CC BY
69
ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СТИРОЛА И а МЕТИЛСТИРОЛА
Старший научный сотрудник М. Л. Рылова
Из токсикологической лаборатории Ленинградского научно-исследовательского института гигиены труда и профессиональных заболеваний
Стирол широко применяется для получения пластических масс и синтетических каучуков, а-метилстирол — в синтезе ряда органических соединений, в частности, эластомеров.
СН = СНг СНз
Стирол а -метилстирол
В производственных условиях стирол получается из этилбензола посредством каталитической дегидрогенизации. При этом образуются и побочные продукты (метан, этан, бензол, толуол и другие углеводороды). Исходный продукт синтеза — этилбензол также может содержать некоторые примеси в виде ароматических соединений (диэтилбензол, бензол) (О. Б. Литвин, 1950).
Стирол представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с резким, неприятным запахом. Растворимость его в воде равна при 20° 0,03 весовых процента. Стирол очень легко полимеризуется, особенно при солнечном свете и нагревании. При хранении даже в темноте превращается в полимер метастирол — стекловидную, твердую массу; легко окисляется и вступает в реакции присоединения (галоида, галоидо-водород-ных кислот и т. д.). Для предотвращения полимеризации при хранении к стиролу доставляют вещества, препятствующие образованию перекисей (например, гидрохинон) (Н. В. Лазарев, 1951).
а-метилстирол (1-метил-1-фенилэтилен) представляет собой прозрачную жидкость желтоватого цвета с резким, неприятным запахом. При хранении он не полимеризуется, но может окисляться. Подробнее об его свойствах см. у Н. В. Шорыгиной (1950). По данным Э. Н. Левиной, летучесть стирола в 1,6 раза выше летучести а-метилстирола. Полученные нами образцы этих веществ содержали примеси соединений, препятствующих полимеризации и окислению (стабилизаторы).
Для определения токсичности этих веществ были проведены опыты на белых крысах (самцах) — взрослых и растущих. В каждой из этих групп было 6 контрольных животных, 6 подвергнутых отравлению парами стирола и 6 — парами а-метилстирола, — всего 18 крыс. Затравки производили в камере емкостью 645 л по 3 часа ежедневно (кроме воскресений) в течение ЦЮ дней при расчетной концентрации паров стирола и с-метил-стирола 3 мг/л. В камеру одновременно помещали 2 клетки, в одной из. которых находилось 6 взрослых крыс, в другой 6 растущих. Контрольных крыс содержали в одних условиях с подопытными и во время затравок подопытных животных они также не получали пищи.
После 31-го дня отравления было намеренно ухудшено питание всех взрослых крыс как контрольных, так и подопытных: их лишили молока и мяса, следовательно, полноценных белков, и некоторых витаминов, содержащихся в этих пищевых веществах. Растущие крысы продолжали
оставаться на нормальном пищевом рационе. Создавая неблагоприятные условия питания для подопытных животных, мы рассчитывали выявить действие малых концентраций паров изучаемых веществ в возможно более короткие сроки.
Взвешивание животных производили еженедельно утром до кормления. Исходный вес колебался в пределах 210—340 г для взрослых крыс и в пределах 30—138 г для растущих. При этом средний вес крыс, подвергнутых отравлению стиролом, а-метилстиролом, и контрольных животных был очень близок как в группе взрослых крыс, так и в группе растущих. Полученные данные показали, что хронические отравления парами стирола и а -метилстирола не отразились существенно на весе взрослых животных и задерживали рост только очень молодых крыс с исходным весом 30—35 г.
