CC BY
2
торыс описывают свойства молекулы на ядерно-электронном уровне.
3. Квантово-химнческие показатели (за исключением Хдои) также в большинстве случаев имеют достоверную корреляционную связь с показателями опасности. Наиболее высокие и достоверные связи установлены для Ытах, Хакц и И.
4. Квантово-химические свойства производных бромбензола теснее всего связаны с показателями опасности при внутрибрюшинном введении крысам.
Литература
1. Беленький М. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л., 1963.
2. Вилькович В. А., Цетлин В. М. — В кн.: Гигиена применения, токсикология пестицидов и клиника отравлений. Киев, 1969, вып. 7, с. 189.
3. Егорова 11. А. — Гиг. и сан., 1980, № 11, с. 82—84.
4. Заугольников С. Д, Кочанов М. М., Лойт А. О.. Став-чанский И. И. — Там же, 1974, № 5, с. 81—85.
5. Красовицкая М. Л., Бездворный В. Н., Айнбин-дер И. Е. — Там же, 1979, № 12, с. 19—22.
6. Красовский Г. Н., Егорова Н. А., Жолдакова 3. И. — Там же, № 6, с. 7—10.
7. Красовский Г. Н., Жолдакова 3. И., Егорова И. А. — В кн.: Проблема пороговости в токсикологии. М., 1979, с. 27-50.
8. Методические указания по установлению ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. М„ 1982.
9. Новиков С. М. — Гиг. и сан., 1980, № 10, с. 16—19.
10. Румянцев Г. И., Новиков С. М. — Там же, 1979, № Ю, с. 7—12.
11. Саноцкий И. В., Уланова И. Г1. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений. М., 1975.
12. Уланова И. П. Зависимость биологического действия от химической структуры разных классов галоидсодер-жащих углеводородов. (К проблеме оценки опасности промышленных ядов.) Автореф. дис. докт. мгд. наук. М„ 1971.
13. Hansh С., Leo A. G. Substitution Constants for correlation Analisis in Chemistry and Biology. New York, 1979,
14. Martin J. C. — G. med. Chem., 1981, vol. 24, p. 221— 238.
Поступила 19.08.85
Summary. The hazards of bromine and chlorine derivatives of benzene were shown to be determined by the compound reactivity which, in its turn, depends on the electron-nuclear molecular structure. The obtained correlational equations make it possible to assess the hazards of halogen aromatic compounds prior to their industrial application, with the view of producing chemicals of minimum toxicity.
УДК 613.632.4:621.791
Л. Н. Горбань, В. А. Прилипко, В. Г. Войткевич, Е. Е. Федорина
СТРОЕНИЕ ЧАСТИЦ СВАРОЧНОГО АЭРОЗОЛЯ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
Киевский НИИ гигиены труда и профзаболеваний
Сварочные аэрозоли (СА) как профессиональная вредность изучаются достаточно давно, однако до настоящего времени не решены многие вопросы о зависимости их биологической агрессивности от основных физико-химических свойств. К последним можно отнести дисперсность частиц твердой составляющей СА (ТССА), их морфологическое строение и структурный состав поверхностных слоев, растворимость отдельных соединений.
Многочисленность этих биологически значимых параметров в ряде случаев не позволяет получить удовлетворительной корреляции между такими общепринятыми в гигиенической практике критериями потенциальной опасности вредных веществ, как химический состав, с одной стороны, и токсичность, с другой. В частности, достаточно существенными могут быть различия в природе соединений одного и того же элемента, выделяющегося в ТССА, что связано с неодинаковыми условиями конденсации перенасыщенных в зоне дуги ларов элементов и соединений, входящих в состав электродного металла, электродных покрытий, наполнителей порошковых проволок и т. д. Например, с помощью спектроскопических методов исследова-
ний показано присутствие в составе ТССА марганца (от 2 до 30 масс.%), а также его различных соединений — шпинелей, простых и сложных окислов, силикатов и др. [1,2, 4, 5].
