CC BY
3
В случае неконсервативного вещества при k = 1 сутки по формуле (И):
п = (0,3— /0,09+ 4-2,25-1,17- 10"а) =0,195.
Согласно рис. 4, при п=0,195, Л =0,82 и далее по формуле (12): (-£-) = 0,82-0,50 = 0,41 и 1иаие = 0,41-18 = 7,4 мг/л.
4 ' макс
По приведенной выше методике можно определить концентрации вещества на разных расстояниях х и построить график изменения вдоль реки максимальной концентрации консервативного (&=0) и неконсервативного загрязняющего реку вещества аналогично рис. 1, т. е. определить допускаемую загрузку водотока сточными водами, исходя из категории пользования им или потребления его.
ЛИТЕРАТУРА
Черкинский С. Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. М., 1951. —Родзиллер И. Д. К вопросу о расчете смешения сточных вод в реках. М., 1954. — Караушев А. В. Труды НИИ. Гидрология суши. Серия 4. Л., 1946 в. 30.— А й т с а м А. М., В е л ь н е р X. А., П а а л ь Л. Л. Об инженерном расчете допустимых нагрузок загрязнения водотоков. Материалы по вопросам самоочищения водоемов и смешения сточных вод. Таллин, 1965. — А й т с а м А. М., Вельнер X. А., П а-а л ь Л. Л. О расчете продольного смешения вещества загрязнения в водотоках. Таллин, 1967. — Вельнер X. А., П а а л ь Л. Л., Р о х у с а а р Л. Л. К вопросу экспериментального исследования коэффициента продольной диффузии на малых реках. Таллин, 1967.
Поступила 3/11 1968 г.
CALCULATION OF CHANGES IN CONCENTRATIONS OF SUBSTANCES CONTAMINATING RIVERS
A. M. Aitsam, Kh. A. Velner, L. L. Paal
On the basis of a semiempiric theory of turbulent diffusion the authors suggest simple and sufficienty exact mathematical relations for calculating concentrations of substances contaminating the current. For convenience these relations are given in the form of nomograms. Besides, the paper contains certain examples of determining concentrations of contaminations in rivers on the discharge of different kinds and amounts of sewage. The calculation formulae are given for both stationary and nonstationary discharge of sewage.
УДК 616.24-003.662-092:541.183.25-
СРАВНИТЕЛЬНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ БЕЛКОВ НА ПОВЕРХНОСТИ1КВАРЦЕВОЙ ПЫЛИ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ РАЗЛИЧНЫМИ СИЛАНАМИ
Г. В. Аронова, Б. Т. Величковский, М. А. Булатов
Институт гигиены труда и профзаболеваний и Институт химии УФАН СССР, Свердловск
До настоящего времени не выяснены причины особой фиброгенности кремнезема. За последние годы в литературе все больше утверждается мнение о том, что фиброгенность кремнезема обусловлена свойствами его поверхности (Б. Т. Величковский и Б. А. Кацнельсон; Marasas и Harington Marasas; Boose и Klosterkotter).
Проводимые нами эксперименты направлены на проверку этой гипотезы.
Модифицируя поверхность кварца различными органохлорсиланами в разнообразных условиях, мы получили образцы кварца с поверхностью, на которой активные силанольные группы [БЦОН)] были замещены в разной степени кремнийорганическими радикалами. Все модифицированные образцы имели резко сниженную фиброгенность по сравнению с немодифи-цированным кварцем и по воздействию на организм могли быть отнесены к так называемой инертной пыли. В настоящем сообщении излагаются результаты изучения влияния модифицирования поверхности кварца на изменение его адсорбционных свойств, в частности на адсорбцию белка.