В период отравления, через разные сроки от его начала у взрослых крыс возникали абсцессы кожи и подкожной клетчатки (главным образом на передней поверхности шеи), которые самопроизвольно вскрывались и через 172—2 недели заживали. Среди отравленных стиролом абсцессы появились у 3 крыс из 6; среди отравленных а -метилстиролом —у 5 крыс из 6. В группе контрольных (не подвергнутых отравлению) животных абсцесс был отмечен только у одной крысы по окончании периода опытов. Возникновение абсцессов кожи и подкожной клетчатки у взрослых крыс совпало по времени с периодом их неполноценного питания. Из растущих крыс, получавших нормальное питание, абсцесс под кожей наблюдался только у одной крысы (контрольной) через несколько дней после прекращения опытов, длившихся 4 месяца; подвергнутые отравлению животные не страдали этим заболеванием.
В течение периода опытов пало 5 взрослых крыс (одна контрольная, 3 подвергнутых отравлению парами стирола, одна затравленная парами а - метилстирола) и одна молодая крыса, подвергнутая отравлению парами а -метилстирола.
Следовательно, частота возникновения абсцессов и смертность были выше в группе взрослых животных, подвергнутых отравлению, чем среди молодых. Повидимому, здесь сказалось неполноценное питание взрослых крыс, отяготившее течение интоксикации.
При вскрытии всех крыс, как павших в течение экспериментального периода, так и убитых после его окончания, у 15 оказались изменения в легких в виде абсцессов и пневмоний Среди этих 15 были 2 контрольные из группы взрослых. Животных с пораженными легкими было больше среди взрослых, чем среди молодых (соответственно 9 и 4). Разницы в количестве животных с пораженными легкими между группой затравленных стиролом и а-метилстиролом не отмечено.
В картине изменений легких преобладали абсцессы. Повидимому, эти изменения в значительной мере вызывались раздражением легочной ткани парами стирола и а -метилстирола при вдыхании. Большее число поражений легких в группе взрослых крыс (по сравнению с растущими) могло быть вызвано ослаблением защитных функций организма в результате неполноценного питания животных.
Наряду с изменениями в легких, у большинства животных, подвергнутых отравлению, были найдены также изменения в селезенке (гиперплазия). Микроскопических изменений в печени и почках обнаружено не было.
Проведенные опыты показали, что заведомое ухудшение питания взрослых подопытных животных помогло нам выявить действие паров стирола в более низких концентрациях и при меньшей длительности экспозиции, чем в опытах Спенсера, применившего обычные методы исследова-
1 Вскрытие и гистологические исследования проведены патологоанатомом 3. К. Павловой, ч
оо
ния. Этот автор обнаружил изменения у крыс (значительное раздражение слизистых, вялость, небольшое падение веса, взъерошенная шерсть) лишь при концентрации паров стирола 9,3 мг/л при экспозиции 7—8 часов ежедневно в течение 105 дней.
Напомним, что в наших опытах на таких же животных и при таком же числе затравок мы применили концентрации 3 мг/л при экспозиции 3 часа в день и при этом обнаружили серьезные патологические изменения в организме.
Для обнаружения действия паров стирола и а -метилстирола в небольших концентрациях мы применили функциональную пробу в виде тяжелой физической нагрузки (плавание до полного утомления) Опыты были проведены на 96 взрослых белых мышах-самцах (средний вес 20,3 г, пределы колебания 19—22,5 г) и растущих (средний вес 16 г, пределы колебаний 15—17 г). В каждой группе было по 48 мышей (16 контрольных, 16 подвергнутых отравлению стиролом и 16 подвергнутых отравлению а-метилстиролом).
