CC BY
5
НЕКОТОРЫЕ НОВЫЕ ДАННЫЕ К ОБОСНОВАНИЮ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Ассистент Т. М. Шульга
Из кафедры гигнены Смоленского медицинского института и кафедры коммунальной гигиены Центрального института усовершенствования врачей
Еще в 1950 г. 3. Г. Вольфсон предложил среднесуточную предельно допустимую концентрацию окиси углерода в атмосферном воздухе на уровне 2 мг/м3 и максимальную разовую 6 мг/м3. Эти предложения были утверждены главным государственным санитарным инспектором СССР. Задачей наших исследований являлось получить новые данные для оценки правильности этих нормативов.
Токсическое действие окиси углерода издавна связывают с блокированием гемоглобина и возникающей на этой основе аноксемией. Эта классическая теория, однако, совершенно не объясняет возможности возникновения хронической интоксикации, когда блокированным оказывается всего 1—2% гемоглобина.
Многочисленные сторонники так называемой тканевой теории полагают, что окись углерода вступает во взаимодействие не только с гемоглобином, но и с другими, близкими к гемоглобину дыхательными ферментами, имеющими в своем составе ферропорфириновую основу (цитохром, цитохромоксидаза, каталаза и др.). Тканевое дыхание при этом угнетается (Н. С. Правдин, 1943), развивается аноксия, от которой в первую очередь страдает центральная нервная система.
В свете этой теории становится понятной возможность функциональных нарушений высшей нервной деятельности при длительном вдыхании малых концентраций окиси углерода, которые были установлены Л. С. Горшелевой (1944) и положены 3. Г. Вольфсоном в основу среднесуточной предельно допустимой концентрации этого газа в городской атмосфере.
Поэтому прежде всего мы поставили эксперименты с изучением хронического действия окиси углерода. Отличием наших опытов являлись непрерывная круглосуточная затравка животных, которая не применялась другими авторами (в исследованиях Л. С. Горшелевой затравка продолжалась 6 часов в сутки), и крайне малые концентрации окиси углерода (2 мг/м3), не изучавшиеся еще в эксперименте до нас. Опыты были поставлены на белых крысах.
Отобранные для опыта 30 молодых самцов весом 90—100 г были разбиты на 3 равные группы. Крыс первой группы подвергали затравке окисью углерода в концентрации 30 мг/м3 (предельно допустимая для производственных помещений) по 8 часов в течение 10 недель, крыс второй группы — непрерывной круглосуточной затравке в течение того же срока в концентрации 2 мг/м3, крысы третьей группы служили контролем. Один день в неделю затравку не проводили, так как крыс пере саживали в специальные клетки для сбора мочи.
Затравку производили динамическим способом в камерах емкостью 0,1 м3, в которые подавали смесь атмосферного воздуха и окиси углерода в заданных концентрациях со скоростью 20—25 л/мин.
Концентрации окиси углерода во всех камерах систематически контролировали при помощи титрометрического газоанализатора. Они были достаточно стабильны: в камере № 1 — в среднем 29±0,37 мг/м3, в камере № 2 — 2,4±0,32 мг/м3, в контрольной камере—0,1 ±0,04 мг/м3. Температура в камерах колебалась в пределах 17—23°. В течение опыта наблюдали за поведением и весом животных, а также исследовали моторную хронаксию и определяли копропорфирин в моче.
Работами многих исследователей (А. Н. Магницкий, 1948; Г. А. Левитина, 1948, и др.) установлено, что величина моторной хронаксии зависит от субординационных влияний коры полушарий головного мозга и ее изменение является тонким и объективным показателем функционального состояния центральной нервной системы. Выражением этих субординационных влияний является постоянство соотношения хронаксии сгибателей и разгибателей в физиологических условиях. Численное выражение этого соотношения равно 1 : 1,5— 1:2.