Методом электронной дифракции установлено, что частицы различных размеров, присутствующие в аэрозоле, отличаются друг от друга по составу и структуре. Было показано, что частицы ТССА, образующиеся при сварке низксуглеро-дистой стали электродом рутилового типа и имеющие размеры 0,1—0,4 мкм, состоят из маг-неита и шпинели (Ре, Мп)-0Ре203, а более мелкие (0,01—0,02 мкм)—из кристаллов сложного силиката вида К — Ыа — Мп — 81 — О [3]. Хром может присутствовать в ТССА в соединениях с различной валентностью (Сг+3, Сг+6 и др.) и растворимостью, что оказывает существенное влияние не только на их токсичность, но и на способность вызывать генетические повреждения в клетках, опухолевый рост [8—10].
Все изложенное указывает на сложность оценки и прогнозирования биологического действия СА и их гигиенического нормирования, так как общепринятыми критериями для суждения о потенциальной опасности ТССА, как и других сложных многокомпонентных веществ, необходи-
мо учитывать процентное содержание в них ведущего токсического элемента или соединения. Поэтому при установлении допустимых уровней содержания СА в воздухе рабочей зоны наиболее часто ориентируются на возможные вредные эффекты. Дальнейшее совершенствование методологии гигиенического регламентирования СА, по нашему мнению, связано с углубленным изучением связей их биологической агрессивности и физико-химических свойств, группировкой СА по классам и установлением для них групповых
пдк.
В настоящей работе проведена сравнительная оценка влияния на организм наиболее типичных представителей марганец-, хром- и никельсодер-жащих СА с учетом их структурного состава. В качестве объектов исследований использованы ТССА, образующиеся при механизированной сварке в защитной среде СОг средне- и высоколегированных сталей аустенитными проволоками, содержащими (в %):хромдо 22, никель до7, марганец до 1,5 (№1) и хром до 20, никель до 9, марганец до 7 (№ 2).
Элементный состав ТССА исследован методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Для идентификации химических соединений, входящих в состав ТССА, использован метод инфракрасной спектрометрии (ИК-спектрометрии). Исследования выполнены на ИК-спектрометре модели иИ-20 по двухлучевой схеме в Институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. В измерительный канал прибора помешали исследуемый образец, приготовленный из тонко-измельченного материала (5 мкм) на связке из бромистого калия, а в канал сравнения помещали образец из чистого бромистого калия (или предполагаемого соединения для проверки его присутствия). Двухлучевая система позволяла компенсировать поглощение наполнителя таблетки, а также атмосферы в канале луча.
Острое токсическое действие и кумулятивные свойства ТССА исследованы при внутрибрю-
Т а б л н ц а 1
Содержание основных элементов в составе ТССА (в масс.%)
№ ТССА Ре Мп N1 Сг+3
Г 30,0 8,2 5,0 18,0 3,9
2 18,0 27,0 5,5 6,0 4,0
шинном введении их белым мышам массой 18— 24 г в дозах от 6С0 до 5000 мг/кг в виде взвеси в стерильном физиологическом растворе, хроническое токсическое действие — при интратр.ахе-альном введении белым крысам 50 мг ТССА в 0,5 мл физиологического раствора. В эксперименте исследованы активность аминотрансфераз и содержание аминных групп в сыворотке крови, содержание нуклеиновых кислот в ткани легких и печени и другие показатели. Животных де-капитировали с предварительным эфирным наркозом. Проводили оценку морфологических изменений в головном мозге и внутренних органах подопытных животных.
Результаты исследований элементного состава ТССА приведены в табл. 1. ф
Как видно из табл. 1, в составе ТССА № 1 имеет место 3-кратное преобладание хрома и примерно во столько же раз меньшее содержание марганца, с которым общепринято связывать токсичность ТССА подобного типа.