Затравки мышей производили в течение 27 дней ежедневно в таких же условиях, как и крыс, — при концентрации 1 мг/л и времени экспозиции 3 часа. В течение первой недели затравочного периода пало 3 мыши из группы растущих (2 затравленных стиролом и одна — а-метилстиролом). После 12 дней отравления мы заставили мышей плавать в подогретой до 30—32° воде. При плавании большого количества мышей они, сталкиваясь в воде, мешают друг другу. Поэтому одновременно каждый день испытывали по 6 мышей: 3 растущих (одна контрольная, одна, подвергнутая затравке стиролом, и одна— а-метилстиролом) и 3 таких же взрослых мыши. Остальных отравляли попрежнему. Так как белые мыши способны плавать свыше 8 часов (в теплой воде), то, чтобы сократить время плавания, мы укрепляли при помощи резинового колечка на основании хвоста груз, вес которого составлял 5% веса тела мыши. При наступлении крайней степени утомления мыши не могут удерживаться на поверхности воды и погружаются на дно. После быстрого извлечения их из воды они остаются в живых. В этих опытах мы учитывали длительность плавания мышей до момента их погружения на дно (см. таблицу). »
Время плавания подопытных мышей
Время плавания Количество мышей, подвергавшихся затравке
взрослые мыши растущие мыши
контрольные стиролом а-метилстиролом контрольные стиролом а-метил-стиролом
Меньше 10 минут . . 4 6 9 4 5 9
10—100 минут . . . . 4 3 3 3 3 5
Больше 100 минут . . . 6 5 2 7 6 0
Из таблицы видно, что большинство мышей, затравленных а-метилстиролом, плавало меньше 10 минут. В группе растущих мышей не было ни одной, которая проплавала бы 100 минут или больше, а в группе взрослых таких было 2. Между те"м среди контрольных животных и среди затравленных стиролом по 5—7 мышей плавали больше 100 минут. Сле-
1 Этот метод был применен Яковлевым в биохимии (1946) и Брехманом в фармакологии (1951).
довательно, наименьшая длительность плавания отмечена у растущих мышей, затравленных а -метилстиролом.
Мы попытались обработать приведенные в таблице данные вариаци-онно-статистическим методом. Оказалось, что несмотря на малое количество мышей в каждом ряду и на большую вариабильность величин длительности плавания разница в этой длительности для контрольных мышей и для затравленных я-метилстиролом вполне достоверна в опытах на растущих мышах. Она превышает среднюю ошибку большем чем в 3 раза (М1 — Мг = 70 ± 17,3). В группе взрослых животных эта разница не вполне достоверна, она превышает ошибку лишь в 2 раза (М1 — Мг = 54,3 ±26,2).
Методом взвешивания в этих опытах не удалось обнаружить токсического действия паров а-метилстирола и стирола.
Минимальные действующие на центральную нервную систему концентрации паров стирола и -/-метилстирола определяли методом Е. И. Люб-линой (1948). В экспериментах на животных (44 опыта на 6 кроликах с действием паров стирола и 42 опыта на 6 кроликах с действием паров а -метилстирола) мы учитывали при стандартном электрокожном раздражении в нижней трети голени время развития рефлекторного мышечного напряжения до 1 кг и достигаемое при рефлексе усилие во время вдыхания паров исследуемых веществ (в течение 40 минут). Оказалось, что пороговые концентрации паров стирола и а -метилстирола снижали время развития рефлекторного мышечного напряжения, а иногда увеличивали сгибательное усилие. Пределы колебаний минимальной действующей концентрации для стирола составляли 0,25—2 мг/л, а для а-метилстирола—> 0,06—1 мг/л. Пары последнего оказывали на центральную нервную систему более сильное «действие, чем пары стирола, т. е. пороговые концентрации паров а-метилстирола были ниже пороговых концентраций паров стирола.
Порог раздражающего действия и восприятия запаха этих веществ мы наблюдали на людях. Наблюдаемые вдыхали газовую смесь из камеры при помощи маски от противогаза, снабженной трехходовым краном. Влияние каждой концентрации паров стирола и а-метилстирола отмечали в течение одной минуты на 10 наблюдаемых. Была проведена также серия контрольных наблюдений (вдыхание воздуха без примеси веществ). На основании полученных данных можно считать порогом раздражающего действия для паров обоих веществ и порогом восприятия их запаха концентрацию 0,02 мг/л. При этой концентрации половина наблюдаемых ощущала слабое раздражение слизистых глаз и верхних дыхательных путей через 15—45 секунд от начала вдыхания. При концентрации 0,005 мг/л эффект был такой же, как в контрольном наблюдении.