В эксперименте использованы 2 группы кварцевой пыли. 1-я группа состояла из 4 образцов ее с удельной поверхностью 2 м2/г, причем 3 из них обработаны триметилхлорси-ланом, а 4-й был контрольным. Удельная поверхность образцов 2-й группы равнялась 0,5 лР/г. Пыль этой группы была обработана различными органохлорсиланами (триметил-хлорсиланом, диметилдихлорсиланом, метилтрихлорсиланом), а один образец также был контрольным. Обработка кварца метилхлорсиланами, согласно результатам, полученным А. В. Киселевым и его сотрудниками (1960, 1962), приводит к замещению водорода гидро-ксилов на поверхности кремнезема метилсилильными группами, т. е. к стойкому химическому из>1енению силанольных групп. Простым и наглядным показателем изменения свойств поверхности служила появившаяся гидрофобность образцов (несмачиваемость в водных растворах). Степень замещения силанольных групп рассчитывалась по содержанию в образцах углерода (И. Ю. Бабкин '). Расчеты показали различную степень модификации поверхности образцов. Большинство из них имело мономолекулярное покрытие в пределах 52—81% поверхности. Для 2 образцов степень замещения оказалась равной 199 и 192% , что позволяет предполагать образование на поверхности пылинок более толстого покрытия, чем мономолекулярный слой из хемосорбированного полиорганосилоксана.
Процент замещения поверхности каждого из образцов 1-й группы приблизительно совпадал с таковым у одного из образцов 2-й группы (табл. 1).
Таблица 1
Распределение испытуемых образцов кварца по степени модифицирования
их поверхности
1-я группа
исследованный образец удельная поверхность (в мЧг) модифицированный силан % замещения поверхности исследованный образец удельная поверхность (ш мЧг) модифицированный силан % замещения поверхности
Кварц № 1 2 __ _ Кварц № 5 0,5 _ _
» № 2 2 Триме: илхлор- 52 » № 6 0,5 Тримет илхлор- 58
силан силан
» № 3 2 » 74 » № 7 0,5 Метилтрихлор- 81
силан
» № 4 2 » 199 » № 8 0,5 Диметилди- 192
хлорсилан
2-я группа
Кроме того, в эксперименте использовано еще 2 образца кварца с удельной поверхностью 0,5 ж2/г и степенью модифицирования на 30 и 100% . В отличие от описанных выше гидрофобных пылей эти последние обладали гидрофильными свойствами (смачиваемость в водных растворах), что достигалось модификацией поверхности метил-'у-гидрокси пропил-■силильными группами.
Эксперимент по адсорбции белка состоял из 2 серий опытов. В I серии в пенициллино-вые пузырьки с 5 мл человеческой сыворотки помещалось 100 мг испытуемого порошка, взвесь встряхивалась в течение 2 часов и помещалась в термостат при 37°. Через 24 часа взвесь центрифугировали при 3000 об/мин и в осветленной части определяли содержание белка 2 параллельными методами: по показателю преломления и колориметрически по биуретовой реакции. Показатель преломления исследовался на рефрактометре Пейса, колориметрирование проводилось на приборе ФЭК-М с зеленым светофильтром. Одновременно изучалось содержание белка в исходной сыворотке. Величина адсорбции устанавливалась по разности содержания белка в исходной сыворотке и центрифугате.
1 Кандидатская диссертация. М., 1963.
Во II серии опытов условия адсорбции были несколько изменены. В пенициллино-вые флакончики наливалось по 2 мл сыворотки и прибавлялось 200 мг испытуемого порошка. После 2-часового встряхивания флакончики помещались в холодильник на 24 часа. Дальнейшая обработка проводилась так же, как в I серии опытов.
Результаты, полученные при тех и других условиях адсорбции белков на пыль, совпадают; это означает, что изменение условий адсорбции не влияет на ее величину.
