CC BY
7
лого газа по сравнению с дыханием обычным воздухом скорость выделения аммиака увеличивается в 2'/2 раза, метилкетонов — в 2 раза, окиси углерода и амииососди-нений — в 1'/г раза.'
Возрастание скорости выдыхания продуктов жизнедеятельности при вдыхании воздуха с повышенным содержанием углекислого газа, связано, очевидно, с явлениями гнпервентиляции, в результате которой ускоряется их поступление из крови в альвеолярный воздух. В подтверждение этого можно привести экспериментальные
данные о легочной вентиляции у испытуемых во время экспериментов: при вдыхании гиперкапнической газовой смеси вентиляция легких увеличивалась на 50%.
Таким образом, математические модели, полученные при исследованиях, позволяют прогнозировать скорости выделения продуктов жизнедеятельности из организма человека. Они необходимы для расчета и конструирования средств очистки систем жизнеобеспечения для гермо-объемов.
Поступила 27.04.3
УДК 614.777:628.191:678.044.21:574.635
В. Т. Мазасв, Л Б. Троенкина
О СТАБИЛЬНОСТИ И ТРАНСФОРМАЦИИ НЕКОТОРЫХ АМИ НОСОЕДИ НЕНИЙ В ВОДНОЙ СРЕДЕ
I Московский медицинский институт им. И. М. Сеченова
Трансформация соединений азота в водной среде — наиболее значимая часть процессов самоочищения водных объектов. В литературе детально описана кинетика и энергетика окисления неорганических азотсодержащих веществ. Однако синтетическая химия сегодняшнего дня выбрасывает в окружающую среду большое количество органических соединений азота, необычных для природных объектов. Знание характера и Скорости превращения этих соединений в воде весьма важно для их гигиенической характеристики.
По литературным данным, первичные и вторичные алП-фатическне аминосоедннения характеризуются высокой стабильностью в водной среде (Л. Н. Габрилевская и В. П. Ласкина: Е. И. Трубко; В. В. Торопков, и др.).
Мы изучали стабильность вторичного (моноаминоэтил-- пиперазина — МАЭП) и третичного (триэтнлендиамина — ТЭДЛ) диаминов. Исследования проводили в соответствии с «Методическими рекомендациями по гигиенической оценке стабильности и трансформации химических веществ в водной среде» № 2173—80 от 28Л/ 1980 г. ТЭДА является универсальным катализатором и вспенивателем п производстве пенополиуретанов, МАЭП используется для холодного отверждения эпоксидных смол. Оба соединения присутствуют в сточных водах, образующихся при их производстве и применении (ТЭДА — белый, гифо-скопипный, кристаллический порошок, МАЭП — бесцветная вязкая жидкость с плотностью 0,984 при 20 °С), обладают сильными основными свойствами, хорошо растворимы в воде.
Стабильность аминов определяли по устойчивости запаха в водных растворах и методом определения органиче-
ских основании в воде цветного комплекса с ниалурово-кислотой (Е. Н. Перегуд). Растворы аминов для исследон вання устойчивости запаха готовили на дехлорированной водопроводной воде; исходные концентрации изучавшихся веществ соответствовали интенсивности их запаха в воде 2 и 4 балла. Группа одораторов в течение 20 дней наблюдали за интенсивностью запаха. На основании определений были рассчитаны средние показатели интенсивности запаха по дням и по их динамике судили об устойчивости запаха веществ.
Стабильность ТЭДА изучали колориметрическим методом в течение 20 сут в условиях моделирования факторов внешней среды: в дехлорированной водопроводной и прудовой воде, прудовой воде с лонными отложениями, прудовой воде с песком и дистиллированной, стабильность МАЭП — в воде дистиллированной, прудовой и прудовой с песком. Исходные концентрации ТЭДА и МАЭП ограничивались возможностями метода их определения в водной среде и составляли по 700 и 1000 мг/л каждого. Снижения исходных концентраций в течение 20 сут не наблюдалось. Интенсивность запаха растворов оставалась практически без изменения в течение всего срока эксперимента.