Исследования на животных показали, что несмотря на указанные выше различия в элементном составе ТССА параметры острой токсичности для них практически идентичны: ЛО^ТССА № 1 составила 2167,0+33,4 мг/кг (Кк™=1), ТССА № 2 — 2017,0+46,9 мг/кг (Ккум=2). Гибель животных после введения обоих вариантов ТССА наблюдалась в одни и те же сроки (на 2—3-й сутки). Вместе с тем, несмотря на примерное равенство параметров острой токсичности ТССА обладали разной способностью вызывать
#
Таблица 2
Изменение некоторых показателей, характеризующих общетоксическое действие ТССА (М±/л)
Вводимое вещество Срок опыта, мес Аспартатами-нотрансфера-за, мкмоль пировиноград-ной кислоты Аланинамнно-трансфераза, мкмоль пиро-виноградной кислоты Содержание нуклеиновых кислот в печени, мг фосфора на 1 г ткани Содержание нуклеиновых кислот в легких, мг фосфора на 1 г ткани Аминные туппы, мг%
РНК ДНК РНК ДНК
Физиологический раст- 1 1,2±0,01 0,45±0,04 5,2±0,40 2,0±0,10 3,7±0,4 3,0±0,3 47,3±4,60
вор 3 0,9±0,06 0,45+0,03 5,2±0,20 1,75±0,30 4,0±0,5 2,4+0,4 48,8±2,10
6 1,2±0,02 0,50±0,06 3,2±0,20 1,85+0,10 3,8±0,2 2,6+0,1 50,7+3,50
ТССА № 1 1 1,4±0,10* 0,40±0,06 3,8±0,60* 1,70±0,22 2,7±0,20* 2,1 ±0,27* 42,6±2,80
3 1,0±0,07 0,46+0,03 5,2±0,39 2,10+0,18 2,8±0,26* 2,9±0,25 40,9±0,50*
6 1,4±0,08* 0,50+0,09 2,9±0,02 1,40+0,20 1,9±0,1* 1,9±0,1* 50,9±2,40
ТССА № 2 1 1,2+0,01 0,40±0,04 6,7+0,10* 1,20+0,03* 4,8±0,1* 2,6±0,1 45,0±0,90
3 1,6±0,19* 0,30±0,07* 3,6±0,30* 1,00±0,06* 4, 1±0,4 2,6±0,2 43,7±1,10*
6 1,0±0,09* 0,20±0,04* 5,1±0,24* 1,90±0,11 4,4±0,25* 3,6+0,12* 58,6+0,82*
Звездочка — изменения статистически достоверны при Р< 0,5.
— 24 — 1
хроническую интоксикацию при их интратрахе-альном введении животным. Так, после введения ТССА № 1 наиболее выраженные изменения всех исследуемых показателей наблюдались спустя 1 мес (табл. 2) и к 6-му месяцу проявления токсического действия постепенно убывали. После введения ТССА № 2, напротив, к 6-месячному сроку происходило постепенное нарастание токсического эффекта, причем в этот срок изменения в организме животных были качественно сходными с изменениями, наблюдавшимися при действии ТССА № 1, но отличались от них несколько большей выраженностью. Таким образом, полученные результаты со всей очевидностью свидетельствуют о зависимости биологического эффекта ТССА не только элементного состава, но и от особенностей физико-химической структуры содержащихся в них соединений, в частности, марганца и хрома.
При идентификации химических соединений, входящих в ТССА, с помощью ИК-спектромет-рии установлено, что основу ТССА № 1 составляет Сг203 (пик при 650 см-1 почти исчезает при компенсации около 1 мг химически чистого Сг203) и на его долю приходится около 20 % массы, в меньшем количестве присутствуют Ре0-Ре203 и Мп0-Ре203. Кроме того, полосы поглощения при 500 и 635 см-1 указывают на присутствие РеСг304 [6, 7]. Установлено также, что часть хрома в указанном варианте ТССА входит в состав карбида хрома (Сг3С2) —область его поглощения находится около 1100 см-1. Это соединение хрома идентифицировано в составе ТССА впервые. Его образование мы связываем с возможностью химического взаимодействия хрома с углеродом окиси углерода, образующейся в результате диссоциации С02 газовой защиты при температурах дуги, а также с углеродом, растворенным в металле.