А. С. Лыкова (1956) отмечает удлинение хронаксии, а также нарушение физиологического соотношения хронаксии сгибателей и разгибателей у регулировщиков автотранспорта, подвергавшихся хроническому воздействию окиси углерода в небольших концентрациях. На изменение моторной хронаксии у белых крыс под влиянием малых величин химических веществ указывает ряд авторов. Чжао Чжэн-ци (1959) при хроническом воздействии метанола, Дуань Фын-жуй (1959) при длительной затравке сероводородом выявили у крыс нарушения в нормальном соотношении хронаксии мышц-антагонис.тов. Аналогичные изменения моторной хронаксии были обнаружены В. А. Гофмеклером (1960) при хроьической затравке белых крыс бутилацетатом и Ю. Г. Фельдманом (1960) при хроническом отравлении крыс ацетоном.
Мы определяли моторную хронаксию сгибателей и разгибателей голени при помощи конденсаторного хронаксиметра ГИФ. Исследование проводили у всех крыс 1 раз в неделю. Раздражение нервных стволов соответствующих мышц производилось униполярным методом.
Средние данные измерения хронаксии мышц-антагонистов приведены на рисунке. У крыс контрольной группы соотношение хронаксии сгибателей и разгибателей было в пределах нормы. У животных первой группы в период затравки отмечалось обратное соотношение хронаксии мышц-антагонистов, начиная с 7-й недели затравки. Выявленные нами
0.020
ао!5-
о.ою
аоо5-
-Г"-1-1-1—I—1—I—I-
1 г 3 4 5 С 7 8 9 Ю П 12 13 1Л 15 1С 17
1 2 3 * 5 £ 7 в 9 19 11 12 13 14 15 № 17
1 2 3 4 5 6 7 В 9 10 11 12 13 1115 Й Г/ я е
Рпемя нс-блк/дгнм (В неделях)
Влияние окиси углерода на среднюю моторную хронаксию крыс. (Хронаксия дана в т1),
а — контрольная группа; б — первая группа; а— вторая группа; 1 — разгибатели; 2 — сгибатели; .4 — начало затравки; Б — конец затравки.
изменения хронаксии у крыс первой группы статистически достоверны и, вероятно, связаны с ослаблением субординационного влияния центральной нервной системы.
У животных второй группы в процессе затравки окисью углерода в концентрации 2 мг/м3 отмечалось сближение хронаксии мышц-антагонистов на 8-й и 9-й неделях. Но, как показали результаты статистической обработки материала, эти изменения хронаксии были несущественными. Однако у отдельных крыс второй группы некоторые изменения все же имели место.
За период затравки обратное соотношение хронаксии флексоров и экстензоров наблюдалось у крыс первой группы 25 раз, у крыс второй группы — 14 раз и у крыс контрольной группы — 3 раза.
Таким образом, изменения моторной хронаксии говорят о функциональных нарушениях в коре головного мозга у животных первой группы и о некоторых функциональных сдвигах у животных второй группы. На основании этих данных можно полагать, что предельно допустимая концентрация окиси углерода (30 мг/м3), принятая на производстве, является завышенной. Можно также думать о некотором воздействии окиси углерода в концентрации 2 мг/м3.
Известно, что при интоксикации некоторыми ядами увеличивается содержание копропорфирина в моче. Группа итальянских исследователей [Пекора, Фати и др. (Pécora, Fati), 1958] опубликовала ряд работ, из которых видно, что при высоких концентрациях окиси углерода, вызывающих острое и хроническое отравление, у экспериментальных животных увеличивается выделение копропорфирина с мочой.
Порфириновые соединения входят в состав жизненно важных дыхательных пигментов растений и животных. В организме животных, кроме того, обнаруживаются так называемые свободные порфирины, не связанные в металлопорфириновые комплексы. Такие порфирины обнаружены, в частности, в белом веществе мозга и по своей структуре идентичны копропорфирину [Кливер (Klüver, 1944)]. А. М. Чарный (1951) полагает, что при помощи свободных порфиринов могут осуществляться окислительные процессы в белом веществе мозга, где отсутствуют цитохромы.
