CC BY
9
коагулированные агрегаты частиц изометрического типа.
Таким образом, метод электронной микроскопии является адекватным для анализа морфологии частиц, присутствующих в воздухе высокомеханизированных рудников при выполнении основных производственных процессов. Он позволяет изучать поверхность частиц, витающих в рудничной атмосфере, и выявить особенности, которые другими морфологическими методами нельзя исследовать. Этот метод дает возможность определить как общие черты, так и принципиальные различия витающих частиц в зонах работы различного оборудования. Однако данное исследование поставило и ряд еще не решенных задач, в частности методического ха-
рактера. Так, весьма актуальным представляется внедрение в комплекс со сканирующей микроскопией метода рентгеноструктурного анализа частиц, присутствующих в атмосфере рудников.
Литература
1. Галкина К. А., Рябов Н. А., Бацура Ю. Д. и др. Гиг. труда. — 1981. — № 2. — С. 37—42. ▼
2. Измеров Н. Ф. // Измерение и нормирование аэрозолей фиброгенного действия. — М., 1982. — С. 3—5.
3. Ткачев В. В., Коссов П. А., Кудряшов В. Н. //Там же. — С. 6—14.
4. Ткачев В. ВГоликов В. Ф., Бацура Ю. Д. // Там же. — С. 46-57.
Поступила 14.07.88
© В. С. КУШНЕВА, 1990 УДК 613.632:546.343-07
В. С. Куигнева
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБОСНОВАНИЕ ПДК АЭРОЗОЛЯ ЛИТИЯ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ
Литий и его соединения приобрели исключительно важное значение в народном хозяйстве. В настоящее время они используются в стеколь-но-керамической, металлургической, химической, электронной, текстильной промышленности, в самолетостроении, фотографии, медицине и др. [6, 10, 13]. Неуклонный рост производства и применения лития приводит к увеличению контакта с ним работающих.
Отсутствие в литературе данных по промышленной токсикологии лития и оценке биологического действия его при попадании в организм через органы дыхания послужило основанием для выполнения настоящего исследования, целью которого было установление гигиенического норматива содержания лития в воздухе производственных помещений.
Литий — легчайший металл серебристого цвета, поверхность свежего разреза имеет слегка желтоватый оттенок. Относится к элементам I группы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, возглавляя подгруппу щелочных металлов. Его атомный номер — 3, атомная масса — 6,941, плотность — 0,534 г/см3. Металл отличается высокой реакционной активностью, легко реагирует с кислородом, азотом, углекислым газом, образуя соответствующие соединения. Он энергично разлагает воду с образованием гидроокиси лития и водорода. Точка плавления лития 180°С, температура кипения 1336°С. При нагреве до 600 °С он загорается, и в воздух поступает высокодисперсный аэрозоль, состоящий из окисных, перекис-ных, надперекисных, карбонатных и гидроокис-ных соединений.
Литий является постоянной составной частью органов и тканей человека и животных [5]. Нормальное содержание его в крови человека составляет 4,5• 10~4 мг/мл, в моче — 4,8-10~4мг/ мл. Физиологическая роль лития как биоэлемента окончательно не установлена [1, 3].
Литература о фармакологических свойствах и токсическом действии на организм соединений лития при подкожном, внутрибрюшинном, внут-рижелудочном введении представлена значительным количеством работ отечественных и зарубежных авторов.
Обстоятельные исследования по токсикологии соединений лития при пероральном поступлении^ в организм начаты в США в 1948 г., когда было предложено использовать препарат, содержащий хлористую соль лития, для лечения больных, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. При этом описаны тяжелые отравления людей и случаи смертельного исхода [14—16, 20]. Клиническая картина литиевой интоксикации характеризуется поражением желудочно-кишечного тракта (потеря аппетита, тошнота, рвота, понос, боли в животе), нервно-мышечными расстройствами (общая слабость, дрожь, судороги), изменениями в ЦНС и деятельности сердечно-сосудистой системы, нарушением функции почек. Отравление усугубляется при дефиците в организме натрия. Литий в крови не связан с белками плазмы, поэтому легко проникает вовсе органы и сравнительно быстро выводится из организма, в основном с мочой. За 6—8 ч наблюдалось выведение от !/з ДО 2/з дозы. Остальное^ количество лития выводится в течение 4 сут и ~ более [4].
В опытах на лабораторных животных [7] установлены верхние токсикометрические параметры для различных соединений лития при внутри-желудочном введении; показано, что при воздействии гидроокиси лития и гидрида лития на кожные покровы, слизистые оболочки и глаза развиваются тяжелые щелочные ожоги с некрозом тканей и медленным заживлением [18]. Хлорид лития вызывает менее выраженные изменения кожи, проявляющиеся отечностью, покраснением.
Что касается гигиенического регламентирования соединений лития в воздухе производственных помещений, то в США рекомендованы максимально допустимые концентрации гидрида на уровне 0,025 мг/м3 [17], фторида — 1 мг/м3 [19], хлорида — 0,5 мг/м3 (цит. [4]). ОБУВ для хлорида лития, принятый у нас в стране, равен 0,5 мг/м3 [2]. Рекомендованы расчетные ОБУВ и для других соединений лития [9]. ПДК лития для воды водоемов санитарно-бы-тового водопользования установлена на уровне 0,05 мг/л по санитарно-токсикологическому показателю вредности [8, 12].
