CC BY
6
УДК 613.83-037
В. 3. Аксель-Рубинштейн, JI. А. Тиунов
О ПРОГНОЗИРОВАНИИ ТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ
Говоря о прогнозировании токсического эффекта при комбинированном действии ядов, Bale рассматривает 3 варианта: прогноз на основе возможного химического взаимодействия ядов до поступления в организм; прогноз на основе физического взаимодействия комбинированных ядов; прогноз на основе анализа физиологических механизмов действия ядов в предполагаемой комбинации.
Нам представляется целесообразным рассмотреть возможности прогноза на основе анализа химических взаимодействий токсических веществ в воздушной среде. Частные примеры такого рода взаимодействий с образованием новых химических веществ, обладающих большей или меньшей токсичностью, по сравнению с исходными продуктами неоднократно приводились в литературе. Так, химическое взаимодействие в атмосфере двуокиси азота и озона с ненасыщенными углеводородами приводит к образованию раздражающих газов (Haagen-Smith; Burton и соавт.).
Аммиак и углекислый газ образуют карбонат аммония (М. А. Хомуто-ва); можно указать также на взаимодействие озона и перекиси водорода с восстановителями, окисление окиси азота хлором до хлористого нитро-зола, образование динитробутадиена из бутадиена и двуокиси азота и т. д. Эти сведения достаточно убедительно показывают необходимость учета химических превращений при исследовании воздушной среды и проведении работ по гигиеническому нормированию. Частные примеры не позволяют, однако, сделать обобщения для прогноза токсического эффекта при комбинированном действии ядов.
Сравнительно легко прогнозировать лишь возможность взаимодействия химических веществ в воздушной фазе (например, одновременное присутствие в воздухе окислителей и восстановителей, кислот и щелочей и т. д.). Но сама возможность взаимодействия примесей воздуха еще не означает, что образующиеся вещества имеют гигиеническое значение. Вполне очевидно, что одним из определяющих факторов является скорость химической реакции. Что же служит количественным критерием оценки положительного или отрицательного эффекта химических превращений в воздушной среде? Какие реакции могут в данном случае считаться медленными или быстрыми?
Для выяснения этого целесообразно рассмотреть некоторые модели, позволяющие выработать методический подход к решению проблемы.
Реакции I порядка. Рассмотрим ограниченный объем воздушной среды ft7, в который при идеальном перемешивании поступают соединения А и В, причем второе из них не определяет вредного действия смеси, но способствует образованию вещества С по реакции: А+В->-С.
Вещество С, назовем его вторичным или дочерним продуктом (примесью), может обладать повышенной по сравнению с веществом Л или, напротив, меньшей токсичностью.
При непрерывном обновлении воздушной-среды с кратностью воздухообмена /С0 в ней устанавливаются равновесные концентрации веществ А и С, соответственно равные: 1
СА=СИ#( 1-а) (1)
Сс = САа, (2)
где а — степень превращения Л в С за время пребывания в объеме, равное Т = Сл. —молярная концентрация вещества Л, которая установи-
лась бы при отсутствии химического превращения.
Предполагая аддитивные свойства смеси, можно выразить относительное влияние химической реакции на гигиеническую характеристику среды безразмерным соотношением:
О-«)
т = .
сЬ
'л.
(3)
Со
где С^, C¿— предельно допустимые концентрации веществ А и С или другие параметры токсичности.
Выразив относительную токсичность этих веществ коэффициентом
п=—у-, получим простую формулу:
т = 1 +сс (п — 1). (4)
Отметим, что при 1 (образуется вещество, менее токсичное) и при п> 1 (вторичная примесь токсичнее исходной) критерий т соответственно меньше (ослабление действия яда) или больше 1 (усиление действия яда). Значение критерия т= 1 соответствует отсутствию эффекта комбинированного действия веществ А и В за счет их взаимодействия в атмосфере.
