Научная статья на тему 'О МЕТОДИКЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОЛИЗА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ ИХ СОДЕРЖАНИЯ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ'

О МЕТОДИКЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОЛИЗА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ ИХ СОДЕРЖАНИЯ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
34
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — В.И. Федоренко

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «О МЕТОДИКЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОЛИЗА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ ИХ СОДЕРЖАНИЯ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ»

Как правило, мотивы увольнения подростков по состоянию здоровья основывались на неудовлетворительной субъективной оценке своего самочувствия (жалобы на головные боли, головокружение, боли в области сердца, быструю утомляемость и др.). При углубленном медицинском осмотре этих подростков установлено ухудшение состояния здоровья у лиц обоих профилей. Так, среди уволившихся строителей, окончивших ПТУ в 1974 г. и работавших в течение двух лет, ухудшение состояния здоровья констатировано у 3,46%, у окончивших училище в 1975 и 1976 гг. отмечено у 3,17 и 5,03%; у металлистов в указанные годы — соответственно у 5,55, 1,25 и 8,04%. Основной патологией, послужившей причиной изменения профессии подростками-строителями, были респираторные заболевания, которые в 1974 г. имелись у 46,5±0,05%, в 1975 г. — у 43,7±0,04%, в' 1976 г.— у 39,8±0,04%, а также заболевания перифериче- . ской нервной системы (миозиты, тендомиозиты), которые в 1974 г. отмечались у 16,3±0,02%, в 1975 г. — у 15,8±0,02%, в 1976 г. — у 14,6± ±0,02%.

У подростков-металлистов преобладали заболевания сердечно-сосудистой (в 1974 г. у 58,4± ±0,06%, в 1975 г. у 57,9±0,05%, в 1976 г. у 53,9±0,04%) и нервной (соответственно у 26,4± ±0,03, 25,8±0,03 и 25,3±0,03%) систем. Полученные данные' позволяют утверждать, что гигиенической основой профессиональной устойчивости выпускников ПТУ обоих профилей является соблюдение в начале трудовой деятельности гигиенических нормативов на рабочих местах, а также режима труда и отдыха, ^го прежде всего касается условий работы подростков-строителей в зимнее время. Как показали результаты наших исследований, микроклимат и освещенность на их рабочих местах в большинстве случаев были неблагоприятными.

Для улучшения условий труда металлистов участкипо холодной обработке ме-талла необходимо организовать так, чтобы мак-симально изолировать организм от воздействия пыли и шума.

Выявленные нами случаи изменения профессии по состоянию здоровья свидетельствуют о недостатках профессионального отбора подростков для обучения профессиям строительного и металлообрабатывающего профилей, а также неудовлетворительном медицинском обслуживании подростков как в период обучения в ПТУ, так и во время производственной деятельности. Факты изменения профессии по причине неудовлетворенности ею указывают на необходимость совершенствования про-фориентационной работы среди подростков. Наряду с ее традиционными формами в школе нам представляется необходимым проведение такой работы во время обучения в ПТУ и в начале трудовой деятельности. С этой целью в ПТУ могут проводиться уроки спецтехнологии, на которых, кроме основ промышленной санитарии и гигиены (6-часовая учебная программа), подростки должны получать профессиональную информацию о гигиенических сторонах приобретаемой специальности и характере трудовой деятельности. Освещать эти вопросы должны были бы цеховые врачи базовых предприятий ПТУ, подростковые врачи или врачи по гигиене труда. 1

При поступлейии на работу выпускников ПТУ необходимо детально ознакомить со всеми особенностями конкретного производства и обучить всем элементам индивидуальных и коллективных мер защиты от возможного неблагоприятного воздействия факторов внешней среды. Это может быть возложено на инженеров по технике безопасности предприятий или инженеров по производственному обучению подростков и проводиться в форме вводного инструктажа.

Поступила 21.08.81

Методы исследования

УДК ем.777:1847.537.121 +647.284.31:542.988

В. И. Федоренко

О МЕТОДИКЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОЛИЗА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИИ ИХ СОДЕРЖАНИЯ

В ВОДЕ ВОДОЕМОВ

Львовский медицинский институт

В последние годы в литературе широко обсуж- водоемов, и методические аспекты ее изучения даются проблема стабильности и трансформации (С. Н. Черкннский и Г. Н. Красовский; А. А. Ко-химических веществ, регламентируемых в воде ролев и В. Т. Мазаев; Г. Н. Красовский и соавт.;

