CC BY
4
7. Qureshi S. Z„ Ahmad S. T., Haque S. // Talanta.— 1990 — Vol. 37, N 7,— P. 763—765.
8. Svetlova N. !.. Zhuravleva J. L., Grigoryeva D. N.. Golovnya R. V. // Chromatography'85.— Budapest! 1986,- P. 155-168.
9. Takeda S.. Moriya T., Matsuoko J. // J. Mining mater Process. Inst. Jap.— 1990,— Vol. 106, N 6,— P. 29—33.
10. Whiteside J. P. C., Worsfotd P. I., Lynes A // Analyt. chim. Acta.- 1987,— Vol. 192, N I.— P. 77-83.
11. Whiteside I. R. C., Worsjold P. I.. McKerrel // Ibid.— 1988.— Vol. 212, N 1—2.— P. 155—163.
Поступила 19.04.93
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1993 УДК 616.5-02:614.777[-0741-092.9
С. И. Гончаров, Г. Н. Красовский, Г. Н. Швец, Т. С. Дергачева
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ КОЖНО-РЕЗОРБТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
В ВОДЕ
Днепропетровский медицинский институт; НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысииа РАМН,
Москва
Литература
1. Блажевский Н. £., Зинчук В. К. // Журн. аналит. химии,— 1989,— Т. 44, № 9,— С. 1662—1665.
2. Исидоров В. А., Кузнецов Л. М., Маевский Г. А., Воль-берг Н. Ш. // Труды Главной геофиз. обсерватории.— 1989,- № 521,- С. 51-54.
3. Свойства органических соединений: Справочник / Под ред. А. А. Потехина.— Л., 1984,— С. 44.
4. Kruse R., Stockemer I. 11 Arch. Lebensmittelhyg.— 1989.— Bd 40, N 4,— S. 81—89.
5. Law В. U J. Chromatogr.—j 1987,— Vol. 407,— P. 1 — 18.
6. Marso A., Monti N.. Ripamonti M. et al. // Ibid.— 1990,—
В соответствии с действующими методическими документами целесообразность экспериментального изучения кожно-резорбтивного действия химических веществ при установлении ПДК в воде водных объектов определяется на основании данных литературы и сведений о коэффициенте распределения октанол — вода [4, 6, 8]. Кроме того, есть данные о том, что перкутанное действие химического вещества необходимо изучать только в том случае, если его ДК в воде водоемов (ПДК> >) установлена по санитарно-токсикологическо-му критерию вредности [2]. Однако только последнее из приведенных условий является достаточно определенным. Применение других указанных выше данных затруднительно, так как, во-первых, в целом ряде случаев определение ПДК» > проводится раньше, чем определение ПДК в воздухе рабочей зоны (ПДКР 0. во-вторых, неясно, при какой величине коэффициента распределения октанол — вода необходимо изучать перкутанное действие веществ при нормировании их содержания в воде водных объектов.
В настоящей работе предпринята попытка определить критерии выбора веществ, подлежащих изучению с точки зрения их кожно-резорбтивного действия. Актуальность работы обусловлена тем, что необоснованное проведение рассматриваемых исследований приводит к непроизводительным потерям рабочего времени и экономическим затратам, которые составляют 88 человеко-дней при изучении одного вещества [7].
С целью достижения абсолютной безопасности предлагаемых критериев при их разработке мы использовали либо те условия, которые точно определены (температура, объем воды, средний рост и поверхность тела человека, время контакта человека с водой) либо экстремальные допущения, т. е. наиболее благоприятные для проникновения химических веществ через кожу в реальной обстановке контакта человека с водой.
Диффузия веществ через кожу изучена к настоящему времени не настолько, чтобы можно было рассчитать количество поступающего этим путем в организм химического агента. Поэтому для оценки опасности перкутанного проникновения приняли допущение, что вся масса химического вещества, достигающего кожи, поступает в организм человека.
Для физико-математического моделирования использовали следующее допущение: условия контакта кожи человека с водой аналогичны контакту поверхностей двух коаксиальных цилиндров. Длина и поверхность внутреннего цилиндра при этом соответствовали среднему росту и поверхности тела человека.
Рассматривали два варианта: поступление вещества при мытье в ванной и под душем.