Выведенная зависимость наглядно представлена на рис. 1. Из рис. 1 видно, что как бы ни была безвредна вторичная примесь, заметное ослабление действия вещества А возможно при достаточно глубоком его превращении, т. е. быстром протекании реакций. Напротив, если вторичная примесь токсичнее исходной, то влияние ее на эффект комбинированного действия может проявиться уже при очень малой степени превращения.
Так, при я=103 (такой вариант вполне реален) значительное, на порядок, усиление действия вещества А произойдет при степени его превращения в химической реакции, равной^всего лишь 0,01 (1%). Предположим, что такая реакция протекает в среде, обновляющейся с кратностью К0= 1 7ч» чт0 соответствует времени контакта реагирующих компонентов т=1 ч. В этом случае степень превращения вещества А, равная 0,01 (т. е. усиление действия яда в 10 раз), возможна для весьма медленно протекающих реакций с периодом полупревращения 100 ч (константа скорости порядка Ю-21/, или 0,3-10~5 7С).
Рассмотренный пример показывает, что реакции, считающиеся в «обиходе» химической технологии очень медленными, могут иметь существенное значение, когда токсичность вторичной примеси на 2—3 порядка больше
лГ
Рис. 1. Зависимость кратности (/л) усиления (ослабления) действия реагирующей примеси от степени ее превращения (а) при разных величинах относительной токсичности (л) вторичного продукта.
Рис. 2. Зависимость степени окисления окиси азота (а) при ее различных концентрациях в воздухе от времени контакта.
исходной. Подобные системы, реакционная способность которых неочевидна, но может дать заметный токсический эффект, должны, по нашему мнению, явиться объектами всестороннего изучения. Предложенная модель, будучи в достаточной степени идеализированной и приближенной, может рассматриваться лишь в качестве основы экспериментальных исследований.
Моделируя воздушную среду в этих исследованиях (они могут совмещаться с динамическими затравками животных в камерах и т. д.), следует учитывать ряд обстоятельств. Прежде всего необходимо отметить, что эффект комбинированного действия ядов будет зависеть не только от свойств реагирующих веществ и продуктов реакций, но и особенностей самой воздушной среды, в частности интенсивности ее обновления. С ростом краткости воздухообмена при прочих равных условиях эффект комбинированного действия будет ослабевать. Наибольшим образом этот эффект проявится в маловентилируемых объемах. Для учета влияния фактора воздухообмена (К0) на степень превращения в реакционном объеме (а) рекомендуется формула:
а = 1 — -,7Г-!—, (5)
где К1 — константа скорости превращения. Для реакций рассмотренного типа К1=К-Св, где К—константа скорости реакции.
В методике экспериментальных исследований необходимо также учесть, что время контакта реагирующих компонентов в линии отбора проб и в самой пробе должно быть меньше времени пребывания этих компонентов в изучаемой среде. В рассмотренной модели степень превращения яда не зависит от уровня его концентрации, т. е. острый и хронический опыты могут быть сопоставимы. Однако это справедливо только в отношении реакций I порядка.
Реакции II порядка. Существенное в данном случае влияние концентрации на степень [превращения исходного вещества можно показать на примере достаточно хорошо изученной реакции окисления окиси азота:
2N0 + 02 = 2N02
Известные кинетические уравнения позволяют рассчитать зависимость степени окисления окиси азота при ее различных концентрациях от времени контакта с кислородом воздуха. Эта зависимость показана на рис. 2.
Из рис. 2 видно, насколько существенно зависит степень окисления окиси азота от задаваемой концентрации. При времени реагирования 1 ч (кратность воздухообмена К0= 1 V4) исследуемый объем будет содержать: при концентрациях 103 мг/м3 в основном двуокись азота, при низких же концентрациях (<10-2 мг/м3) практически только окись азота. Таким образом, произведя затравку животных окисью азота в остром или хроническом опытах, мы получим результаты, качественно различные по характеру токсического действия.
Следовательно, если по данным о механизме предполагаемого взаимодействия примесей воздуха ожидается реакция порядка выше первого, то в опыте должны воспроизводиться реальные условия не только по кратности воздухообмена, но и по концентрациям реагирующего компонента в воздушной среде. Нарушение этих условий может заметно повлиять на эффект комбинированного действия примесей.