В наших опытах модели острой, подострой и хронической форм ингаляционных литиевых интоксикаций у животных (мыши, крысы, кролики, кошки) создавали путем воздействия на животных аэрозоля конденсации соединений, образующихся при горении металлического лития. Исследования продуктов горения под микроскопом (световым и электронным) показали, что частицы имели сферическую форму и чрезвычайно высокую дисперсность — 74 % составляли частицы диаметром 0,18 мкм, 26%—0,41 мкм. В ингаляционных камерах содержание лития в воздухе определяли пламенно-фотометрическим методом [11].
В экспериментах установлена, ЬС50 лития для белых крыс на уровне 4004=28 мкг/м3. Белые мыши оказались более чувствительными: вдыхание аэрозоля в концентрации 100 мг/м3 и выше приводило к гибели всех подопытных животных. Смертельный эффект у животных регистрировали либо в период экспозиции, либо вскоре после окончания воздействия при явлениях выраженного раздражения глаз, верхних дыхательных путей, ларингоспазма, удушья. При меньших уровнях концентраций гибель животных наблюдалась в более отдаленном периоде (10— 20-е сутки).
В клинической картине острой ингаляционной интоксикации литием превалировали местные явления: выраженное раздражающее действие, поражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей вплоть до некрозов, перфорации носовой перегородки, кровоизлияния и кровотечения, включая желудочные.
При воздействии аэрозоля лития в концентрациях 80—10 мг/м3 раздражающий эффект лития был несколько менее выражен, хотя общее
состояние организма изменялось. Отмечались снижение двигательной активности, угнетение условно-рефлекторной деятельности коры головного мозга, уменьшение прироста массы тела, гипотермия, снижение частоты дыхания и потребления кислорода, брадикардия (на 16% У крыс, на 36% У кроликов), изменения проводимости миокарда (по данным ЭКГ), падение артериального давления. В периферической крови при воздействии аэрозоля в смертельных концентрациях выявлены цитотоксические изменения: атипичные моноциты (риддеровские формы), плазматизация части лимфоцитов и моноцитов, частичный пикноз лимфоцитов. При ингаляции аэрозоля лития в концентрациях 80— 30 мг/м3 у животных наблюдалась четкая цито-пеническая направленность реакции крови. В костном мозге констатировано небольшое усиление эритропоэза, видимо обусловленное увеличением гемолиза.
Выявлены незначительные изменения в углеводном (снижение на 25 % уровня сахара в крови и на 4 % уровня молочной кислоты через 3 ч после воздействия) и белковом обмене (гиперальбуминурия, изменения фракционного состава). Установлены повышение активности альдолазы и некоторые изменения в содержании трансаминаз.
В исследованиях с использованием радиоизотопа йода-131 обнаружено угнетающее действие лития на функцию щитовидной железы. Изучение йодного метаболизма подтвердило это заключение. Было выявлено снижение градиента концентрации, содержания йодтирозинов и бел-ковосвязанного йода и повышение уровня неорганического йода.
В выделительной функции отмечалось снижение суточного диуреза, а при высоких концентрациях лития в ряде случаев наблюдалась анурия. В то же время подопытные животные потребляли воды значительно больше, чем контрольные. В моче обнаруживался белок. Экскреция натрия и калия с мочой была повышенной.
При вскрытии подопытных животных отмечены явления раздражения верхних дыхательных путей, полнокровие внутренних органов, кровоизлияния под плеврой и эпикардом. Массовые коэффициенты легких и почек были увеличены.
При микроскопии паренхиматозных органов выявлена слабая белковая дистрофия. Следствием раздражения легочной ткани стала продуктивная реакция в виде ускорения размножения альвеолярных клеток с последующим развитием мелких очажков склероза. В печени, почках, семенниках найдены амитотически делящиеся многоядерные клетки.
При ингаляции аэрозоля лития в концентрации, равной 5 мг/м3, у животных отмечались незначительные отклонения от контроля: явления раздражения слизистых оболочек верхних дыхательных путей, увеличение латентного периода
условных рефлексов, незначительная брадикар-дия. Эта концентрация трактуется нами как пороговая по общетоксическому эффекту при однократном ингаляционном воздействии. Зона острого действия аэрозоля конденсации лития равна 80.
Изучение местного контактного действия показало, что аппликация продуктов горения лития (полученных путем соскоба аэрозоля с поверхности камер) на участок кожи кролика площадью 4X4 см в дозе 10 мг/кг приводила к развитию щелочного ожога вплоть до некроза и изъязвления. Нанесение 2—3 % водных растворов соединений лития вызывало местную воспалительную реакцию с образованием язв. Тяжелый местный эффект был зафиксирован и при внесении аэрозоля в конъюнктивальный мешок глаза кролика: помутнение роговой оболочки, энуклеация глазного яблока.