ТССА № 2 представлена в основном РеОХ ХРегОз и Мп0-Ре203 (полосы поглощения 579— 645 и 900—1000 см-1) и в меньшем количестве — Сг203. Широкую полосу поглощения в области 900—1000 см-1 в ТССА №2 можно отнести к образованию силиката марганца. Представляется важным тот факт, что при старении ТССА № 2 (ее ИК-спектры были получены также через 6 мес после отбора) интенсивность полосы поглощения 650 см-1 несколько возрастает. На этом основании справедливо предположить, что хром здесь присутствует, помимо Сг203, еще в какой-то менее стабильной модификации при длительном хранении ТССА и, вероятно, при нахождении ТССА в легких происходит его восстановление.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что, несмотря на 3-кратное превышение содержания хрома в ТССА № 1 по сравнению с таковым в ТССА № 2, он находится в ТССА № 1 в виде трехвалентных окислов и других соединений, обладающих относительно низ-
кой биологической агрессивностью, в связи с чем указанное превышение не могло существенно повлиять на биологическую агрессивность ТССА в целом. Теоретически можно предположить, что из-за различий в критических температурах образования соединений марганца, никеля и хрома окислы и силикаты марганца, имеющие наиболее низкие значения этого параметра, должны конденсироваться несколько позже и присутствовать в большем количестве в поверхностном слое частиц ТССА, в то время как хром и никель — в глубине частиц.
Поскольку в основе биологического действия частиц ТССА лежит токсический эффект, вызываемый веществами, находящимися на поверхности частиц, именно с соединениями марганца можно связать большую выраженность токсических свойств ТССА № 1 в ранние сроки воздействия на животных. К 6-му месяцу в связи с постепенным выходом марганца из поверхностного слоя частиц токсический эффект убывает. В ТССА № 2 марганец содержится в виде шпинели, причем количество его в 3 раза больше, чем в ТССА № 1. Это дает основание предполагать более диффузное расположение его в объеме частиц, что способствует более продолжительному токсическому действию указанного варианта ТССА.
Выводы. 1. Биологическая агрессивность CA не только определяется их элементным составом, но и во многом зависит от структуры входящих в них химических соединений.
2. Токсическое действие ТССА обусловливается в первую очередь веществами, находящимися в поверхностных слоях частиц. Однородное морфологическое строение частиц и диффузное расположение в них токсических компонентов, в частности соединений марганца, способствует пролонгированию токсического действия ТССА.
Литература
1. Веб лая Т. С., Левченко О. Г., Харченко Н. П. и др. // Гигиена труда. — Киев, 1983. — Вып. 19. — С. 86— 90.
2. Войткевич В. Г. //Автомат, сварка. — 1982. — № 3.— С. 51—54.
3. Войткевич В. Г. // Гигиена труда. — Киев, 1983. — Вып. 19. — С. 13—17.
4. Войткевич В. Г., Горбань Л. Н„ Лукачина В. В. // Гиг. и сан. — 1984. — № 2. — С. 74—72.
5. Пилянкевич А. Н., Пауменко И. М. // Свароч. пр-во. — 1984. — № 3. — С. 39-41.
6. Накамото К■ Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединении: Пер. с англ. — М., 1966.
7. Gray G. J., Goldsiane A.. Dare P. R.. Newitt P. !.// Amer. Industr. Hyg. Ass. J. — 1983. — Vol. 44. — P. 384— 388.
8. James /., Beaumont Ph. D.. Noel S., Weiss M. D. // J. occup. Med.—1981. — Vol. 23. — P. 839-844.
9. Koshi К. // Induslr. Hlth. — 1979. — Vol. 17.-P. 39— 49.
10. Stern R. A Preparatory Study of the Exposure of Welders to Toxic Substances and The Resulting Health Effects. — Copenhagen, 1980.