Патологические изменения порфиринового обмена часто сопровождаются расстройствами в деятельности центральной нервной системы. Связь нарушений порфиринового обмена с изменениями деятельности центральной нервной системы и то обстоятельство, что отравления окисью углерода, по клиническим наблюдениям и экспериментальным данным, также сопровождаются нарушениями со стороны центральной нервной системы, и побудили нас в качестве одного из тестов для выявления токсического действия окиси углерода выбрать исследование копропорфирина в моче у крыс.
Мы собирали суточное количество мочи у крыс 1 раз в неделю. Копропорфирин из мочи извлекали при помощи эфира и уксусной кислоты с последующим выделением копропорфирина из эфира 1 % раствором соляной кислоты (В. Е. Предтеченский, 1950). Качественное и количественное определение копропорфирина проводили на фотоэлектрическом спектрофотометре СФ-4. Копропорфирин исследовали суммарно в моче от 5 крыс, а затем пересчитывали на среднесуточное количество от одной крысы. Всего за период затравки было сделано по 10 определений копропорфирина в каждой группе. В среднем за период затравки суточное выделение копропорфирина по группам было следующим: в контрольной — 5,4±0,3 у, во второй — 3,9±0,24 у, в первой — 3,65±0,2 у.
Результаты исследования показали, что под влиянием окиси углерода происходит угнетение порфиринового обмена у крыс. Угнетение этого обмена наблюдается как у крыс первой, так и у крыс второй груп-
пы. но более выражено у животных первой группы, подвергавшихся затравке окисью углерода в концентрации 30 мг/м3.
Итак, результаты исследования порфиринового обмена подтверждают наш вывод о том, что предельно допустимая концентрация окиси углерода (30 мг/м3), принятая для производственных помещений, является завышенной. Угнетает порфириновый обмен при круглосуточном воздействии также окись углерода в концентрации 2 мг/м3.
Вес крыс определяли каждые 10 дней. Какой-либо существенной разницы в весе крыс контрольной и опытных групп нам выявить не удалось.
Все* крысы по окончании затравки были активны, видимых расстройств у них не наблюдалось.
Патогистологические изменения при хронической интоксикации окисью углерода изучали многие авторы [А. М. Гринштейн и Н. А. Попова, 1928; Леви и Драбкин (Ьеи'еу, ОгаЫип, 1944); А. А. Никифорова, Н. К. Столярчук, 1957, и др.]. При этом выявленные патогистологические изменения в центральной нервной системе лишь количественно отличались от таковых при острой интоксикации окисью углерода. При хроническом отравлении изменений меньше, они более рассеяны, менее нарушена структура нервных клеток. Чаще всего при хроническом отравлении окисью углерода находили различного типа дегенеративные изменения нервных клеток в коре головного мозга (сморщивание, склерозирование и пикноз клеток). Подобные же изменения наблюдались и в других отделах головного мозга.
Тотчас после окончания затравки из каждой группы было забито путем декапитации по 3 крысы для патогистологического исследования головного и спинного мозга. Материал обрабатывался методами Нис-сля, модифицированным методом Кахаля (окраска синаптических окончаний), гематоксилин-эозином и др.
У животных первой группы в коре головного мозга в области расположения пирамид Беца были найдены поля с выпадением и разрушением нервных клеток. В пирамидах Беца нередко обнаруживались деструкция, распад ядра, лизирование нисслевской субстанции. Примерно такие же изменения обнаружены и в других участках коры головного мозга и подкорковых узлах. В мозжечке часть клеток Пуркинье деформирована, они сморщены, темны, ядра уменьшены в размерах, гипер-хромны. Часть клеток лизирована, некоторые из них находятся в состоянии набухания.