ЛИТЕРАТУРА. Хомутова М. А. Вредные химические примеси в воздухе жилых помещений. Автореф. дисс. докт. Л., 1952. — Ball W., Am. industr. Hyg. Ass. J., 1959, v. 20, p. 357. —Burton G., Bernard S., Thomas A., Arch, en-vironm. Hlth, 1969, v. 18, p. 686.
Поступила 13/VI 1973 r.
УДК 615.277.4:667.777(049.3)
В РЕДАКЦИЮ ЖУРНАЛА «ГИГИЕНА И САНИТАРИЯ»
В недавно вышедшей в свет книге Л. М. Шабада «О циркуляции канцерогенов в окружающей среде» сказано (стр. 255), что «тартразин... оказался подозрительным в канцерогенном отношении, вызвав в опытах И. М. Неймана и сотрудников опухоли у крыс». Это же повторено на стр. 280.
Как известно, применение тартразина для окрашивания пищевых продуктов разрешено в СССР, так как, по данным мировой литературы, этот краситель не обладает канцерогенными свойствами. Ни я, ни мои сотрудники никогда не изучали канцерогенных свойств тартразина, и мне непонятно, откуда мог Л. М. Шабад заимствовать подобные сведения. Добавлю к тому же, что свое мнение о тартразине как о неопасном красителе я высказал в монографии «Канцерогены и пищевые продукты» (Изд-во «Медицина». М., 1972, стр. 81).
Прошу редакцию опубликовать это письмо во избежание дезориентации работников санитарной службы.
Проф. И. М. Нейман
Поступила 24/1V 1974 г.
Из практики
УДК 614.712:861.7
Кандидаты мед. наук М. М. Гимадеев и Ф. Ф. Даутов
ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОЗДОРОВЛЕНИЮ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В РАЙОНЕ КАЗАНСКОГО ЗАВОДА ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
Кафедра коммунальной гигиены Казанского медицинского института и санэпидстанция Ленинского района Казани
В состав изучаемого нами Казанского завода органического синтеза входят производства газоразделения, полиэтилена высокого давления, окиси этилена, фенола и ацетона. Эти производства могут быть источниками загрязнения атмосферного воздуха углеводородами, окисью этилена, ацетоном, фенолом, изопропилбензолом и др. за счет газовыделения через неплотности оборудования, расположенного на открытых площадках и в помещениях, аварийных выбросов и многочисленных воздушек.
В настоящем сообщении приводятся результаты 7-летнего (1967—1973) наблюдения за состоянием межцехового воздушного бассейна и атмосферного воздуха в районе жилого поселка. Ближайшее к поселку производство расположено в 1300 м от него, наиболее удаленное — в 2000 м. При этом господствующие ветры от поселка направлены в сторону завода. При обобщении результатов анализов определяли частоту (в процентах) концентраций выше предельно допустимых для данного ингредиента, минимальные и наиболее часто встречающиеся концентрации в миллиграммах на 1 м3. Такое же обобщение делали по анализам, проводимым в межцеховом воздушном бассейне. После комплексного обследования цехов, загрязняющих атмосферный воздух, составляли санитарную характеристику источников газовыделений, изучали динамику показателей загрязнения атмосферного воздуха по сезонам и в различные периоды суток с учетом влияния метеорологических факторов. По результатам анализов разрабатывали оздоровительные мероприятия.
За последние 7 лет завод достиг определенных успехов в оздоровлении внешней среды. В цехах внедрено много мероприятий по сокращению выбросов в воздух, содержащих токсические пары и газы Так, поднята высота труб по выбросу газа после хвостсвои сорбции окиси этилена и от воздушных емкостей; улучшена герметизация оборудования на открытой производственной площадке; оборудованы установки для улавливания □аров ацетона, бензола, гидроперекиси изопропилбензола и углеводородов в выбросах производств; сальниковые уплотнения насосов заменены торцовыми в цехах фенола и аце-