По абсолютным величинам адсорбированного белка группы пыли с разными удельными поверхностями различаются между собой (табл. 2). На более мелком исходном кварце количество адсорбированного белка в 2 раза больше, чем на исходном кварце, удельная поверхность которого меньше в 4 раза (соответственно 8,3 и 4,2 мг на 100 мг пыли). Подобную зависимость мы отметили и при изучении адсорбции бензола на тех же образцах (22,5 и 10 мг на 1000 мг пыли). Однозначность результатов при параллельном изучении адсорбции белка и бензола на исходных образцах кварца
Таблица 2
Зависимость величины адсорбции от характера и степени модифицирования поверхности кварцевой пыли
Исследованный образец Удельная поверхность Св мг/г) Модифицированная группа замещения сила-нольных групп Количество определений Количество адсорбированного белка (в мг на 100 мг пыли.) Количество адсорбированного бензола (в мг на 1 ООО мг пыли)
Кварц № 1 2 _ 6 8,3 22,5
» № 2 2 | ЭЦСН,), 52 4 6,6 —
» № 3 2 74 5 5,5 _
» № 4 2 / 199 6 4,5 _
» № 5 0,5 — — 3 4.2 10,0
» № 6 0,5 (СН,), 58 7 3,7 _
» Л"! 7 0,5 Б! (ОН; СН, 81 5 5,6 _
» № 8 0,5 (СН,), 192 5 0,8 —
» № 9 0,5 30 7 4,5 _
» Л» 1 0 0,5 1 хСН,СН,СН,ОН 100 8 4,1 —
подтверждает правильность методических приемов, использованных в наших исследованиях. В группе пыли с удельной поверхностью 2 м*/г наибольшее количество белка адсорбировалось на исходном кварце (8,3), наименьшее — на кварце, модифицированном на 199% (4,5), несколько больше белка (5,5) адсорбировалось на кварце с поверхностью, модифицированной на 74%, и еще больше (6,6) — модифицированной на 52%. Таким образом, видна корреляция между количеством адсорбированного белка и степенью химического замещения активной поверхности: чем больше модифицирована поверхность, тем меньше адсорбция.
Что касается пыли с более крупными частицами (2-я группа), то наименьшее количество белка (0,8) также адсорбировалось на том образце, степень модификации которого была наибольшей (192%). Самое большое количество белка, даже больше, чем на исходном кварце, адсорбировалось на образце, модифицированном на 81%; меньше адсорбировалось белка на исходном кварце и еще меньше — на кварце с поверхностью, замещенной на 58%. Корреляция между количеством адсорбированного белка и степенью химического замещения активной поверхности нарушается образцом, модифицированным метилтрихлорсиланом. Факт увеличенного количества адсорбированного белка может стать понятным после изучения хода реакции модифицирования кварца используемыми хлорсиланами. При обработке метилтрихлорсиланом ввиду его полифункциональности в результате
2 Гигиена и санитария, № 11
17
последующего гидролиза атмосферной влагой возможно образование на поверхности кремнезема, помимо метильных групп, адсорбдионно способных гидроксилов по схеме:
¡ОН__(
+
а / >сн
. Л
Зь-О-Би
Таким образом, количество гидроксилов на поверхности не только не уменьшается, но при некоторых условиях может по сравнению с исходным кварцем даже увеличиться. Скорее всего количество адсорбированного белка на образце, модифицированном этим силаном, находится в прямой зависимости от количества образовавшихся гидроксилов.
В той же группе образцов наименьшее количество белка адсорбировалось на кварце, модифицированном диметилдихлорсиланом, который также способен к гидролизу с образованием функциональных гидроксилов. Однако в условиях модифицирования данного образца гидроксилы могут отщепитья с выделением воды по схеме:
Судя по малому количеству адсорбированного белка, в данном случае отмечалось удаление гидроксилов.
Все прочие образцы в обеих группах пыли были обработаны триметил-хлорсиланом, в процессе модификации которым на поверхности ее не могут образовываться дополнительные гидроксильные группы. Поэтому наблюдается отчетливая корреляция между величиной адсорбции белка и количеством свободных гидроксилов, оставшихся на поверхности.
Наши предположения подтверждаются данными, полученными при изучении образцов с гидрофильной поверхностью, модифицированных, как уже указывалось, метил-у-гидроксипропилсиланом. Гидрофильность поверхности этой пыли зависит от привитых органических радикалов, несущих на своих концах гидроксильные группы. Практически после модифицирования количество гидроксилов на их поверхности остается неизменным. Интересно, что белка на этой пыли было столько же, сколько и адсорбированного белка на исходном кварце с той же удельной поверхностью.