Обнаружены также изменения синаптических окончаний мозга. Нередко синапсы приобретают зернистую форму, теряют свою округлость, неравномерно импрегнированы, увеличены в размерах (набухание), излишне плотно смыкаются между собой. Отмечается потеря химических свойств синапсов, и они перестают элективно окрашиваться серебром, а перицеллюлярный отек отторгает некоторые из них от поверхности нервных клеток.
Таким образом, у крыс первой группы, отравленных окисью углерода в концентрации 30 мг/м3, найдены ясные патогистологические изменения в мозгу.
У крыс второй группы (2 мг/м3) также были найдены дегенеративные изменения в отдельных нервных клетках, но они были заметно слабее выражены и могут быть отнесены к компенсируемым и обратимым морфологическим нарушениям.
У крыс третьей группы (контроль) морфологических изменений в мозгу не было обнаружено.
1 Исследования были выполнены в патологоанатомической 'лаборатории Московского научно-исследовательского института гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана Министерства здравоохранения РСФСР под руководством кандидата медицинских наук
В. В. Русских.
в
Данные, полученные нами в процессе хронической затравки, позволяют сделать вывод, что принятая нашим законодательством среднесуточная концентрация окиси углерода в атмосферном воздухе (2 мг/м3)' является несколько завышенной. Этот вывод может быть обоснован тем, что окись углерода в названной концентрации вызывает угнетение порфиринового обмена, а также некоторые маловыраженные изменения хронаксии и незначительные морфологические нарушения в центральной нервной системе.
В связи с тем, что выявленные нарушения незначительны, можно предположить, что окись углерода в концентрации, несколько меньшей, чем 2 мг/м3, например в концентрации 1 мг/м3, будет недействующей.
Как известно, максимальная разовая концентрация окиси углерода установлена на уровне 6 мг/м3 чисто расчетным путем. Для ' проверки ее обоснованно-
сти необходимо было выяснить, обладает ли окись углерода способностью вызывать при кратковременном вдыхании концентраций этого порядка какие-либо рефлекторные реакции с рецепторов органов дыхания. Известно, что из всех применявшихся до настоящего времени методов изучения рефлекторного действия раздражающих веществ на рецепторы органов дыхания самым чувствительным является метод электрокортикального условного рефлекса, впервые примененный для этой цели К. А. Буштуевой, Е. Ф. Полежаевым и А. Д. Семененко (1960). Этот метод был в дальнейшем использован рядом других авторов. Поэтому мы остановились для решения нашей задачи на применении этого высокочувствительного метода
Наши исследования были проведены на двух наблюдаемых в возрасте 19 и 30 лет на 8-канальном электроэнцефалографе «Альвар».
Первый наблюдаемый В. подвергался воздействию окиси углерода в концентрации 20 мг/м3 по 15 секунд 5 раз и непрерывно 10 минут 1 раз. При этом у него не возникло изменений электрической активности мозга. Не отмечено нарушения а-ритма и у второй наблюдаемой О., которая вдыхала окись углерода в концентрации 21 мг/м3 3 раза по 15 секунд через 45 секунд. Однако следовало проверить, не может ли выработаться условный рефлекс на окись углерода в примененных концентрациях. Результаты исследования показали, что, несмотря на 21 сочетание окиси углерода и света (безусловный раздражитель), десинхро-« низации а-ритма не наступило, т. е. условный рефлекс не образовался.
По-видимому, окись углерода в примененных концентрациях не вызывает образования условного электрокортикального рефлекса. В таких концентрациях она действует лишь резорбтивно при длительном вдыхании.
На основании изложенного мы считаем, что принятая в настоящее время максимальная разовая предельно допустимая концентрация окиси углерода не нуждается в снижении.
Мы поставили перед собой также задачу дать гигиеническую оценку загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода, создаваемого
1 Эта часть наших исследований была выполнена на кафедре клинической и
экспериментальной физиологии Центрального института усовершенствования врачей.