Действие на кожу исследовали в опытах на кроликах. После опускания половины ушной раковины в жидкий стирол или а-метилстирол всего на одну минуту и последующего удаления этих веществ с кожи уха при помощи ваты через 3—4 часа развивался воспалительный отек. Величину определяли по объему вытесненной из стаканчика воды после погружения в него ушной раковины (метод Л. С. Салямона, 1947). Наибольший отек был в первые сутки (см. рисунок). Объем ушной раковины не вернулся к исходной величине даже на 7-е сутки. Кожная температура уха, измерявшаяся при помощи термопары, повышалась в первые дни в отдельных случаях довольно значительно — на 8°. На третьи сутки появились поверхностные дефекты на коже уха, а затем началось слущивание обширных слоев эпидермиса.
У работников лаборатории при попадании этих веществ на кожу тыльной поверхности рук возникали трещины, краснота, появлялось ощущение жжения.
Из приведенного материала видно, что стирол и а-метилстирол являются довольно токсичными веществами. Подтверждается это и неко-
торыми литературными данными. Так, Т. А. Блиновой в опытах на кроликах, затравленных парами этих веществ в концентрации 1 мг/л в течение 62—106 дней по 7—8 часов ежедневно, были обнаружены изменения некоторых морфологических и физико-химических показателей крови.
Особенно большое значение имеют данные, полученные В. А. Покровским и его сотрудниками (В. А. Макриновым, В. А. Ивановым, А. П. Ка-кушкиной, Б. Л. Морозовой, 1952, 1953) при обследовании лиц, подвергающихся влиянию стирола в производственных условиях. При хроническом воздействии паров в концентрациях, .не превышающих 0,6 мг/л, у рабочих наблюдались некоторые изменения функций нервной системы и морфологической картины крови, а так-
150
140
130
1001
А 1
/ / 1 \\ VI V!
/ ч'/- \ \ /
г
Сутки
них дыхательных путей. У женщин при этом возможны нарушения овариально-менструального цикла. В. А. Покровский подчеркивает, что указанные изменения
нестойки, обратимы и гораздо менее зна- раковины
' г г кролика под действием стирола
чительны, чем при хроническом отравле- н а-метилстирола.
нии парами бензола. Стирол отличается от стирол; г— а-метнлстирол (поверти-него выраженным раздражающим дей- °вб0Г Г„~УШк
ствием на слизистые оболочки верхних исходному),
дыхательных путей.
Нужно еще отметить, что в процессе получения стирола воздух рабочих помещений загрязняется также парами других ароматических соединений, главным образом этилбензола.
О действии па организм человека а-метилстирола данных в литературе не имеется. Однако полученный нами в опытах на животных материал показывает, что при отравлении парами о-метилстирола работоспособность белых мышей снижалась в гораздо большей степени, чем при отравлении парами стирола. Влияние на центральную нервную систему было также более выражено. Поэтому есть основания полагать, что и в производственной обстановке а -метилстирол окажется несколько более токсичным, чем стирол.
Выводы
1. Повторные отравления белых крыс парами стирола и а-метилсти-рола ежедневно по 3 часа в течение 100 дней при концентрации 3 мг/л мало отражались на весе взрослых животных и не задерживали роста молодых крыс, имевших начальный вес не меньше 60 г.
2. Лишение взрослых животных полноценного питания отягощает течение интоксикации, способствуя возникновению в периоде отравления абсцессов кожи и подкожной клетчатки, абсцессов легких, пневмоний.
3. При многократных отравлениях белых мышей парами стирола и а -метилстирола в концентрации 1 мг/л по 3 часа ежедневно максимальная длительность плавания мышей, затравленных в течение всего 12—27 дней, под влиянием а-метилстирола значительно снижалась, особенно в группе растущих животных.