В первом случае задача о диффузии эквивалентна задаче о температурном поле полого цилиндра, внутренняя поверхность которого поддерживается при постоянной нулевой температуре, а внешняя теплоизолирована. Начальная темпе-
ратура цилиндра во всех точках постоянна. В |11] приведено решение этой задачи:
г, ^ г У №■>
где х — корни трансцедентного уравнения
l0(x)Yi(kx)—l,(kx)Y0(x)=0,
V R
зависящие от отношения л= —;
Г о
г0= —j--число Фурье.
г о
По закону Фика, количество вещества (М), подошедшего за время от 0 до / к внутренней поверхности цилиндра (радиус Го, высота Н), равно:
M=-2nroHDo\ ^\r=r0-dx 0 drl
4лЯСо-4. lUxl-tkx,) О"« " О
где D — коэффициент диффузии в воде хлористого натрия как одного из наиболее распространенных в природе соединений (1,1-Ю-9 м2/с), Со — начальная концентрация вещества в растворе (т. е. концентрация в воде), /,К, — функция Бесселя — Ханкеля i-го порядка.
Ограничиваясь суммой из первых 6 слагаемых, получим, что при концентрации вещества в воЛе I мг'/л поверхности кожи при указанных выше условиях достигнет 0,693 мг.
Во втором случае (мытье под душем) модель сводится к классической задаче о диффузии вещества в цилиндрической трубе (толщина трубы — толщина пограничного слоя раствора, стекающего вдоль тела) [5]. Зависимость концентрации С от расстояния до оси цилиндра г и от времени т находим, решая уравнение диффузии:
ЬС(г,т) _ (62С(г,х) 16С(г,т)\ 6т V Ьг 2 + г-бг /
со следующими граничными условиями:
С (г о, т) =0, С(г, 0) = Со, С(Я, т) = Со.
Последнее условие означает, что на внешней поверхности все время поддерживается постоянная концентрация вещества Со, равная начальной.
Выражение будет иметь конечный вид:
M = ACnfnH^jD ■ л ■ I + 3674/о/УСп д/О7^ -1С2,
(2)
где обозначения соответствуют указанным в (1).
Таким образом, поверхности кожи при приеме душа достигает 85 мг вещества при указанных выше условиях.
Следовательно, реальная опасность перкутанного поступления химических веществ при мытье тела водой наблюдается при использовании душа.
В этой связи мь провели исследования по уточнению времени приема душа, проинтервьюировав 75 человек обоего пола в возрасте от 17 до 60 лет. Установлено, что продолжительность приема душа составляет 15,62±9,93 мин.
Известно, что максимальный расход воды при подаче через душевую сетку состоит 115 л/ч [9]. Тогда, исходя из материального баланса, при приеме душа не может поступить более
(49 ПДК, ,) мг вещества. Поэтому при - >
'"Чэг/с . р
>16,3, где МНК максимальная недействующая концентрация (мг/л), ПКорг/г р — пороговая концентрация по орга-нолептическому или общесанитарному показателю вредности, доза, которая может проникнуть через кожу, будет равна или меньше максимальной недействующей (МИД), т. е. изучение кожно-резорбтивного действия нецелесообразно. Это согласуется с предложениями Г. Н. Красовского и соавт. (2], однако носит более жесткий характер. Последнее обусловлено исходными посылками при моделировании, реализация которых привела к агравации прогноза.
Вместе с тем при первичной санитарно-токсикологической экспертизе химического соединения получают данные о кожно-резорбтивном действии и острой токсичности. Нами предпринята попытка, используя представленные выше физико-математические модели, применить параметры острой токсикометрии для оценки опасности перкутанного поступления вещества, находящегося в питьевой воде. При этом приняли допущение, что прн среднесмертельной концентрации вещества в воде его концентрация в крови равна таковой при введении среднесмертельной дозы через желудочно-кишечный тракт. Параметры модели были заданы исходя из условий эксперимента при однократном погружении хвоста крысы в раствор на 4 ч.
Используя модель, описанную (2), вычисляли величину коэффициента диффузии, при котором вещество любого класса опасности проникает в организм через кожу в количестве в 10 раз меньше МИД: 0=1,37-10"14 м /с.