Максимальные разовые концентрации окиси углерода в атмосферном воздухе вблизи кирпичных заводов Смоленска
Расстоя-' ние'от завода (в м)
Концентрация окиси углерода (в мг/ы3)
завод № 1 (30 млн. кирпичей в год)
завод № 2 завод № 3 (20 млн. кир- 40 млн. кирпичей в;год) | пичей в год)
50 100 200 300 400 500 600
17.7 19,2
13.8 14,1 10,8
6,3 4,5
24,0 20,2 14,2 14,0 8,9 ! 5,2 12,7
16,0 14,9 12,5 11,7 10,7 5,5 1,5
кирпичными заводами Смоленска. В литературе никаких данных по этому вопросу мы не нашли. Мы обследовали три завода, размещенные в южной, юго-западной и северной части города и имеющие мощность 20—40 млн. кирпичей в год.
Результаты исследований атмосферного воздуха представлены в таблице на стр. 7.
Эти данные показывают, что только на расстоянии 500 м от заводов максимальные разовые концентрации падают до предельно допустимых. Таким образом, принятая в настоящее время зона разрыва в 100 м для кирпичных заводов, производящих обжиг в кольцевых печах и имеющих мощность 30—40 млн. кирпичей в год, является совершенно недостаточной и должна быть увеличена до 500 м.
Выводы
1. Окись углерода в концентрации 20 мг/м3 не оказывает воздействия на рецепторы органов дыхания.
2. При хронической затравке окисью углерода в средней концентрации около 30 мг/м3 в течение 10 недель по 8 часов ежедневно у подопытных животных были обнаружены существенные изменения моторной хронаксии, угнетение порфиринового обмена и патогистологические изменения в мозгу.
3. При круглосуточной хронической затравке окисью углерода в средней концентрации около 2 мг/м3 в течение 10 недель у животных не выявлено выраженных изменений моторной хронаксии, но было отмечено угнетение порфиринового обмена и обнаружены обратимые морфологические изменения отдельных нервных клеток в головном мозгу.
4. Предельно допустимая среднесуточная концентрация окиси углерода в атмосферном воздухе должна быть снижена по крайней мере до 1 мг/м3.
5. Предельно допустимая концентрация окиси углерода в воздухе производственных помещений, принятая нашим законодательством (0,03 мг/л), завышена и нуждается в пересмотре в сторону снижения.
6. Атмосферный воздух вокруг обследованных нами кирпичных заводов систематически загрязняется окисью углерода, максимальная концентрация которой только на расстоянии 500 м от источника выброса достигает рекомендуемой предельно допустимой.
7. Установленная Н 101-54 санитарно-защитная зона для кирпичных заводов (100 м) недостаточна и должна быть увеличена до 500 м.
ЛИТЕРАТУРА
Буштуева К. А., Полежаев Е. Ф., Семененко А. Д. Гиг. и сан., 1960. № 1, стр. 57. — Вольф сон 3. Г. Влияние выхлопных газов автотранспорта на здоровье населения и профилактические мероприятия. Дисс. докт. М., 1950. — Г о р-шелева Л. С. Фармакол. и токсикол., 1944, т. 7, № 5, стр. 47.—Г р и н ш т е й и A.M., Попова Н. А. В кн.: Промышленные яды. Харьков, 1928, стр. 86. — Дуань Ф ы р-жуй. Гиг. и сан., 1959, № 10, стр. 12. — Левитина Г. А. Бюлл. экспер. биол. и мед., 1948, т. 25, в. 4, стр. 260. — Л ы к о в а А. С. В кн.: Вопросы общей и коммунальной гигиены. М.—Л., 1956, стр. 45. -г- Магницкий А. Н. (ред.). Субординация в нервной системе и ее значение в физиологии и патологии. М., 1948, стр. 5. — Никифорова А. А., Столярчук Н. К. Труды Омского мед. ин-та, 1957, т. 21. стр. 200. — Чарный А. М. В кн.: Учение И. П. Павлова в теоретической и практической медицине. М., 1951, стр. 259. — Чжао Чжэн-ци. Гиг. и сан., 1959, № 10» стр. 7. — Чу гунов С. А. Клиническая электроэнцефалография. М., 1956, стр. 28.— Klüver Н., J. Psychol., 1944, v. 17, p. 209. — Lewey H., Drabkin D„ Am. J. med. Sei., 1944, v. 208, p. 502. — Pécora L„ Fa ti S. et al., Follia med. (Napoli), 1958, v. 41, p. 176.