В заключение следует указать, что величина адсорбции белка зависит от количества гидроксилов на поверхности кварца, с одной стороны, и не зависит от характера связи гидроксильных групп с атомом кремния в кристаллической решетке — с другой. Однако нужно учесть, что гидроксилы, являющиеся функциональными группами привитых органических радикалов, и гидроксилы, непосредственно связанные с атомом кремния в кристаллической решетке, по реакционной способности, безусловно, неравнозначны. Различие в химической природе гидроксилов сказывается, по-видимому, не на количестве адсорбированного белка, а на прочности возникающей связи, чем и может быть обусловлено специфическое денатурирующее действие кварцевой пыли на адсорбированные белки. Однако для доказательства этого необходимы исследования с использованием такой методики, которая позволит охарактеризовать не только количество адсорбированного белка, но и степень его денатурации.
Выводы
1. Различные силаны обладают неодинаковым механизмом химического модифицирования поверхности кремнезема.
2. Применяя разные силаны и меняя условия модифицирования поверхности, можно не только замещать различное количество сила-нольных групп, но и менять характер модифицирующего покрытия.
3. Величина адсорбции белков на кварцевой пыли зависит как от степени замещения силанольных групп, так и от характера привитых к поверхности радикалов.
4. Количество адсорбированного на кварцевой пыли белка тем больше, чем больше на ее поверхности гидроксильных групп, независимо от того, связаны ли последние с атомом кремния в кристаллической решетке или они входят в состав привитого силана.
5. Зависимость величины адсорбированного белка на поверхности кремнезема от количественных и качественных особенностей химического модифицирования поверхности делает данный метод удобным для изучения роли хемосорбции белков на поверхности пыли в механизме развития силикоза.
ЛИТЕРАТУРА
Величковский Б. Т., Кацнельсон Б. А. Этиология и патогенез силикоза. М., 1964. — Киселев А. В. Там же, 1962, № 2, с. 185. — Boose С., К I о-sterkotter W., R о b о с k К., Med. Lavoro, 1965, v. 56, p. 462. — MarasasL. W., Harington J. S., Nature, 1960, v. 188, p. 1173. — M а г a s a s L. W., Ibid., 1961, v. 192, p. 872.
Поступила 12/V 1967 г.
COMPARATIVE EXPERIMENTAL STUDY OF PROTEIN ADSORPTION ON THE SURFACE OF QUARTZ DUST MODIFIED WITH DIFFERENT SILANES
G. V. Aronova, В. T. Velichkovsky, M. A. Bulatov
A study of the extent of protein adsorption on quartz dust with a modified surface showed the quantity of adsorbed protein to depend on the extent of replacement of silanol surface groups and the type of radicals attached to the surface. The amount of protein adsorbed is directly proportional to the quantity of hydroxyl groups on the surface of quartz dust and does not depend on the type of their connection with silicon atoms in the crystal grate. The method of chemical modification of the quartz surface is convenient for investigating the role of protein chemosorption on the surface of dust in the mechanism of silicosis development.
УДК 813.644:612.18 +612.18-06:613.647
РЕГИОНАРНЫЕ СОСУДИСТЫЕ РЕАКЦИИ ПРИ РАЗДЕЛЬНОМ И СОВМЕСТНОМ ДЕЙСТВИИ ВИБРАЦИИ И ШУМА
Канд. мед. наук Н. М. Паранько
Криворожский научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний
В производственных условиях и, в частности, в горнорудной промышленности на рабочего одновременно действуют вибрация и шум. По мнению некоторых авторов, шум, являясь сильным раздражителем центральной нервной системы, способствует более быстрому развитию вибрационной болезни (Е. Ц. Андреева-Галанина, Э. А. Дрогичина и Н. Б. Метлина,
2* 19