A. А. Королев; Е. В. Штанников, и' др.). Одними из основных вопросов данной проблемы являются судьба веществ в воде водоемов, в частности их способность к гидролитическому расщеплению, а также модифицирующее влияние биологических факторов на скорость окислительного гидролиза и других процессов. При этом важной количественной характеристикой стабильности веществ служит период их полураспада, абсолютная величина которого существенно зависит от условий постановки опытов. Однако в работах различных исследователей условия значительно варьируют. Используется вода из разных водоемов (речная, озерная, морская) и подземных источников (артезианская), водопроводная и дистиллированная вода. Опыты проводят при температуре от 2 до 80 °С, чаще в зимний и летний периоды (В. Т. Каплин и соавт.; Е. П. Сергеев и соавт.; Э. А. Рубинчик и

B. Т. Каплин; Г. Н. Красовский и соавт.; Т. С. Ка-питульская; Ю. Выберальски и М. Матеевска; Wolfe и соавт.). Отмеченное разнообразие условий объясняется, очевидно, сравнительной новизной рассматриваемой проблемы и отражает известную незавершенность методических подходов к изучению стабильности и трансформации веществ в водной среде.

В настоящем сообщении развивается точка зрения, согласно которой необходимая информация может быть получена при минимальном объеме экспериментов путем изучения гидролиза веществ в дистиллированной и дехлорированной водопроводной воде на основе уравнения Аррениуса с последующей оценкой роли биологических факторов (а также освещенности и аэрации) в условиях модельных водоемов. Исследование стабильности веществ в дистиллированной воде дает возможность выявить роль «чистого» гидролиза и получить воспроизводимые результаты, не зависящие от множества нерегулируемых факторов реальных водоемов. В опытах на дехлорированной водопроводной воде можно оценить роль солевого эффекта при составе воды, соответствующем требованиям ГОСТа «Вода питьевая». Ориентация на уравнение Аррениуса позволяет выявить температурную зависимость реакции гидролиза путем определения констант скоростей (resp. периодов полураспада веществ) при двух различных температурах, а некоторое усложнение расчетов компенсируется сокращением объема и длительности исследований (см. ниже). Заключительным этапом является изучение стабильности веществ в воде модельных водоемов параллельно исследованию влияния данного вещества на санитарный режим. При этом вода кондиционируется согласно «Методическим указаниям по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов» (1976), что обеспечивает определенную стандартизацию качества воды, а роль биологических факторов устанавливается в условиях, приближенных к летнему режиму водоемов.

По указанной схеме мы изучали гидролиз а-метилбензиловых эфиров ацетоуксусной (МБА) и 2-хлорацетоуксусной (МБХ) кислот в рамках общей программы исследований по регламентации обоих веществ в воде водоемов (их ПДК включены в «Дополнительный перечень ПДК вредных веществ в воде водоемов санитарно-бытового водопользования» № 2265-80 от 4/X 1980 г.) Полученные результаты позволили прийти к заключению, что изучение гидролиза веществ в дистиллированной и дехлорированной водопроводной воде целесообразно проводить при 100 °С (кигу!чение воды) и любой другой (более низкой) температуре, избранной с таким расчетом, чтобы в течение 2— 4 нед проследить снижение концентрации вещества в воде не менее чем на 60—80%. В процессе самих исследований пробы воды с исходными концентрациями веществ, равными 16 мг/л (МБА) и 60 мг/л (МБХ), выдерживали в темноте без доступа воздуха при 4 °С более 7 мес, при 27 и 37 °С — в течение 1—2 нед; кипячение проб проводили с обратным холодильником. В табл. 1 приведены резуль-

Таблица 1

Содержание МБА в дистиллированной воде в зависимости от времени при различной температуре

Температура воздуха. 4С Время исследования, сут Содержание МБА в поде. мг/л

4 0 18 55 95 134 170 220 16,0 14,5 10,8 9.4 8.5 7.0 5.2

27 0 1 4 5 7 9 11 15 16,0 15,5 13,0 11,5 10,5 • 8,0 7.0 5.3 ' 1

37 0' 1 2 3 _ 4 5 6 • 16,0 13.3 11.4 8,7 7,5 6.2 5.1

too 0 S 10 15 20 30 35 45 16,0 14,2 13,0 11,5 9,7 8,0 7.6 6.0 .

таты определения МБА в дистиллированной воде К По этим данным известными методами (Н. М. Эмануэль и Д. Г. Кнорре; Ф. Даниэльс и Р. Олберти) определяли порядок и константу скорости реакции при каждой температуре. Установлено, что гидролиз МБА следует кинетике первого порядка (экспериментальные точки укладываются на прямую в координатах ^ С, где С — концентрация, -/ —время,) а константы 6 скоростей (рассчитанные по уравнениям полученных прямых) при 4, 27, 37 и 100°С составляют соответственно 5,1-Ю-8, 7,06-Ю-2, 0,19 сут"1 и 2,26-10"2 мин"1. Соответствующие периоды полупротекания процесса, найденные из условий 11/2=0,693/6,' равны 135,9, 9,8, 3,6 сут и 30,7 мин.