Поступила 6/XII 1960 r.
NEW DATA SUBSTANTIATING MAXIMUM PERMISSIBLE CONCENTRATION OF CARBON MONOXIDE IN THE ATMOSPHERIC AIR
T. M. Shulga
The work was aimed at experimental testing of the maximum permissible concentration accepted in the USSR for carbon monoxide gas in the atmospheric air, comprising, 6 mg/m® as the maximum one time concentration and 2 mg/m3 as the daily average concentration. The results obtained indicate that the carbon monoxide gas at a concentration of 20 mg/m3 does not produce any reflex action on the electric activity of the brain. An all-day-round poisoning for a period of 75 days, with carbon monoxide gas at a concentration of 2 mg/m® has produced in white rats some insignificant shifts of motor chronaxy, a fall in porphyrin metabolism rate and some reversible changes in individual nerve cells of the cerebrum.
The maximum one time concentration of carbon monoxide in the atmospheric air should remain at its accepted level of 6 mg/m3, the daily average concentration, however, must be decreased to 1 mg/m3. The standard sanitary protection zone of 100 m around brickworks is insufficient and should be increased to 500 m.
ft it A
К ВОПРОСУ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ТУБЕРКУЛЕЗНЫЕ БАКТЕРИИ
Младший научный сотрудник Г. П. Яковлева
Ни кафедры коммунальной гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова
За последние годы значительно возросло число работ по характеристике сточных вод городов и специальных лечебных учреждений как источников инфицирования внешней среды туберкулезными бактериями [Гринберг и Купка (Greenberg а. Kupka)]. Жизнеспособные и вирулентные бактерии удавалось выделить из сточной воды даже туберкулезной больницы, где мокроту собирали и стерилизовали паром, а фекалии больных кишечными формами туберкулеза дезинфицировали лизолом. Имеются сообщения о значительном числе положительных находок туберкулезных бактерий в воде водоемов даже на больших расстояниях от места выпуска сточных вод (250—2000 м). При механической и биологической очистке сточных вод содержание в них туберкулезных бактерий изменяется мало.
В зарубежной литературе общепринято, что ни дезинфекция мокроты, ни обработка фекалий не являются достаточными, чтобы предупредить попадание туберкулезных бактерий в сточные воды, а следовательно, и в водоемы, которые могут быть использованы как источники водоснабжения, места отдыха людей и водопоя скота. В речной воде туберкулезные бактерии сохраняют жизнеспособность 3—5 месяцев, в сточных водах — до II1/» месяцев. Поэтому нельзя пренебрегать опасностью распространения туберкулезной инфекции водным путем.
В дальнейшем удалось определить степень инфицирования сточных вод по концентрации в них туберкулезных бактерий, преодолевая при этом значительные методические затруднения. Прамер, Хеукелекиан, Раготцки (Pramer, Heukelekian, Ragotzkie) нашли 10 туберкулезных бактерий в 1 -мл речной воды, в 1 мл речного ила — 10 000—100 000 туберкулезных бактерий. При исследовании сточных вод туберкулезной больницы Вагнер с авторами (по Гринбергу и Купка) нашли от 10 000 до 100 000 туберкулезных бактерий в 1 л сточных вод и 1000 туберкулезных бактерий — в 1 л речной воды. Кребс (Krebs) нашел 1000 туберкулезных палочек в 1 л городской сточной воды и 1 000 000 туберкулезных бактерий — в 1 л больничной сточной воды.
