CC BY
24
EXPERIMENTAL DATA FOR DETERMINING STANDARD LEVELS OF CARBON TETRACHLORIDE IN WATER BODIES
E. N. Kutepov
The author studied the effect of carbon tetrachloride on the organoleptic properties of water, the sanitary regimen of water bodies and on warm-blooded animals on long-term oral introduction.
The threshold value of the substance affecting the organoleptic properties (the smell) of water amounted to 3 mg/I; the threshold value of carbon tetrachloride disturbing the general sanitary regimen of water bodies equaled 20 mg/1. In a chronic sanitary toxicologic test performed on albino rats the ineffective dose of the investigated substance was found to be 0.3 mg/1. The standard level of carbon tetrachloride is recommended to be determined judging by its sanitary toxicologic noxious effect and its maximum permissible concentration in water bodies should consequently be set at a level of 0.3 mg/1.
УДК 613.632:547.361
ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ 1,4-БУТИНДИОЛА И 1,4-БУТАНДИОЛА
С. П. Кнышова
Кафедра коммунальной гигиены Донецкого медицинского института им. А. М. Горькогс
Получение и использование в промышленности 1,4-бутиндиола и 1,4-бу-тандиола сопровождаются поступлением их в водоемы со сточными водами. Комплексные гигиенические и санитарно-токсикологические исследования показали, что оба вещества не вызывают торможения биохимических процессов в воде, заметно влияют на ее органолептические свойства и характеризуются выраженным токсическим действием.
ПДК 1,4-бутиндиола рекомендуется на уровне 1,8 мг/л, 1,4-бутанди-ола — на уровне 5 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности.
1,4-бутиндиол и 1,4-бутандиол относятся к двухатомным спиртам алифатического ряда и могут быть получены из одних и тех же исходных продуктов — ацетилена и формальдегида. При этом вначале образуется 1,4-бутиндиол, который путем гидрирования при высоком давлении превращается в 1,4-бутандиол.
1,4-бутиндиол (СН2ОНС = ССН2ОН) — бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом горелого хлеба, хорошо растворимое в воде в любых соотношениях. Удельный вес 1,04—1,05, молекулярный вес 86,05. 1,4-бутандиол (С4Н8(ОН)2)—глицериноподобная жидкость со слабым запахом, хорошо растворимая в воде; температура кипения 229,1, удельный вес 1,020, молекулярный вес 90,08.
1,4-бутиндиол является химически активным веществом, что, по-видимому, обусловлено наличием в его химической формуле ненасыщенной углеродной связи. При взаимодействии этого продукта с рядом химических веществ могут быть получены фуран, простые и сложные эфи-ры, ацетилендикарбоновая кислота и др. 1,4-бутандиол может служить сырьем для изготовления полиуретанов, имеющих большое практическое значение, а также дивинила для производства синтетического каучука. Данные литературы свидетельствуют о возможном широком применении 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве (Г^етопс!; К. Тиниус). Оба вещества служат промежуточными продуктами синтеза кровезаменителя поливинил-пиролидона (Г1ВП), производство которого налаживается сейчас в на-
шей стране. Получение и использование в народном хозяйстве 1,4-бутин-диола и 1,4-бутандиола может сопровождаться поступлением их в открытые водоемы со сточными водами при концентрациях до 10 мг/л.
Отсутствие в литературе сведений о характере вредных последствий поступления 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола в водоемы и недостаточная их токсикологическая характеристика (К. П. Стасенкова и Т. А. Ко-четкова) вызвали необходимость изучения их влияния на органолепти-ческие свойства воды, общий санитарный режим водоемов и токсичности веществ при пероральном введении в организм подопытных животных.
Опытами установлено, что интенсивность запаха 1,4-бутиндиола 1 балл («порог восприятия») с учетом усиления его при нагревании для большинства аналитиков находится на уровне 200 мг/л, а интенсивность запаха 1,4-бутандиола в 1 балл — на уровне 15 мг/л, интенсивность запаха того и другого продукта в 2 балла («практический предел») — соответственно на уровне 400 и 40 мг/л.