Зависимость скорости реакции от температуры описывается, как известно, уравнением Аррениу-са:

где Е — энергия активации для данной реакции; /? — универсальная газовая постоянная (/?= =8,314 Дж/моль град);\Т — температура в °К; е — основание натуральных логарифмов; А-— пред-экспоненциальный множитель. По смыслу уравнения (1) для расчета неизвестного значения константы 6„ при любой интересующей нас температуре Тх достаточно располагать значениями 2 констант (6Х и 62)' при определенных температурах (соответственно 7\ и Тг). Используя эти данные, последовательно находим Е и А по формулам:

Е

1бл=.1е*+ 2,зоз я г • <3)

подставляя в равенство (3) любую пару значений к1 и Т1 или 62 и Та.

Так, используя указанные значения констант (с соблюдением размерности) при 27 °С (300 °К)= = 7, при 100°С (373 °К)=Тг (6Х=7,06-10-2 сут"^ = 0,000049 мин"1, ¿г=0,0226 ми^"1), после соответствующих расчетов получаем:

6 =2,003-Ю9-/-78186-367'1"' мин-1_

Далее, зная А и Е, находим значение кх при любой температуре из условия:

Е

- 2,303-Л-Гх " (4)

В частности, для 4 °С получаем 6=5,2- Ю-3 сут-1 (/,/2=133,3 сут), для 37 °С - 6=0,19 сут"1 (/,/2= =3,6 сут), что практически совпадает с оценками 6 по данным экспериментов.

Аналогичным образом получены уравнения Ар-рениуса для гидролиза МБХ в дистиллированной

1 Содержание МБА и МБХ в воде определяли видо-

измененным методом М. А. Симецкого, предназначенным для определения циодрина — ближайшего структурного аналога указанных веществ.

Таблица 2

Периоды полураспада (в сут) МБА я МБХ в воде при различной температуре

л & * я EU «О t| /2МБА ■ воде t| /оМБХ в воде

Т цпер йоды. дистиллированной водопроводной дистиллированной ч водЬпровод-ной

4 135,9* 133,3 54,4 110,0* 119,3 51,1

20 27 37 21,3 9,8* 3,6* 3,6 10,3 5.2* 2.2 14,0 5,9* 1.6* 1,8 7,2 3.3* >.1

100 0.02* 0,02* 0,005* 0,005*

* Экспериментальные данные (в остальных случаях расчетные).

воде, а также МБА и МБХ в дехлорированной водопроводной воде. Соответствующие уравнения имеют следующий вид.

6=4,072- 1011-е-9018ч-82°/кт мин-1, 6=1,531 • Ю8-е_7021 1-913/кт мин-1, 6=3,349- 1010-е—82468'679/кт мин-1.

По этим уравнениям уже нетрудно найти все требующиеся константы скорости и периоды полураспада веществ.

В табл. 2 указаны период полураспада МБА и МБХ, судя по которым при 100 °С солевой эффект не проявляется, а при 20—27 °С в' водопроводной воде процесс гидролиза ускоряется примерно вдвое. Показатели ¿1/2 в водопроводной воде при 20 °С рассчитаны с цел ью последующего сопоставленияс результатами изучения стабильности веществ в воде модельных водоемов.

Представляется очевидным, что роль биологических факторов целесообразно выявлять в зоне температурного оптимума (18—25 °С), соответствующего диапазону биологического лета (Л. П. Брагинский и соавт.). Этому практически соответствуют обычные условия изучения влияния веществ на санитарный режим водоемов. Сроки регистрации содержания исследуемого вещества в воде модельных водоемов выбираются с учетом ранее полученных данных о скорости гидролиза в дехлорированной водопроводной воде.

Ввиду сложности реакций, обусловливающих распад вещества в воде модельных водоемов, экспериментальные данные выравнивают в координатах реакций первого — третьего порядка, рассчитывают в каждом случае коэффициенты корреляции (г) и принимают тот порядок реакции, для которого г оказывается наибольшим. При реакциях первого, второго или третьего порядка экспериментальные точки должны укладываться на пря-. мые в координатах 1£ С, ¿; 1/с, I или 1/с4, I соответственно. Поэтому последовательно рассчиты-

вают уравнения у=ах+Ь, где £/= I/с или

у—\1сг, х — время, а — угловой коэффициент, Ь — свободный член. Значения а и Ь определяют из нормальной системы Гаусса: пХ хх— Ъх-Ху а— пХх* -(2х)г '

Ху—а2х

"И-'

коэффициент корреляции — по формуле:

__(пЪху— Ъх-Ъу)*_

г*= {»»2*« — »

где п — число временных точек. Если во всех 3 случаях г недостаточно высок, подбирают другую, более подходящую систему координат, по-прежнему ориентируясь на коэффициент корреляции.

