CC BY
5
словливают вероятность усиления неблагоприятного действия изучаемого аэрозоля на живой организм.
Изучение растворимости металлических компонентов витающей золы при физиологических значениях рН в сочетании с длительным хроническим экспериментом на лабораторных животных является предметом дальнейших исследований.
Таким образом, с помощью модифицированной нами методики фазового рентгеновского анализа витающей золы, с одной стороны, удалось получить большую информативность характеристик минералогического состава исследуемого аэрозоля, а с другой — прийти к выводу о необходимости углубленного изучения механизма биологического действия на организм данной золы. При этом важным обстоятельством становится изучение микроколичеств тяжелых металлов как одного из определяющих факторов в формировании токсического эффекта на организм и интенсивности воздействия на уровне, близком к гигиеническому нормативу для населенных мест.
Литература. Белобрагина Г. В., Егорова Т. С.— В кн.: Профессиональные болезни пылевой этиологии. Свердловск, 1967, с. 209—227. Величковский Б. Т. Фиброгенныг пыли: Особенности строения и механизма биологического действия. Горький, 1980.
Гильденскиольд Р. С. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1976, вып. 3, с. 156— 167.
Залкинд И. Я-, Чечик А. К. — Энергет. стр-во, 1971, № 1, с. 18—22.
Савинкина М. А., Логвиненко А. Т. Золы канско-ачин-
ских бурых углей. Новосибирск, 1979. Сидоренко Г. И., Ицкова А. И. Никель. М., 1980. Чмовж В. Е., Киселева Н. В., Вдовченко В. С. и др. — В кн.: Природные и экономические факторы формирования КАТЭКа. Иркутск, 1980, с. 36—40. Шаламберидэе О. П. — Гиг. и сан., 1969, № 4, с. 10—14. Adriano D. С., Page A. L., Elseewi A. A. et al. — J.
Environm. Qual., 1980, v. 9, p. 333—344. Alarie L., Kantz R. J., Ulrich D. E. et al. — Arch, environm. Hlth, 1973, v. 27, p. 251—253. Fowler B. A.— In: United States. Department of Commerce. National Bureau of Standards. Spec. Publ. N 618. Washington, 1981, p. 217—224. Hulett Z. D., Winberger A. J. — Environm. Sci. Tech-
nol., 1980, v. 14, p. 965—970. McElroy M. W., Ensor D. S., Morkowski J. R. — Science, 1982, v. 215, p. 13—19. Smilh R. D., Campbell J. A., Nielson К. K. — Atmosph. Environm., 1979, v. 13, p. 607—617.
Поступила 30.05.83
Summary. Crystal matrices with volatile ash from a power station were assayed by a modified technique of phase X-ray analysis. It was pointed to a necessity of studying the solubility of heavy metals incorporated into ashes at physiological values of pH, in combination with a long-term hygienic experiment aimed at elucidating the contribution of these agents to the harmful effects produced by aerosol on the organism.
УДК 614.777:628.191:661-074
И. Е. Ильин
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ
ВОДОЕМОВ
Саратовский медицинский институт
Цель настоящей работы — гигиеническое изучение нового фактора загрязнения гидросферы — перераспределения (редистрибуции) основных химических загрязнителей водоемов (пестицидов, минеральных удобрений, нефтепродуктов, красителей и др.), обусловленного присутствием в воде поверхностно-активных веществ (ПАВ). Известно, что поверхностная активность детергентов способствует переходу химических загрязнителей из объема воды на ее поверхность с формированием поверхностной пленки микроскопической толщины с чрезвычайно высоким содержанием загрязнений практически всех видов. Некоторая ре-дистрибуция химических загрязнителей имеется и при отсутствии детергентов в воде: она обусловлена наличием так называемой когерентной пленки, создающейся вследствие когезии.
