CC BY
11
УДК в14.777:«15.778.533
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ГИГИЕНИЧЕСКАЯ И САНИТАРНО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗОМЕРОВ НИТРОХЛОРБЕНЗОЛА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ ИХ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
С. Г. Давыдова
Институт общей и коммунальной гигиены АМН СССР им. А. Н. Сысина и кафедра коммунальной гигиены I Московского медицинского института
Нитрохлорбензолы (НХБ) встречаются в виде орто-, мета- и пара-изомеров с соответствующим размещением галогена во 2, 3 и 4-м положении. В чистом виде каждый из изомеров представляет собой кристаллическое вещество. В производстве применяют смесь орто- и пара-изомеров — эвтектику. Изомеры НХБ широко используют при приготовлении синтетических материалов, красителей, фармакологических препаратов. В некоторых технологических процессах возможно попадание их в сточные воды в концентрации до 1500 мг/л.
Существующая сейчас предельно допустимая концентрация НХБ утверждена в соответствии с экспериментальными данными, полученными Л. Н. Гурфейн и 3. К. Павловой, которые проводили свои исследования с пара-НХБ. Ввиду того что в некоторых технологических процессах могут использоваться все 3 изомера вместе и нередко в разных сочетаниях, нам представлялось целесообразным в научном и практическом отношении провести исследования для сравнительной гигиенической и санитарно-токсикологической характеристики изомеров НХБ и обоснования предельно допустимых концентраций каждого из них. Эти работы мы проводили в соответствии с методической схемой, принятой в современных гигиенических исследованиях (С. Н. Черкинский). Установлено, что изомеры НХБ оказывают неблагоприятное влияние на органолептические свойства воды, придавая ей характерный запах горького миндаля. Статистические параметры пороговых концентраций изучаемых веществ по влиянию их на запах воды приведены в таблице. Как видно, наиболее вы-
Статистические параметры пороговых концентраций орто-, мета- и пара-НХБ по влиянию на запах воды
раженным было воздействие пара-НХБ. П-ривкус веществ в пороговых концентрациях имел вяжущий характер, а сами эти концентрации находились на уровнях, близких к пороговым по влиянию НХБ на запах воды. Все это позволило в целях гигиенической надежно-ти ориентироваться исключительно на порог ощущения, соответствующий интенсивности запаха в 1 балл. Ввиду того что в настоящее время нет аналитических методов раздельного определения изомеров НХБ, пороговой концентрацией их по органолептическому признаку вредности следует принять наименьшую из установленных концентраций — 0,02 мг/л.
Результаты изучения устойчивости веществ в воде по их запаху и привкусу позволяют отнести НХБ к тем, которые обладают выраженной стабильностью в водной среде.
Орто-НХБ Мета-НХБ Пара-НХБ
Статистичес-
кие параметры 1 балл 2 балла 1 балл 2 балла 1 балл 2 балла
п 51 45 35 46 41 36
М 0,35 0,45 0,09 0,18 0,03 0,06
±т 0,004 0,004 0,003 0,002 0,006 0,002
М—Ш 0,26 0,36 0,03 0,06 0,018 0,03
На следующем этапе экспериментов мы изучали влияние веществ на процессы самоочищения водоемов. Наблюдения за процессами, влияющими на санитарный режим водоемов, показали, что изомеры НХБ в концентрациях, превышающих в 10 раз пороговые по влиянию на органолептические свойства воды, не оказывают воздействия на динамику БПК и процессы минерализации органических веществ.
Для установления верхних параметров токсичности изомеров НХБ при пероральном их введении в организм были использованы разные виды лабораторных животных: белые мыши, белые крысы и кролики. Как показали исследования, токсичность изучавшихся изомеров выражена примерно в одинаковой степени как в сравнительном плане, гак и у различных видов животных.