Современные требования гигиенической науки и практики не позволяют ограничиваться при изучении стабильности химических веществ описанными выще методами. В процессе очистки сточных вод содержащиеся в них химические соединения могут подвергаться воздействию различных искусственных факторов деструкции, гораздо более сильных, чем факторы природной среды. При этом наряду с положительными эффектами трансформации
Таблица 1
Результаты обработки растворов ТЭДА и МАЭП хлором и озоном
Озон Хлор
Раствор % время, действия окислителей
Показатель
через 1 5 через 30 через 60 через 90 тотчас через 60
тотчас мни М11Н мнн МНИ мнн
Концентрация, ТЭДА 1075 640 375 250 _ 920 , 940
мг/л МАЭП 725 725 725 725 395 995 970
ХПК, мг/л ТЭДА 10,0 36,0 94,0 108,0 — — —
МАЭП 20,0 140.0 146,0 188,0 276,0 — —
рН ТЭДА 9,4 9,1 8,3 8,3 — — —
.МАЭП 9,2 9.2 9,2 9,2 11,0 —1 —
Запах, баллы ТЭДА 5 3 2 2 — 3 5
МАЭП 5 5 5 5 3 2
Таблица 2
Параметры острой токсичности (в мг/кг) ТЭДА и МАЭП до и после обработки озоном и хлором
Вещество LD„ LD„ LD„
ТЭДА 2250 3300 4800
ТЭДА + Оя 2700 3500 4400
ТЭДА ; С12 1600 2450 3700
МАЭП 2200 3050 4200
МАЭП + 03 1200 1150 3100
МАЭП + С12 • 1220 1610 2150
ингредиентов сточных вод нередко наблюдаются отрицательные последствия таких превращений (Королев Л. Л.).
Целью дальнейших исследований являлось установление способности ТЭДЛ и МАЭП к взаимодействию с некоторыми искусственными факторами и изучение свойств полученных продуктов трансформации.
В качестве искусственных факторов исследованы сильные окислители — озон и хлор, которые наиболее часто применяются для обезвреживания питьевой и сточной воды. Доза озона составляла 20 мг/л, время воздействия — 15, 30, 60 и 90 мин, доза хлора — 100 мг/л при времени контакта 1 ч с последующим дехлорированием полученных растворов. Для "опытов с животными исследуемые вещества обрабатывали хлрром из расчета 1000 мг/л.
В пробах, обработанных окислителями, учитывали следующие показатели: концентрацию исходного вещества, химическое потребление кислорода (ХПК), интенсивность запаха, рН среды и уровень токсичности. В свя-III с тем что установить химическую природу и количество получаемых продуктов не представлялось возможным нз-за отсутствия специфических методов исследования, характер действия продуктов трансформации оценивали но суммарному влиянию на перечисленные показатели. Результаты исследовании приведены в табл. 1.
При воздействии озона концентрация ТЭДА уменьшалась в зависимости от времени воздействия в 1,7—4 раза, параллельно повышалесь ХПК (3,6—10 раз), наблюдалось некоторое падение рН, однако активная реакция оставалась щелочной. Интенсивность запаха раствора снижалась с 5 до 2 баллов. При обработке озоном растворов МАЭП его концентрация, рН и запах не изменялись даже после 60 мин озонирования. В то же время ХПК возрастала в 7—9 раз. После 90-мннутной экспозиции наблюдалось скачкообразное (почти в "2 раза) снижение концентрации, сопровождавшееся повышением рН, ХПК при этом продолжало увеличиваться.
При обработке растворов аминов хлором исходные концентрации ТЭДА и МАЭП после часового контакта практически не изменялись, однако раствор ТЭДА приобретал более выраженный запах, характер которого не менялся.