Для моделирования загрязнения воды детергентами были выбраны представители высокостабильных «жестких» ПАВ, двух групп: не образующие в воде типичных ионов (неионогенные) — ОП-7 и ОП-Ш и гидролизующиеся с образованием специфических анионов (анионоактивные)—
азолят А и сульфонол НП-1. Неионогенные препараты очень близки по своему химическому строению и, отличаясь друг от друга лишь на три ок-сиэтиленовые группы, принадлежат к одному гомологическому ряду. Близость химической структуры аминоактивных ПАВ также позволяет отнести их к категории гомологов.
Перераспределение и концентрацию загрязнителей в поверхностной пленке изучали с учетом влияния особенностей гомологии и структуры детергентов. Загрязнение воды ПАВ осуществляли в концентрациях, в 2, 3 и 5 раз превышающих ПДК, что соответствует их содержанию в водоемах.
В качестве объекта исследований были избраны основные химические загрязнители водоемов 5 различных групп: пестициды, минеральные удобрения, нефтепродукты, красители и окислы тяжелых металлов.
Каждая группа веществ являлась объектом отдельного специального изучения. Все препараты вносили в воду в концентрациях, равных 1— 5 ПДК, что соответствует их реальному содержанию в водоемах. Концентрации исследуемых ве-
ществ определяли в объеме раствора (слой микроконвекции), а также в поверхностной пленке с использованием общепринятых аналитических методов.
Редистрибуцню ядохимикатов оценивали с учетом влияния на этот процесс особенностей химической структуры и физико-химических свойств пестицидов. С целыо наиболее полной и объективной оценки перераспределения этой группы веществ были отобраны представители нескольких классов ядохимикатов: хлорорганические (ГХЦГ, 7-ГХЦГ, гептахлор, ДДБ), фосфороргани-ческне (карбофос, метафос, трихлор метафос, хлорофос), ртутьорганические (гранозан), дитиокар-баматы (поликарбацин, цинеб, карбатион), медьсодержащие (купрозан).
Установлено, что главным фактором, опреде-лящим эффективность адсорбции ядохимикатов поверхностным слоем, является их способность к растворению в воде: наиболее эффективно адсорбируются практически нерастворимые пестициды, присутствующие в растворе в форме тонкодисперсных твердых частиц. Например, концентрация ци-неба в адсорбционном слое, образованном азоля-том А, в 1,32-Ю3 превышает его содержание в объеме исследуемой воды. В то же время хорошо растворимый в воде карбатион создает в поверхностной пленке концентрацию до 0,349-103 ПДК, т. е. в 4 раза меньшую.
В ходе исследований изучали зависимость между химической структурой ядохимикатов, в частности между природой неполярных групп, представленных углеродными цепями и циклами, и эффективностью адсорбции. Установлено, что наиболее активно адсорбируются пестициды, имеющие в составе молекулы бензольное кольцо. Так, имеющий бензольное кольцо гептахлор на 60% эффективнее фиксируется поверхностной пленкой, чем не имеющий ароматического кольца, гранозан. Концентрация ДДБ, включающего 2 бензольных кольца, в поверхностной пленке азолята А 2,68Х X 103 ПДК, что почти в 2 раза выше, чем не имеющего ароматического цикла поликарбацина.
Применительно к особенностям химической структуры ядохимикатов изучали влияние изо-
700 -
5 Ю 15 Ю 25 ЗО
Рис. I. Влияние температурного режима воды на эффективность адсорбции ядохимикатов поверхностным слоем. По оси абсцисс — температура "(в °С): по оси ординат — кратность превышения ПДК. а — цикеб: б — гранозан: « — ГХЦГ.
мерии на адсорбционную способность. В частности, была проведена сравнительная оценка эффективности фиксации ГХЦГ и его у-изомера. Оказалось, что по сравнению с исходным препаратом у-изомер адсорбируется на 15—25% эффективнее.
В ходе исследований выяснено влияние температурного режима на особенности редистрибуции. С этой целью осуществлено наблюдение за эффективностью адсорбции ядохимикатов в модельных водоемах с температурой воды от 0 до 28 °С. Доказано, что с понижением температуры концентрация пестицидов в адсорбционном слое возрастает в 2,5—3 раза. Например, концентрация гранозана при общем уровне загрязнения 1 ПДК в поверхностной пленке составляет 0,2-103 ПДК при 20 °С, 0,306-103 при 10 °С и 0,542-103 ПДК при 0 °С (рис. 1).