Для суждения о стабильности 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола в воде использованы не только данные о снижении интенсивности их запаха в водных растворах, но и результаты непосредственного количественного определения спиртов. С этой целью были модифицированы применительно к водоемам методы исследования содержания изучаемых веществ в воздухе (М. С. Быховская и соавторы) с сохранением принципа аналитического метода. Судя по результатам косвенного и прямого анализа их в воде, 1,4-бутиндиол и 1,4-бутандиол могут быть отнесены к нестойким соединениям.
При изучении 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола выявлено отсутствие тормозящего влияния на биохимические процессы в воде и их способность увеличивать биохимическое потребление кислорода водных растворов, причем второй из них оказался значительно активнее по сравнению с первым.
Токсичность 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола в остром опыте изучена на белых мышах, белых крысах, морских свинках и кроликах; вещества им вводили однократно в виде водных растворов. Клиническая картина острого отравления 1,4-бутандиолом развивалась через 10— 15 мин. после введения вещества и характеризовалась резкой адинамией, животное принимало боковое положение, видимые слизистые оболочки были резко гиперемированы. Гибель животных наступала на 1—2-е сутки. Клиническая картина отравления 1,4-бутиндиолом развивалась спустя 30—40 мин. и также характеризовалась адинамией, учащенным дыханием и наличием влажных хрипов; животные погибали в течение первых 2—3 суток.
При патологоанатомическом исследовании отмечалось резко выраженное полнокровие всех внутренних органов и мозга, что подтверждено и при патогистологическом изучении внутренних органов животных Степень выраженности морфологических изменений во внутренних органах животных, затравляющихся исследуемыми веществами, была различной, причем более выраженными оказались изменения в органах животных, получавших 1,4-бутиндиол.
Данные о верхних параметрах токсичности для крыс и мышей обработаны статистически с использованием пробит-анализа по методу Литчфилда—Уилкоксона в модификации 3. Рота (М. Л. Беленький). Острый опыт на морских свинках и кроликах проведен по методу Дейх-мана и Ле Бланка. Результаты острого опыта даны в табл. 1.
Наиболее чувствительными к 1,4-бутиндиолу и 1,4-бутандиолу были морские свинки и крысы. Результаты острого опыта показывают, что
1 Консультант морфологической части работы — проф. Е. М. Кимбаровская.
Таблица 1
Сравнительная токсичность 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола (в мг/кг) для различных видов теплокровных животных
Вид 1,4-бутан-
животных 1,4-бутин-
диол диол
Белые "мыши 104,75 2 062
» крысы 104,50 1 525
Морские 130,00 1 200
свинки
Кролики 150,00 2 531
первый из них токсичнее второго. И хотя клиническая картина отравления последним развивается быстрее и больше насыщена симптомами, под влиянием 1,4-бутиндиола отмечаются более глубокие морфологические изменения, что также подтверждает его большую токсичность. Такое различие в характере действия на организм животных может быть объяснено, по-видимому, их неодинаковой химической структурой.
Кумулятивные свойства 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола изучены на 2 видах животных — морских свинках и крысах. Результаты опытов позволяют заключить, что исследуемые вещества не обладают выраженным кумулятивным действием.
При определении недействующих концентраций 1,4-бутиндиола и 1,4-бутандиола на слизистые оболочки глаз установлена большая раздражающая способность первого из них; недействующая концентрация его по этому показателю может быть принята на уровне 1 мг/л, тогда как такая же концентрация 1,4-бутандиола находится на уровне 500 мг/л.
Хронический опыт проведен на крысах-самцах, у которых предварительно для выявления фона физиологических и биохимических реакций проверена способность к образованию временных связей (условно-рефлекторная деятельность) и сняты биохимические показатели состояния организма. Все животные были разделены на 7 групп (по 6 особей в группе). Первые 3 группы получали 1,4-бутиндиол в дозах 2, 0,2 и 0,04 мг/кг, последующие 3 группы — 1,4-бутандиол в дозах 30, 3 и 0,25 мг/кг, соответственно уровню ЬОб0; последняя группа служила контролем. Биохимические показатели и состояние условнорефлектор-ной деятельности изучали у одних и тех же животных.