В наших исследованиях установлено, что распад МБА и М.БХ в воде модельных водоемов следует кинетике первого порядка, причем периоды их полураспада составляют 1,6 и 1,1 сут соответственно. Как видим, влияние биологических факторов при доступе воздуха и на свету резко ускоряет развитие процесса.

Следует отметить, что изучение стабильности веществ в дистиллированной и водопроводной- воде позволяет разделить исследуемые вещества на гид-ролизующиеся и негидролизующиеся, что служит одной из качественных характеристик их стабильности. Соответствующими количественными характеристиками гидролизующихся веществ являются значения <1/2 при 4 и 20 °С. Применительно к летнему режиму водоемов существенной характеристикой стабильности веществ является /1/2 при воздействии биологических факторов в условиях модельных водоемов (в принципе при этом не исключается трансформация негидролизующихся веществ, например за счет биохимического окисления).

Выявлено также, что продуктами гидролиза МБА являются а-метилбензиловый спирт и ацетон, МБХ — тот же спирт и хлорацетон. Из названных продуктов гидролиза установлены ПДК в воде ацетона (И. В. Назаренко) и а-метилбензилового спирта (М. Р. Гжегоцкий). Хлорацетон изучен только в плане промышленной токсикологии (Н. В. Лазарев и Э. Н. Левина). В связи с этим нами проведены исследования по регламентации

хлорацетона в воде водоемов, результаты которых, возможно, будут представлены в следующем сообщении.

Исходя из сказанного, полагаем, что описанная методическая схема изучения гидролиза может найти широкое применение в исследованиях по нормированию срдержания вредных веществ в воде водоемов.

Литература. Выберальски Ю., Матсеаска М. Гиг.

и сан., 1975, № 11, с. 63—65. Гжегоцкий М. Р. Методические особенности изучения и гигиенической регламентации в воде водоемов химических веществ кожио-резорбтивного действия. (На примере циодрина и полупродуктов его производства). Автореф. дис. каид. Киев, 1981. Даниэльс Ф., Олберти Р. — В кн.: Физическая химия.

М„ 1978, с. 283—339. Капитульская Т. С. Гигиеническая и саннтарно-токсн-кологнческая оценка флотореагента аллилнзотиурония хлорида и продуктов его гидролиза применительно к проблеме санитарной охраны водоемов. Автореф. дис. канд. М., 1978. Каплин В. Т., Панченко С. Е„ Фесенко Н. Г. — В кн_-Гидрохимические материалы. Л., 1965, т. 40, с. 134—140. Королев А. А., Мазаев В. Т. — Гиг. и сан., 1975, № 7, с. 83—88.

Королев А. А. — Там же, 1978, № 12, с. 10—12. Красовский Г. Н., Сергеев Е. П., Плетникова И. П. и . др. — В Ан.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1978, вып. 6, с. 57—60. Лазарев Н. В., Левина Э. Н. — В кн.: Вредные вещества

в промышленности. Л., 1976, с. 547. Методические указания по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов. М., 1976. Назаренко И. В. — В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1959, вып. 3, с. 221—230. Рубинчик Э. А., Каплин В. Т. — В кн.: Гидрохимические материалы. Л., 1977, т. 70, с. 100—105. Сергеев Е. Плетникова И. П., Ершова К. П. и др.— В khj Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1976, вып. 4, с. 37—39. Симецкий М. А. Исследование эффективности аэрозолей циодрина, хлорофоса, севнна и дикрезила в борьбе с иксодовыми клещами на крупном рогатом скоте. Автореф. дис. канд. М., 1970. Черкинский С. НКрасовский Г. Н. — В кн.: Промышленные загрязнения водоемов. М., 1967, вып. 8, с. 7—9. Штанников Е. В. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. Саратов, 1979, с. 13—15. Эмануэль Н. М., Кноппе Д. Г. Курс химической кинетики. М„ 1962. Wolfe N. L., Lapp R. G., Baughman G. L. et al. — Bull. Environm. Contain. Toxicol., 1975, v. 13, p. 707—713.

Поступила 06.07.81

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.