Изучено влияние гомологии и структуры детергентов на процесс накопления пестицидов поверхностной пленкой. Установлено, что наиболее ад-сорбционно способными в отношении ядохимикатов являются анионоактивные препараты: в поверхностной пленке, создаваемой сульфонолом НП-1, цинеб присутствует в количестве 0,346X X 103 ПДК, в то время как неионогенный препарат ОП-7 фиксирует на своей поверхности цинеб в концентрации 0,171-103 ПДК.
Анализ влияния гомологических особенностей анионоактивных детергентов на их поверхностную активность в отношении ядохимикатов показал, что наличие 2 дополнительных углеродных атомов в структуре азолята А (С|4) по отношению к суль-фонолу НП-1 (Ск) в 4 раза увеличивает адсорбционную способность: концентрация гранозана, присутствующего в поверхностной пленке, образованной азолятом А, составляет 1,185-103 ПДК, в то время как в пленке, образованной сульфонолом НП-1, гранозан определяется лишь в концентрации, равной 0,381-103 ПДК.
Наличие дополнительных оксиэтиленовых групп в структуре неионогенных ПАВ придает им дополнительную адсорбционную способность: ОП-Ю, имеющий 10 оксиэтиленовых групп, концентрирует в поверхностной пленке поликарбацин в количестве 0,225-103 ПДК, в то время как имеющий 7 оксиэтиленовых групп ОП-7 адсорбирует поликарбацин почти в 1,5 раза менее эффективно.
Поскольку важнейшим лимитирующим признаком при оценке загрязнения водоемов ПАВ является пенообразование, было проведено экспериментальное изучение процессов накопления ядохимикатов газожидкостной фазой, т. е. пеной, образующейся на поверхности. Доказано, что слой динамической структированной пены, возвышающийся над поверхностью воды на 6 мм, отличается сравнительно высоким содержанием пестицидов. Например, содержание ДДБ в этом слое составляет 77,6 ПДК, гептахлора — 67,24 ПДК, метафо-са — 21,6 ПДК. Установлено, что концентрация пестицидов в газожидкостной фазе определяется особенностями гомологии и структуры детерген-
Рис. 2. Влияние толщины пленки керосина на поверхности воды на экстракционную способность в отношении ядохимикатов.
По оси абсцисс — толщина слоя керосина (в мкм); по оси ордиы г — кратность превышения ПДК. а — трнхлорметафос: О — клоророс; в — метафос.
тов. Наиболее активны в отношении ядохимикатов анионоактивные препараты. Например, содержание ГХЦГ в пене, образованной азолятом А, значительно выше, чем в пенном слое неионогенного препарата ОП-Ю.
Наличие дополнительных углеродных атомов и оксиэтиленовых групп сообщает детергентам дополнительную адсорбционную способность: пенный слой, образованный ОП-Ю, имеющий 3 дополнительные оксиэтиленовые группы, содержит купрозан в концентрации, равной 38,5 ПДК, и метафос в количестве 22,4 ПДК, в то время как в пенном слое, образованном ОП-7, купрозан определяется в концентрации 12,6 ПДК и метафос в концентрации 9,4 ПДК, т. е. значительно меньшей.
Учитывая, что современный процесс загрязнения водоемов носит комплексный характер, изучены особенности перераспределения пестицидов при совместном присутствии в воде детергентов ядохимикатов и нефтепродуктов (керосина). Установлено, что при совместном присутствии эти вещества образуют на поверхности воды так называемый флотокомплекс, характеризующийся чрезвычайно высоким содержанием ядохимикатов вследствие способности керосина экстрагировать их из воды. Экстракционную способность керосина в отношении пестицидов определяли при толщине пленки от 50 мкм до 1 мм. Оказалось, что эффективность экстракции увеличивается с уменьшением толщины пленки: например, метафос присутствует в керосиновой пленке толщиной 50 мкм в количестве 220 ПДК, а в пленке толщиной 1 мм его 50 ПДК (рис. 2).