В течение 6-месячного хронического опыта не выявлено различий в весе, поведении и общем состоянии подопытных животных по сравнению с контрольными; не обнаружено статистически достоверных изменений содержания гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов, динамики лейкоцитарной формулы и продолжительности протромбинового времени. Однако у животных, получавших 1,4-бутиндиол в дозе 2 мг/кг и 1,4-бутандиол в дозе 30 мг/кг соответственно, отмечено снижение активности холинэстеразы крови (рис. 1), изменение соотношений белковых фракций сыворотки крови и снижение содержания БН-групп в цельной крови (Р<0,05).
Влияние изучаемых спиртов на условнорефлекторную деятельность животных оценивали по способности к формированию условнорефлек-торных связей (С. Н. Черкинский с соавторами). Исследования проводили в камере системы Л. И. Котляревского. При этом у животных, получавших 1,4-бутиндиол в дозе 2 мг/кг, найдено отставание в появлении положительного рефлекса на звонок и увеличение времени скрытого периода рефлекса на этот раздражитель. У животных, получавших 1,4-бутандиол в дозе 30 мг/кг, обнаружено отставание в появлении и закреплении рефлекса и увеличение латентного периода на звонок (табл. 2). Данные о фазовых состояниях показали, что у животных этих групп увеличились фазовые состояния на 28% (1,4-бутандиол) и 40% (1,4-бутиндиол). Эти изменения позволяют говорить о нарушениях раздражительно-тормозного процесса. При введении меньших доз изучаемых веществ изменений условнорефлекторной деятельности не выявлено.
Таблица 2
Показатели условных реакций подопытных и контрольных животные на звонок и красный свет
(в каждой группе 6 особей)
Группа животных Появление рефлекса Закрепление рефлекса Скрытый период реакции
2« 2- 1» 2«
М±т
Контрольная группа ...... Животные, получавшие 1,4-бу-тиндиол в дозе 2 мг/кг .... Животные, получавшие 1,4-бу-танднол в дозе 30 мг/кг . . . 28,8±2,12 39±2,44 Р = 0.01 40,6±1,67 Р = 0.001 53,2+2,16 57.4±4,39 Р>0,05 63.2±2,95 Р—0,05 64,6±7,79 78,6±2,7 Я>0,05 72,6±4.06 Р>0,05 95.2+3,76 97.4+3,97 />>0,С5 101.4 + 5,55 Р>0,05 1,5±0,158 2,9±0,626 Р=0.05 2,1±0.187 Я=0,05 1,8±0,387 3,1±0,494 Р>0.05 2,3±0.273 Я—0,05
1 На звонок. * На красный свет.
В конце хронического опыта у всех животных были определены весовые коэффициенты и содержание витамина С во внутренних органах, активность трансаминаз сыворотки крови и содержание БН-групп в сером веществе мозга, активность холинэстеразы и содержание гликогена
Л7<7
'го
"О
/оо
30
£о
70 60
Фон
/
Ш
17
Рис. 1. Динамика активности холинэстеразы крови крыс в течение длительной затравки 1,4-бутиндиолом и 1,4-бутандиолом.
Па оси ординат — активность холинэстеразы (в микрограммах ацетнлхолина на I мл крови); на оси абсцисс — месяцы наблюдения; / — контроль; 2— концентрация 1,4-бутиндиола 2 мг/кг-, 3 — концентрация 1,4-бутандиола 30 мг/кг.
/23
3 6 7
Рис. 2. Изменение содержания 5Ы-груип в сером веществе мозга под влиянием длительной затравки 1,4-бутиндиолом и 1,4-бутандиолом. На оси ординат — содержание БН-групп (в мк/молях в I мл гомогената вещества мозга); / — контрольная; 2, 3. 4 — концентрации 1,4-бутиндиола 2. 0.2 и 0,0-1 мг/кг; 5, 6, 7 — концентрации 1,1-бутандиола 30, 3 и 0,025 мг/кг.
в печени, морфологические изменения и состояние коэффициента самодиффузии тканевой воды (Н. А. Мальцев и соавторы) Установлено достоверное снижение активности холинэстеразы и содержания гликогена в печени, БН-групп в сером веществе мозга (рис. 2) и витамина С в органах, а также повышение активности трансаминаз сыворотки крови у животных, получавших 1,4-бутиндиол в дозе 2 мг/кг и 1,4-бутандиол в дозе 30 мг/кг.