Для выявления кумулятивных свойств изомеров НХБ были поставлены опыты на белых крысах. Животным в течение 20 дней скармливали орто-, мета- и пара-изомеры НХБ в дозах 70, 60 и 110 мг/кг, что составляло '/б соответствующих Ь05о. В группе крыс, получавших пара-НХБ, погибло 7 из 20 животных, в группе крыс, получавших мета-НХБ, — 4 из 20 животных. Все животные, получавшие орто-НХБ, остались живы, хотя суммарно им было введено по 5 ЬО50.
Таким образом, наиболее выраженная способность к кумуляции обнаружена при испытании пара-изомера, менее выраженные кумулятивные свойства были у мета-изомера. В то же время орто-НХБ, по данным опытов, можно отнести к веществам, не обладающим выраженными кумулятивными свойствами. Все это позволило нам перейти к хроническому санитарно-токсикологическому эксперименту, проводившемуся в 2 сериях.
В I серии опытов, поставленной на 42 белых крысах, было изучено действие всех изомеров НХБ. Тесты мы выбирали с учетом литературных данных и собственных результатов исследований, характеризующих НХБ как вещества, влияющие на функции системы кроветворения, центральной нервной системы и паренхиматозных органов. Наивысшая доза каждого из изомеров была принята равной 5 мг/кг или меньшая доза орто-, мета- и пара-изомеров составляла соответственно 0,025, 0,005 и 0,0025 мг/кг, что в пересчете на миллиграммы в 1 л было эквивалентно концентрациям их в воде примерно на уровне пороговых по влиянию на запах воды.
Наиболее выраженные изменения в условиях хронической интоксикации веществами обнаружены в картине периферической крови. Прежде всего (уже с 1-го месяца опытов) повысилось содержание мет-гемоглобина в крови подопытных животных, получавших пара- и мета-изомеры. Орто-изомер оказал влияние на уровень метгемоглобина только в последние месяцы опыта, причем в менее выраженной степени (рис. 1). В содержании гемоглобина также были обнаружены изменения. Так, ко 2-му месяцу эксперимента у крыс, получавших пара- и мета-изомеры, количество гемоглобина уменьшилось по сравнению с
г%
-Л-1-!_I_I_I_I I
Ф I П Ш [7 V Ш Ш Месяцы
Рис. 1. Динамика содержания метгемоглобина в крови белых крыс (хронический эксперимент).
I — мета-НХБ (5 мг/кг)-, г—мета-НХБ (0,005 мг/кг)-, 3 — орто-НХБ (5 мг/кг)-, 4 — орто-НХБ (0,025 мг/кг); 5—пара-НХБ (5 мг/кг)-, 6 — пара-НХБ (0,0025 мг/кг)-, 7 — контроль.
фоновыми данными с 12,3±0,55 до 10,7±0,37 г%. Действие орто-изо-мера также оказалось менее выраженным.
Изменения уровня метгемоглобина и гемоглобина в крови сопровождались повышением содержания ретикулоцитов и телец Гейнца в эритроцитах. Так, в крови крыс, получавших пара-НХБ, обнаружено до 113%о ретикулоцитов и 242%0 телец Гейнца. Несколько менее выраженные изменения по этим показателям отмечены в группе крыс, получавших мета-НХБ. У животных, которым вводили орто-НХБ, содержание ретикулоцитов повысилось до 78%о и телец Гейнца до 47% о при наличии у контрольных крыс в среднем около 35%о ретикулоцитов и полном отсутствии в крови телец Гейнца.
Как видно, изменения в красной крови под влиянием изомеров НХБ свидетельствуют о появлении у подопытных животных гемолитической анемии с явлениями раздражения кроветворной системы. Наиболее заметное влияние наблюдалось при изучении токсических свойств пара-изомера; наименьшее действие на состояние периферической крови оказал орто-изомер.
При изучении функционального состояния печени в группах крыс, получавших изомеры НХБ в дозе 5 мг/кг, обнаружены изменения в активности щелочной фосфатазы. В крови крыс, которым вводили пара-НХБ, она повышалась до 3,9±0,36 ед. при фоновой величине 2,07±0,28 ед.; отмечено также повышение уровня билирубина в моче. У животных, которым давали мета- и орто-изомеры, изменения этих показателей были менее существенны.