В ходе исследовании исследованы особенности перераспределения минеральных удобрений (азотсодержащих веществ и фосфатов). Фиксацию азотсодержащих веществ в адсорбционном слое изучали с учетом особенностей химической структуры препаратов. Установлено, что наиболее активной формой фиксации азота являются нитрат-ионы (N0^). Например, содержание в поверхностной
пленке кальциевой, натриевой и аммиачной селитры составляет соответственно 0,866- 10я, 0,821 х X 103 и 0,924-103 ПДК, что почти в 3 раза превышает содержание сульфата и хлорида аммония (ЫН+). При оценке особенностей редистрибуции фосфатных удобрений установлено, что определяющим фактором их адсорбции поверхностной пленкой является растворимость: нерастворимые в воде преципитат и фосфоритная мука присутству ют в адсорбционном слое в концентрации в 3 раза большей, чем растворимый в воде суперфосфат.
Особенности перераспределения выявлены также в условиях совместного присутствия в воде детергентов, пестицидов и минеральных удобрений. Установлено, что при совместном присутствии эти вещества фиксируются поверхностной пленкой в 2—3 раза более активно, чем раздельно: концентрация карбамида возрастает в присутствии пестицида ГХЦГ с 0,542-10:' до 1,281-Ю3 ПДК при одновременном возрастании концентрации ГХЦГ с 0,289- Ю3 до 0,845- Ю3 ПДК. Доказано, что растворимые в воде пестициды в условиях комплексного загрязнения свою концентрацию в адсорбционном слое не изменяют: содержание сравнительно хорошо растворимого трихлорметафоса как отдельно, так и в составе флотокомплекса с натриевой селитрой практически не изменяется, так же как и содержание селитры.
Изучена адсорбционная способность орто-, мета-и параизомеров амннофенола (красители) и, в частности, взаимосвязь между степенью адсорбции, особенностями изомерии аминофенолов и гомологической структурой ПАВ. Установлено, что наиболее эффективно фиксируются поверхностной пленкой метааминофенолы: их концентрация в поверхностной пленке, образованной сульфоно-лом НП-1, составляет 0,286- Ю3 ПДК.
При оценке влияния гомологической структуры ПАВ на эффективность фиксации аминофенолов установлено, что азолят А с двумя дополнительными углеродными атомами обладает большей адсорбционной способностью по сравнению с суль-фонолом НП-1: парааминофенолы присутствуют в пленке, образованной азолятом А, в концентрации, равной 0,486- Ю3 ПДК, а в пленке, образованной сульфонолом НП-1 — 0,122-Ю3 ПДК. Наличие дополнительных оксиэтиленовых групп у неи-оногенных препаратов оказывает влияние на эффективность сорбции. Например, ОГ1-Ю с 10 ок-сиэтиленовыми группами обладает большей адсорбционной способностью по сравнению с ОП-7, имеющим только 7 оксиэтиленовых групп.
Экспериментальные исследования по изучению адсорбционной способности окислов тяжелых металлов (окиси свинца) проведены с учетом влияния особенностей гомологии и структуры детергентов на этот процесс. Установлено, что окись свинца, практически не растворимая в воде и присутствующая в растворе в форме тонкодисперсных
твердых частиц, активно фиксируется адсорбционным слоем: концентрация РЬО в пленке, образованной ОП-7, составляет 0,445-103 ПДК.
Процесс редистрибуции окиси свинца определяется также гомологической структурой ПАВ: наличие дополнительных углеродных атомов и ок-сиэтиленовых групп увеличивает адсорбционную способность детергентов.