У тех животных выявлено достоверное повышение коэффициента самодиффузии тканевой воды, печени и мозга (на 19—31%), что, по-ви-
1 Исследования проведены в лаборатории молекулярной физики Донецкого фи-зико-технического института инженером В. В. Кисельником.
димому, может быть объяснено изменением проницаемости клеточных мембран.
Морфологические изменения в ткани мозга выражались в уменьшении содержания тигроидного вещества и разрастании глиальных элементов. В печени обнаружены жировая дистрофия и участки склеротических разрастаний, в остальных органах — неравномерность кровенаполнения.
У животных, получавших 1,4-бутиндиол в дозе 0,2 мг/кг и 1,4-бутандиол в дозе 3 мг/кг, найдены изменения в физиологических и биохимических показателях состояния организма, которые, однако, были статистически недостоверны; при морфологическом исследовании внутренних органов определены изменения, которые могут быть расценены как начальные, пороговые. Об этом же свидетельствует повышение коэффициента самодиффузии тканевой воды печени и мозга.
Шестимесячное введение 1,4-бутиндиола в дозе 0,04 мг/кг (около 1 мг/л) и 1,4-бутандиола в дозе 0,25 мг/кг (5 мг/л) не сопровождалось изменениями ни одного из использованных тестов оценки функционального состояния животных, что позволяет считать эти дозы недействующими.
Выводы
1. 1,4-бутиндиол и 1,4-бутандиол не вызывают торможения процессов естественного самоочищения водоемов, а, наоборот, способны увеличивать потребление кислорода. Более выраженное влияние на органо-лептические свойства воды оказывает 1,4-бутандиол.
2. Для 1,4-бутиндиола по сравнению с 1,4-бутандиолом характерны более резко выраженное раздражающее действие на слизистые оболочки и большая токсичность для организма.
3. В качестве предельно допустимой можно рекомендовать концентрацию 1,4-бутиндиола на уровне 1,0 мг/л (0,04 мг/кг) и 1,4-бутандиола на уровне 5 мг/л (0,25 мг/кг) по санитарно-токсикологическому признаку вредности.
ЛИТЕРАТУРА
Беленький М. JI. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л., 1963, с. 97.— Быховская М. С., Гинзбург С. Л., Хализова О. Д. Методы определения вредных веществ в воздухе. М„ 1966, с. 439. — Мальцев Н. А., Абецедарская Л. А., Ивойлов Н. Т. В кн.: Биофизика клетки. М., 1965, с. 45. — Ста сен ко в а К. П., Кочеткова Т. А. В кн.: Токсикология новых промышленных химических веществ. М., 1905, в. 7, с. 13. — Че р к и и с к и й С. Н.,. Миклашевский В. Е., Мурзакаев Ф. Г. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1964, в. 6, с. 323. — R е-mond J., Rev. Prod, chim., 1960, v. 63, p. 215, 221. — Тиниус К. Пластификаторы. М, —Л., 1964, с. 837.
Поступила 22/VIII 1967 г.
THE PECULIAR BIOLOGICAL EFFECT AND THE HYGIENIC SIGNIFICANCE OF 1,4-BUTYNDIOL AND 1,4-BUTANEDIOL
S. P. Knyshova
1,4-butyndiol and 1,4-butanedioI are diatomic alcohols of the aliphatic series, that are capable, of deteriorating the organoleptic properties of water when present at high concentrations only. Their threshold concentrations of smell are at the levels of 200 and 15 mg/1. correspondingly. The investigated substances as a rule have no inhibiting effect on the processes of mineralization of organic substances in water bodies.
For the rats, that are the most sensitive animals to the action of diol, the LD50 of 1,4-butyndiol amounted to 104,5 mg/kg and that of butanediol — to 1525 mg/kg. A sanitary-toxicologic test proved 1,4-butyndiol to be much more toxic than I,4-bu-tanediol. The maximal permissible concentrations are suggested to be set at a level of 1 mg/1 (0,04 mg/kg) for 1,4-butyndiol and at a level of 5 mg/1 (0.25 mg/kg) for 1,4-butanediol according to their sanitary-toxicologic noxious effect.