Для оценки влияния НХБ на функцию центральной нервной системы мы использовали метод условных рефлексов. Условнорефлекторную деятельность белых крыс изучали по скорости образования условных рефлексов под действием НХБ (С. Н. Черкинский с соавторами). Для оценки состояния условнорефлекторной деятельности животных учитывали скорость появления и упрочения рефлексов, латентный период, величину и частоту соответствующих условных реакций. Только у белых крыс, которым вводили изомеры в наивысшей дозе 5 мг/кг, обнаружено некоторое замедление закрепления положительной условной реакции и замедление выработки дифференцировочной реакции. Диф-ференцировочную реакцию не удалось выработать у 1 из крыс, получавших пара-изомер, у 2 крыс, получавших мета-изомер, и у 2 крыс, получавших орто-изомер.
Следовательно, дозу изомеров НХБ в 5 мг/кг можно рассматривать как безусловно действующую в санитарно-токсикологическом эксперименте, причем степень найденных изменений при действии пара-изомера наиболее выражена по всем изучавшимся нами показателям.
У белых крыс, получавших изомеры в меньших дозах (орто-НХБ в дозе 0,25 мг/кг, мета-НХБ в дозе 0,005 мг/кг и пара-НХБ в дозе 0,0025 мг/кг), ни по одному из испытанных тестов каких-либо изменений обнаружить не удалось; в условиях рассматриваемой нами постановки опыта эти дозы могут рассматриваться как недействующие.
Во II серии хронического эксперимента мы подвергали 24 кроликов действию только пара-НХБ как одного из наиболее кумулятивных среди изучавшихся нами изомеров. В опыте использовали дозы 0,5, 0,05 и 0,005 мг/кг, занимавшие промежуточное положение между наибольшей и наименьшей концентрациями изомеров, испытанными в I серии опытов. Каждую дозу испытывали на 6 кроликах в течение б месяцев. Изучали главным образом влияние пара-НХБ на иммунологическую реактивность организма, причем стремились оценить чувствительность 2 тестов, используемых в настоящее время: определение фагоцитарной активности лейкоцитов и титра агглютининов в сыворотке крови у предварительно иммунизированных животных. Наряду с этими тестами, исходя из токсикодинамики НХБ, мы исследовали влияние вещества
на морфологический состав крови с подсчетом лейкоцитарной формулы, содержание белковых фракций и БН-групп в сыворотке крови.
Для изучения влияния НХБ на выработку антител проведена троекратная иммунизация подопытных животных убитой брюшнотифозной культурой. При 1-й иммунизации вводили внутривенно 0,5 мл вакцины, содержащей 1,5 млрд. микробных тел в 1 мл, при 2-й и 3-й — 0,8 мл вакцины. Каждую повторную иммунизацию проводили с интервалом в 7 дней. Между отдельными инъекциями вакцины устанавливали сроки, в течение которых титр агглютининов падал до исходного уровня.
Предварительно до затравки животных пара-НХБ был отработан исходный фон подъема и снижения титра агглютининов у иммунизированных животных. После того как произошло снижение титра до 0
/iedes7u на&/гюдений
Рис. 2. Изменение титра агглютининов в сыворотке крови кроликов, получавших пара-НХБ в хроническом эксперименте.
/ — контроль; 2 — доза пара-НХБ 0,005 мг/кг-, 3—доза пара-НХБ 0,05 мг/кг-, 4 — доза пара-НХБ 0,5 мг/кг.
(17-я неделя от начала опыта), спустя неделю была начата затравка животных. На фоне затравки иммунизация проведена повторно.
Результаты исследования представлены на рис. 2. Как видно из рис. 2, динамика титров агглютининов у всех групп животных, включая и контрольных, до 30-й недели не имела различий в подъеме и падении. Однако с 30-й недели опыта у групп кроликов, получавших пара-НХБ в дозах 0,05 и 0,005 мг/кг, и у контрольных животных титр агглютининов продолжал снижаться и на 35-й неделе достиг исходного уровня. В то же время у группы кроликов, которым вводили пара-НХБ в наибольшей дозе (0,5 мг/кг), падение титра агглютининов задерживалось и высокое стояние титра продолжалось в течение последующих 5 недель.