4. Намеренная постановка подопытных животных в неблагоприятные условия жизни (неполноценное питание, тяжелая физическая нагрузка) и использование растущих животных помогли выявить токсическое действие стирола и а-метилстирола в более короткие сроки, при меньших концентрациях и при меньшей длительности экспозиции.
5. Минимальные действующие на центральную нервную систему кроликов концентрации паров стирола (по методу Е. И. Люблиной) составляли 0,25—2 мг/л, а для а-метилстирола — 0,06—1 мг/л.
4 Гигиена и санитария, № 5
25
6. Концентрацию паров стирола и :'-метилстирола 0,02 мг/л можно считать порогом раздражающего действия на слизистые глаза и верхних дыхательных путей человека, а также порогом восприятия запаха этих веществ.
7. При действии на ушную раковину кролика в течение одной минуты стирол и а -метилстирол (в жидком состоянии) вызывали через 3—4 часа воспалительный отек, а затем дефекты кожи и слущивание обширных слоев эпидермиса.
8. Работающие со стиролом и а-метилстиролом должны подвергаться периодическим медицинским осмотрам с исследованием крови.
ЛИТЕРАТУРА
Блинова Т. А., Рефераты научных работ Ленинградского института гигиены труда и профзаболеваний за 1952 г.. Информационный бюллетень. Л.. 1953, стр. 143—150.—Литвин О. Б., Технология синтетического каучука, Л.—М., 1950.— Люблина Е. И., Измерение различных характеристик флексорного рефлекса как метод экспериментального изучения действия промышленных ядов на нервную систему, в khl: Исследования в области промышленной токсикологии, Л., 1948, стр. 51—65.—П о к р о в с к и й В. А., Гигиена и санитария, 1953. № 9, стр. 17—23.— Покровский В. А., Макринов В. А., Иванов В. А. и др., Тезисы докладов Совещания промышленных санитарных врачей санитарно-эпидемиологических станций РСФСР 22—25/Х 1952 г., М., 1952, стр. 18—19.—С а л я м о н Л. С., Фармакология и токсикология, 1947, № 3, стр. 14—16.—Спенсер и др. (Spenser). Цитировано по Лазареву (см. ниже).—Химически вредные вещества в промышленности, Под общ. ред. Н. В. Лазарева, ч. 1, Органические вещества, Л.—М., 1951, стр. 100.— Ш о р ы г и н а Н. В., Стирол, его полимеры и сополимеры, М.—Л., 1950.
Поступила 22/XII 1953 г.
1 ' * -ЙГ "А"
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ СОЕДИНЕНИЙ КОБАЛЬТА
Кандидат медицинских наук 3. С. Каплун Из кафедры гигиены труда I Московского ордена Ленина медицинского института
Кобальт принадлежит к числу металлов, которые приобретают в последние годы большое народнохозяйственное значение. Значительная устойчивость кобальта к действию различных химических веществ, наряду с его физическими свойствами, послужила основанием для широкого использования этого металла и его соединений в различных отраслях промышленности. Он незаменим в производстве твердых, жароупорных,, магнитных, кислотоупорных сплавов, а также при изготовлении катализаторов и красок.
Из немногочисленных данных, имеющихся в литературе, известно,, что на различных предприятиях, применяющих кобальт, возможно поступление его в организм рабочих. Как показали исследования проф. 3. И. Израэльсона (1941), в производстве качественных сталей кобальт» наряду с другими легирующими металлами, поступает в воздух рабочей-зоны, образуя аэрозоль конденсации. Г. М. Пархоменко (1948) установила возможность поступления кобальта в воздух производственных помещений при производстве твердых сплавов. Тогда же были получены первые в Советском Союзе экспериментальные данные по токсикологи» кобальта, а также собраны некоторые материалы о состоянии здоровья
