веществ при ингаляционном, внутривенном и других путях введения), саму классификацию токсичности веществ при нанесении на кожу все же следует считать предварительной и требующей дальнейшего уточнения по мере расширения банка экспериментальных данных об Ь05о.
Литература
1. Измеров Н. Ф„ СаноцкшХ И. В., Сидоров К■ К. Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии. — М., 1977.
2. Каган Ю. С. Токсикология фосфорорганических пестицидов. — М„ 1977.
3. Колпаков Ф. И. Проницаемость кожи. — М., 1973.
4. Кундиев Ю. И. Всасывание пестицидов через кожу и профилактика отравлений. — Киев, 1975.
5. Лазарев Н. В. Неэлектролиты. — Л., 1944.
6. Методологические указания по гигиенической оценке новых пестицидов / Под ред. Л. И. Медведя. — Киев; 1969.
7. Миллер Г. // Инженерная психология. — М., 1964. — С. 27—30.
8. Петров В. М., Яблонский А. И. Математика и социальные процессы. — М., 1980.
9. Правдин Н. С. Методика малой токсикологии промышленных ядов. — М., 1947.
10. Румянцев Г. И., Новиков С. М. // Гиг. и сан.— 1975.— №4, —С. 91—95.
11. Сороко Э. М. Структурная гармония систем. — Минск, 1984.
12. Уланова И. П., Пинигин М. А. //Жури. Всесоюз. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева. — 1974.— Т. 19, № 2. — С. 135—142.
13. Фрумин Г. Т. //Хим.-фарм. журн. — 1981. — № 9. — (2 52_55
14. Фрумин Г. Т. Ц Там же. — 1983. — № 7. — С. 822— 827.
15. Я г лом А. И., Яглом И. М. Вероятность и информация,— М., 1973.
16. Christensen Н. Е. (Ed.). The Toxic Substances List. — Maryland, 1973.
17. Deichmann W. В., Gerarde H. \V. Toxicilogy of Drugs and Chemicals. — New York, 1969.
18. Duprat P.. Fabry I. P., Gradiski D. // Arch, malad. prof.— 1979. —Vol. 40.— P. 927—938.
19. Hodge H. C., Srerner J. H. //Amer. industr. Hyg. Ass. Quart.— 1943.— Vol. 10.— P. 93.
20. McCreesh A. H. // J. Toxicol, appl. Pharmacol. — 1965.—Vol. 7. —P. 20.
21. Spectro W. S. (Ed.). Handbook of Toxicology. — Philadelphia, 1956.—Vol. 1.
22. Wepierre /., Marty I. P. // Sciences ty techniques. — 1978,—Vol. 8. —P. 171—180.
Поступила 10.03.88
УДК 6Н.31:633.1]:015.917|-07
А. Н. Котик, В. А. Труфанова
БИОАВТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИХОТЕЦЕНОВЫХ МИКОТОКСИНОВ В ЗЕРНЕ И ПРОДУКТАХ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ
Украинский НИИ птицеводства, ст. Боркн Южной железной дороги, Харьковская область
Трихотеценовые микотоксины (трихотецены) представляют согруппу структурно родственных соединений, продуцируемых грибами Fusarium, Myrothecium, Trichoderma, Trichothecium, Sta-chybotrys, и во многих странах являются существенным фактором загрязнения зерна, ведущим к развитию алиментарных токсикозов человека и животных. Для определения трихотеценов в продуктах питания и кормах используют биологические тесты, а также тонкослойную, жидкостную и газожидкостную хроматографию, масс-спектроскопию [4]. Эти методы характеризуются недостаточной чувствительностью и специфичностью или требуют для осуществления дорогостоящего оборудования.
В качестве скрининг-метода определения трихотеценов целесообразно использовать биоавтографию с помощью штаммов микроорганизмов, высокочувствительных к трихотеценам [1, 3]. В настоящей работе приводится описание биоавтографического метода определения 5 трихотеценов—веррукарина А, роридина А, токсина Т-2, токсина НТ-2 и трихотецена.
Метод основан на извлечении трихотеценов из исследуемой пробы органическими растворителями, осаждении коэкстрактивных веществ 15% водным раствором уксуснокислого свинца, очистке экстракта с помощью жидкость-жидкостной экстракции гексаном и хлороформом; разделении, идентификации и количественном определении каждого трихотецена путем двукратной тонкослойной хроматографии с последующим биоавтографическим обнаружением и определением количеств трихотеценов с помощью штамма То-rulopsis sp. 86А.
Веррукарин А получен нами из Института ви-
русологии и микробиологии АН УССР, рори-дин А — из Института питания АМН СССР, три-хотецен — из Московского университета. Токсин Т-2 мы получали из культуры Fusarium spo-rotrichiella методом адсорбционной колоночной хроматографии [2], токсин НТ-2 — путем гидролиза токсина Т-2 водным раствором аммиака.
Ход определения. Экстракция. Из средней пробы измельченного зерна или комбикорма берут навеску массой 25 г, помещают в плоскодонную мерную коническую колбу на 500 мл, добавляют 20 мл 10 % водного раствора хлорида натрия и тщательно перемешивают. Затем приливают 120 мл ацетона и смесь встряхивают в течение 1 ч, после чего фильтруют через бумажный фильтр в мерный цилиндр и отбирают 100 мл фильтрата.
Очистка экстракта. К 100 мл фильтрата добавляют 20 мл 15 % раствора уксуснокислого свинца и 30 мл воды, перемешивают и выдерживают в темноте 10 мин. Образовавшийся осадок отделяют путем фильтрации через бумажный фильтр. 120 мл фильтрата вносят в делительную воронку, добавляют 40 мл гексана, встряхивают и после разделения слоев отделяют нижний водно-ацетоновый слой; гексановый слой удаляют. К водно-ацетоновому слою добавляют дважды по 20 мл гексана, каждый раз отбирая и удаляя верхний гексановый слой и 40 мл хлороформа, встряхивают в делительной воронке. После разделения слоев нижний хлороформный слой отделяют, а к верхнему добавляют 40 мл хлороформа. После встряхивания и разделения слоев нижний хлороформный слой отделяют. В объединенный хлороформный экстракт вводят 5—7 г безводного сернокислого натрия, встряхивают и