Таким образом, у группы животных, получавших наибольшую из испытанных доз (0,5 мг/кг), только в конце опыта (на 5-м месяце) отмечены изменения, выражавшиеся в нерезкой задержке снижения титра агглютининов. Дозы пара-НХБ 0,05 и 0,005 мг/кг не оказали влияния на выработку антител у подопытных животных.
При изучении фагоцитарной активности лейкоцитов крови отмечено, что уже через месяц после начала опыта фагоцитарный индекс увеличился с 18 до 23. Однако с 4-го месяца затравки стал происходить об-
ратный процесс, и к концу эксперимента фагоцитарный индекс снизился до 14. При этом фагоцитарный индекс снижался за счет уменьшения числа фагоцитарных клеток, а не изменения их активности.
Оценивая результаты исследований иммунологической реактивности организма по 2 тестам, следует признать, что тест на фагоцитарную активность лейкоцитов крови обусловил более ранние изменения в процессе интоксикации животных изучавшимися изомерами НХБ.
При изучении влияния пара-изомера НХБ в дозах 0,5 мг/кг отмечено также увеличение содержания эритроцитов в крови подопытных животных, изменение лейкоцитарного профиля белой крови и повышение содержания Н-групп в сыворотке крови. По тестам — содержание гемоглобина и лейкоцитов в крови и соотношение белковых фракций в сыворотке крови — изменений не обнаружено.
В группах животных, получавших пара-НХБ в меньших дозах (0,05 и 0,005 мг/кг), ни по одному из использованных в опыте методов исследования не удалось выявить сколько-нибудь значительных изменений. Стало быть, можно считать эти дозы не действующими на организм теплокровных животных.
Обобщая результаты, полученные нами в опытах с наиболее токсичным (вследствие большей способности к кумуляции) пара-изомером НХБ, необходимо отметить, что недействующая доза его (0,05 мг/кг или 1 мг/л) находится на более высоком уровне, чем пороговая по орга-нолептическому признаку вредности (0,02 мг/л). Таким образом, есть все основания предполагать, что для остальных изомеров, обладающих менее выраженными кумулятивными свойствами, пороговая концентрация по органолептическому признаку вредности (0,02 мг/л) будет тем более безопасней в санитарно-токсикологическом отношении. В качестве пороговой следует считать концентрацию их на уровне 0,02 мг/л.
ЛИТЕРАТУРА
Черкинский С. Н. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1949, в. 1, с. 52. — Черкинский С. Н., Туга-ринова В. Н., Миклашевский В. Е. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1965, в. 7, с. 280.
Поступила 28/1 1967 г.
COMPARATIVE HYGIENIC AND SANITARY TOXICOLOGIC FEATURES OF NITRO-CHLORBENZOL ISOMERS FOR DETERMINATION OF THEIR HYGIENIC STANDARD LEVELS IN WATER BODIES
S. G. Davydova
The author studied the action of nitrochlorbenzol isomers on the organoleptic properties of water, the sanitary regime of water bodies and the warm-blooded animals under conditions of both acute and chronic poisoning tests. As there are no analytic methods of determining separately the nitrochlorbenzol isomers which are present jointly in the water bodies, the threshold value of their noxions effect on the organoleptic properties of water is the minimal concentration and comprises 0.02 mg/1. All the isomers at a concentration within 5 mg/1 have no effect on the sanitary regime of water bodies. In a chronic test performed over animals, the most cumulative nitrochlorbenzol para-isomer at a concentration of 0.05 mg/kg (1.0 mg/1) proved to be inefficient in sanitary toxicologic aspect. On the basis of the investigation findings the author suggests the maximum permissible concentration of nitrochlorbenzol isomers to be determined by its effect on the organoleptic properties and to be set at a level of 0.03 mg/1.