Поступила 04.11.85
S u m in a r y. The scud components welding aerosoles released in mechanized C02 welding were studied in welding of medium-and high-alloyed steel by using austenite wire containing chromium, nickel and manganese. The biological
hazards of welding aerosol solid components are determined not only by their elemental composition, but largely by the chemical structure of individual compounds making up the welding aerosoles.
УДК 614.7 + 613.6+6I3.16]-07:3I9.24
M. Г. Шандала, M. Ю. Антомонов
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ОЦЕНОК ПРИ ПОСТРОЕНИИ ДОЗОЭФФЕКТИВНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОРОГОВ ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
В соответствии с современными принципами гигиенического нормирования расчет пороговых уровней воздействия внешних факторов различной природы, как правило, выполняется по зависимостям величина фактора (доза)—время — эффект в реакции организма на их действие [1, 7]. Оценка состояния организма ведется по лимитирующему показателю, а для определения порогов используется математическая модель одной из пары диалектически взаимосвязанных показателей: доза — эффект, время — эффект, время — доза. Наиболее распространенным является расчет пороговых доз по зависимостям доза — эффект [3]. При этом устанавливается достоверность различия показателя по сравнению с контролем (чаще всего с использованием критерия Стьюдента) для каждой исследованной дозы в выбранном временном срезе и за пороговую принимается минимальная доза, вызывающая достоверное действие.
Сложность расчета порогов по математической модели зависимости доза — эффект существенно зависит от выбора переменных. Так, для оценки реакции исследуемой системы организма могут быть использованы различные показатели, обладающие разной степенью обобщенности и информативности. В качестве выходной функции экспериментального исследования можно применять: а) исходные экспериментальные значения; б) абсолютные или относительные разницы между опытными и контрольными значениями; в) величины, преобразованные из исходных, для нормировки их в выбранном диапазоне, например между нулем и единицей; г) различные нелинейные функции исходных переменных, например их логарифмы, используемые для упрощения функциональных зависимостей и т. д.
В качестве выходных показателей реакции организма могут быть использованы также значения статистических критериев (например, Стьюдента) или величины соответствующих им достоверностей, отражающих вероятность (риск) проявления эффекта действия факторов. Форму-
ла критерия Стьюдента в наиболее употребительном виде записывается следующим образом [4]:
¿ = = О)
5д Vsi + Si '
где х0, хк — средние арифметические значения показателей в опытной и контрольной группах; 5о, 51( — ошибки средних величин.
Величина £ зависит от разницы (Д) между ^ опытными и контрольными значениями показателей. Деление на ошибку этой разницы (5Д) позволяет учесть вариабельность, а следовательно, и значимость показателей и избавиться от размерности. Использование в качестве выходной функции значения достоверности (Р) статистического различия (например, распределения Стьюдента), кроме этих преимуществ, дает еще и нормировку между нулем и единицей, так как изменение вероятности по определению ограничено этими пределами.
Применение значений статистических критериев различия и их достоверностей для оценки реакции системы на воздействие позволяет сопоставлять изменения разноименных показателей состояния одной или нескольких систем организма, проводить объединение частных пара- ф метров в единый интегральный показатель. Преимуществом использования таких оценок (^ и Р) является также сравнительная простота получаемых математических моделей зависимостей доза — эффект. Как правило, зависимость доза (уровень фактора) — эффект в таких переменных может быть описана экспоненциальными функциями с ограничением следующего вида:
t = tco{\-е~а <*-*•>), Р= 1-с"6 (х-*«>,.
(2) (3)
где х — значение фактора (независимая переменная); too — предельное значение функции (2) при неограниченном увеличении фактора (я—а, Ь — параметры модели, выражающие скорость процесса (крутизну функции);