Далее, используя модель, описанную формулой
С(О.Т)-Со_2£ I
— Со ,= |Ц,-/,(Ц()
записали первые 6 ее слагаемых, введя обозначение
Иг/,<(*)
=А, (/=1, 2.....,6)
и получили выражение:
1 С(0'Т) ^Al-f,x+AflaiX.+Ai-la'x+Ai-e,'x + -Ms-/°sl:-Мб
С„
где С] — концентрация вещества в крови (в мг/л), вычисленная по формуле:
LDbо мг/кг
0,075 (л/кг)
исходя из того что объем крови крысы составляет около 7,47±0,15% массы тела [1|, Со — среднесмертельная концентрация вещества в воде (CLso мг/л); И, и а, ((— 1, 2..... 6) — известные величины |11|: Х =
D
jQ-ii • гДе D — коэффициент диффузии (вычисленный нами выше и составляющий 1,37-10~и).
Упростив выражение, получили, что прн LDso
0,075-CLS
<0,276
вещество не будет поступать в организм через кожу в количествах, опасных для здоровья, при содержании в воде на уровне МНК. Следует подчеркнуть, что испытывгться в эксперименте могут только истинные растворы. Кроме того, если в эксперименте не выявлено смертельных исходов, вместо CL50 можно подставлять в формулу 3 максимальные испытанные концентрации вещества.
При сопоставлении полученной оценочной формулы с имеющимися в настоящее время |2, 3, 7] видно, что она по смыслу идентична, а по математическим значениям весьма близка к кожно-оральному коэффициенту. Следовательно, вывод из наших теоретических моделей воспроизводит данные, полученные при обобщении имеющихся экспериментальных данных.
Поскольку предлагаемый критерий разработан на основании теоретических моделей, необходима его практическая проверка.
С этой целью использованы материалы экспериментального исследования перкутаиной и энтеральной токсичности циодрнна, 4 полупродуктов его производства и 3-фенокси-бензилхлорида, выполненного Б. М. Штабским, М. Р. Гжегоц-ким и соавт. [2, 3, 10, II). Установлено, что соотношение LDso (0,075-CL5o) для этих 6 веществ колебалось в ¡пределах 0,8—14,4, т. е. превышало 0,276. Следовательно, используемый критерий во всех 6 случаях правильно указал на опасность перкутанной токсичности пэи содержании вещества в воде.
Выводы. I. Физико-математическое моделирование процессов диффузии вещества в воде позволяет считать, что существует реальная опасность избирательного кожно-резорбтивного действия вещества при их содержании в воде. Это согласуется с накопленными эмпирическими данными, представленными в современной гигиенической литературе.
2. Кожно-резорбтивное действие веществ при нормировании их содержания в воде водоемов не подлежит изучению при величине соотношения МНК/(ПКорг/с.р) > 16,3.
3. Возможно ограничение программы исследования кожно-резорбтивного действия данными первичной санитарно-токсикологической экспертизы при условии, что
LDôo (мг/кг)/[0,075 • CLso (мг/л) 1 <0,276. Литература
1. Западнюк И. Н.. Западнюк В. И., Захарин Е. А., Западнюк В. В. Лабораторные животные: Разведение, содержание, использование в эксперименте.— Киев, 1989.— С. 383.
2. Краатский Г. Н.. Штабский Б. М.. Гжегоцкий М. Р.. Жол-дакова 3. И. // Гиг. и сан,— 1981,— № 12. С. 13—16.
3. Красовский Г. Н.. Штабский Б. М., Гжегоцкий М. Р. и др. // Гигиеническая оценка вредных веществ в воде.— М., 1987,— С. 40—55.
4. Кундиев Ю. И., Егоров Ю. П., Шумская H. Н. и др. // Токсикометрия химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Под ред. А. А. Каспарова, И. В. Са-ноцкого.— М„ 1986,— С. 188—314.
5. Люков А. В. Теория теплопроводности.— М., 1967.— С. 599.
6. Методические указания по изучению кожно-резорбтивного действия химических соединений при гигиеническом регламентировании их содержания в воде.— М., 1981.
7. Методические рекомендации по расчету трудоемкости и стоимости исследований по гигиеническому нормированию химических веществ в воде водных объектов.— М., 1984.
8. Оценка воздействия вредных химических соединений на кожные покровы и обоснование предельно-допустимых уровней загрязнения кожи: (Метод, указания).— М., 1980.
9. СНиП И — 30—78. Внутренний водопровод и канализация.— М., 1977.
10. Штабский Б. М., Федоренко В. И., Серчинский И. И. и др. // Гиг. и сан,— 1991,— № 2.— С. 16—18.
П. Юшков П. П. Функции Бесселя и их приложение к задачам об охлаждении цилиндра.— Минск, 1962.
Поступила 01.11.92