Сравнительную оценку степени токсичности продуктов трансформации ТЭДА и МАЭП относительно исходных соединений проводили по результатам острых токсикологических экспериментов на крысах при однократном внутрнжелудочном введении вещества. Дозы трансформированных продуктов, вводимые животным, соответствовали дозам исходных химических веществ, использованным в острых опытах. Результаты экспериментов были обработаны методом пробит-анализа но Литчфилду и Уил-коксону (М. Л. Беленький). Параметры токсичности продуктов трансформации ТЭДА и МАЭП для белых крыс-самцов, а также исходных соединений указаны в табл. 2.
Уровни токсичности продуктов ТЭДА после воздействия озоном и исходного продукта практически равны. Токсичность продуктов взаимодействия ТЭДА с хлором несколько выше. Токсичность продуктов трансформации МАЭП после обработки его озоном и хлором повышалась в 11/2—2 раза.
Отсутствие изменения концентрации веществ и интенсивности запаха растворов в прудовой воде и воде с донными'отложениями свидетельствует о высокой устойчивости ТЭДА и МАЭП к ферментативным влияниям микрофлоры. Полученные данные корреспондируют с результатами изучения влияния ТЭДА и МАЭП на динамику биохимического потребления кислорода (Л. Б. Троенки-па). В диапазоне концентраций 100—400 мг/л оба соединения явно тормозили этот процесс и дальнейшее снижение концентраций не приводило к повышению данного показателя, что указывает на неперспектнвность метода биологической очистки сточных вод соответствующих производств. Несмотря на высокую стабильность в естественных условиях, ТЭДА и МАЭП под действием сильных окислителей способны к трансформации.
При обработке хлором количество оснований, титруемых виалуровой кислотой, оставалось стабильным, однако токсичность полученных продуктов имела тенденцию к повышению, а в растворе ТЭДА резко возросла интенсивность запаха.
Деструкция ТЭДА озоном сопровождалась разрушением структур, определяющих основные свойства вещества, о чем свидетельствовало не только снижение концентрации, определяемое титрованием виалуровой кислотой, но и снижение рН. Повышение ХПК, сопряженное с уменьшением концентрации, указывало на появление веществ, более простых по своей структуре, чем исходные (А. А. Королев). Продукты трансформации ТЭДА озоном обладают токсичностью па уровне исходного вещества, запах же их значительно менее выражен, чем запах ТЭДА, что расценено как положительный гигиенический эффект.
Деструкция МАЭП озоном протекла в другом направлении. Об изменениях структуры вещества можно судить только по повышению ХПК. Однако химическая природа образующихся продуктов, очевидно, мало отличается от МАЭП, так как реакцией с виалуровой кислотой определялись те же количества органических оснований и р 11 оставался стабильным в течение 1 ч экспозиции. Об этом же свидетельствовала и устойчивость запаха обрабатываемого озоном раствора МАЭП. Токсичность же продуктов трансформации МАЭП имела тенденцию к повышению по сравнению с исходным веществом.
Таким образом, результаты исследований позволяют характеризовать ТЭДА и МАЭП как высокостабильные вещества в условиях воздействия как природных, так и искусственных факторов.
Литература. Беленький М. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л., 1963. Габрилевская Л. //., Ласкина В. П. — В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1965, вып. 7. с. 99—112. Королев А. А. — Гиг. и сан., 1978, № 12, с. 10—12. Перегуд Е. //. Химический анализ воздуха. Л., 1976. Торопкое В. В. Биологическое действие и гигиеническое значение изопропаноламинов применительно к проблеме санитарной охраны водоемов. Автореф. дис. канд. Л., 1980.
Троснкина Л. Б. — Гиг. и сан., 1980, № 5, с. 67— 69. Трубко Е. И. Санитарно-химические и токсикологические исследования монобутпламина и дибутиламина в связи с проблемой санитарной охраны водоемов. Автореф. дис. канд. Л., 1966.
Поступила I8.U3.K1