Выводы. 1. В условиях комплексного загрязнения водных ресурсов особое значение приобретает качественно новая форма существования химических веществ в воде — перераспределение, обусловленное присутствием в воде поверхностно-активных соединений и состоящее в переходе химических загрязнителей из объема воды на ее поверхность с формированием поверхностной пленки микроскопической толщины, характеризующейся чрезвычайно высоким содержанием загрязнений практически всех видов, что представляет потенциальную угрозу для здоровья населения.
2. Основным фактором, определяющим степень перераспределения химических веществ в воде, является растворимость: по мере ее увеличения степень адсорбции загрязнителей поверхностным слоем уменьшается.
3. Редистрибуция химических загрязнителей определяется также особенностями гомологии и структуры детергентов, формирующих поверхностный слой: наиболее высокой адсорбционной способностью отличаются анионоактивные препараты. Наличие дополнительных углеродных атомов или оксиэтиленовых групп увеличивает адсорбционную способность детергентов.
Поступила 14.09.83
Summary. Absorption of the surface water layer with regard to chemical pollutants present in it (pesticides, mineral fertilizers, oil products, dyes, heavy metals oxides) was studied. Model studies have shown that the presence of surface-active substances in water creates conditions for chemical pollution distribution and transfer of chemicals from deeper water layers to the surface to form a surface film of microscopic thickness with very high levels of chemical pollutants of practically all types (103 MAC).
УДК 612.591.1.014.49.014.46:547.56
Л. М. Мелесова, В. К. Фадеева, Е. М. Вихрова
СОЧЕТАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ФЕНОЛА И ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА НА ОРГАНИЗМ
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Высокая температура среды — наиболее важный фактор, вызывающий физиологические сдвиги в организме. Поддержание температурного гомеоста-за определяет адаптивную перестройку в системе терморегуляции и других гомеостатнческих системах (гемодинамики, дыхания, водно-солевого обмена и др.). Однако оно может быть осложнено присутствием химических веществ в окружающей среде и может явиться одной из причин развития неспецифических заболеваний. Проблема сочетанного действия на организм повышенной температуры и химических соединений разработана недостаточно (Кустов В. В. и др., 1975; Тиунов Л. А., Кустов В. В., 1974, 1980).
Нами была предпринята попытка изучить влияние фенола на способность организма адаптироваться к повышенной температуре окружающей среды.
Задачами работы являлись установление особенностей терморегуляторных реакций, характеризующих формирование адаптации организма животных к высокой температуре среды при одновременном воздействии фенола, и изучение во взаимосвязи со специфическими терморегуляторными изменениями физиологических сдвигов неспецифического характера (некоторых показателей системы белой крови, углеводного обмена) на разных этапах адаптации к изучаемым воздействиям.
Исследования выполнены на 50 крысах-самцах с исходной массой !70±3,3 г. Животные были раз-
делены на 3 группы. Крыс 1-й группы (20 особей) на протяжении 2 мес ежедневно по 17 ч в день содержали в тепловой камере при 32 °С, а затем 7 ч подвергали воздействию фенолом в концентрации 9,4±1 мг/м3 в камере с управляемым микроклиматом (Плющев А. К., Мелесова Л. М., 1980) при 24—26 °С. Животных 2-й группы (20 особей) ежедневно по 17 ч подвергали тепловому (при 32 ЭС) воздействию с последующим 7-часовым содержанием в камере с управляемым микроклиматом при 24—26 °С. Крыс 3-й группы (10 особей) содержали в условиях вивария (температура 24— 26 °С). Эксперименты проведены в летний период.
Влияние фенола на формирование устойчивости организма к высокой температуре среды оценивали по изменению температуры «ядра» тела и общего газообмена в ответ на воздействие температурного перепада при резком переходе от 24—26 к 35 °С и выдерживании при последней температуре в течение I ч в разные сроки адаптации. При исследовании терморегуляторных реакций крыс помещали в индивидуальные клетки. Температуру в «ядре» тела (ободочной кишке на глубине 7 см) и потребление кислорода регистрировали одновременно. Температуру измеряли по методике прецизионной динамической термометрии (Бахили-на И. М., 1967), потребление кислорода — открытым методом с помощью газоанализатора «Спи-ролит».