Определение порога раздражающего действия аэрозоля лития на верхние дыхательные пути в опытах на кошках (по реакции саливации) и кроликах (по частоте дыхания) показало, что минимально эффективная концентрация (Ыгпц.) находится на уровне 0,3 и 0,06 мг/м3 соответственно. При уточнении данных величин на людях-добровольцах установлено, что порог раздражения составляет 0,035 мг/м3. Концентрация на уровне 0,02 мг/м3 не приводила к раздражению верхних дыхательных путей. Согласно классификации вредных химических веществ, обладающих ирритационными свойствами, аэрозоль конденсации лития относится к веществам 1-го класса — чрезвычайно раздражающим.
Характерно, что выраженность местного раздражающего эффекта лития при повторных ингаляционных воздействиях с течением времени уменьшается. Однако это явление «привыкания» расценивается нами не как истинное повышение устойчивости организма в результате активного развития приспособительных реакций, а скорее как повышение порогов раздражения рецептор-ных систем, что было подтверждено физиологическими исследованиями нервной системы подопытных животных.
При повторных ингаляциях аэрозоля лития в концентрациях, равных 78 и 7го ЬС50, значительной кумуляции (по летальному эффекту) не выявлено.
Определение лития в биосубстратах подтвердило отсутствие значительной материальной кумуляции его в организме: большая часть (84— 92 %) элемента выводится с мочой в течение первых 3 сут. Отмечалось сравнительно равномерное распределение лития по органам и тканям.
Особенности хронической интоксикации изучали на белых крысах при длительном (по 4 ч в день в течение 4 мес) ингаляционном воздействии аэрозоля лития в концентрациях • 2,0=Ь
±0,8 мг/м3 (1-я группа) ^и 0,23+0,075 мг/м3 (2-я группа), У животных 1-й группы отмечались признаки раздражения верхних дыхательных путей, которые с течением времени исчезали, некоторая заторможенность, вялость, в последующем адинамия. Работоспособность крыс снижалась.
Исследование функции ЦНС у крыс 1-й группы с выработанным условно-рефлекторным фо^ ном показало увеличение латентных периодов условных рефлексов. Силовые отношения и диф-ференцировка оставались правильными. Функциональная проба (1,5-суточное голодание) не повлияла на показатели условных рефлексов. После прекращения затравки в восстановительном периоде величина латентных периодов нормализовалась.
Изменения в составе периферической крови проявлялись в некотором снижении числа эритроцитов (до 6,7—6,3 млн при исходных значениях 7,7—8,0 млн), умеренном ретикулоццтозе (до 33% при исходном уровне 17%), увеличении объема эритроцитов (с 53 до 60—68мкм3). К концу воздействия выявлялись пойкилоцитоз и анизоцитоз, тенденция к снижению числа тромбоцитов (через 2 мес — 497 тыс., в контроле 816—850 тыс.) и умеренный нейтрофильный лейкоцитоз, связанный с раздражением грануло-поэза.> После прекращения воздействия состав периферической крови у подопытных животных не отличался от такового у контрольных.
Из других показателей следует отметить увеличение массового коэффициента селезенки до 6,5 (в контроле 4,9) и тенденцию к увеличению массовых коэффициентов печени и почек.
При патоморфологических исследованиях у животных 1-й группы были зарегистрированы слабо выраженные изменения в легких, миокарде и почках. В легких найдены разрыхление и очаговое утолщение альвеолярных перегородо^ за счет увеличения числа и набухания септаль-• ных клеток, что свидетельствовало о слабом раздражении легочной ткани; в миокарде и в почках наблюдались очаговый гиперхроматоз и набухание отдельных клеток или их групп, т. е. признаки небольшой дистрофии. Селезенка полнокровна, отмечались явления эритрофагии. У крыс, забитых через 2—3 нед после окончания воздействия, существенных различий в структуре органов по сравнению с контролем не найдено.
У животных 2-й группы изменения были менее выраженными и нестабильными. Заметных признаков раздражения слизистых у крыс не было. Прирост массы тела у подопытных крыс был несколько выше, чем у контрольных. Работоспособность на 1—2-й неделе опыта снижалась на 30—39 %, а в дальнейшем приближалась к таковой в контрольной группе., Наблю^ далось периодическое уменьшение ; потреблений кислорода (при наличии больших индивидуаль-
$
пых колебаний). Снижение частоты пульса констатировано на 2-м и 4-м месяцах воздействия. Реакция кровяного давления отличалась лабильностью: на 2-м месяце зафиксирована некоторая гипертензия (134±11,9 мм рт. ст.), а на 4-м — гипотензия (92±3,1 мм рт. ст.).
Изменения в ЦНС, как и у животных 1-й группы, характеризовались некоторым увеличением латентных периодов условных рефлексов с 3-й недели воздействия. В восстановительном периоде изменений не выявлено.
В периферической крови наблюдались менее выраженные, чем в 1-й группе, изменения, которые проявлялись в неустойчивости числа эритроцитов. Количество лейкоцитов находилось в пределах исходных величин. В большинстве случаев отмечалось снижение числа нейтрофилов и увеличение лимфоцитов. В костном мозге обнаруживалась неустойчивость лимфопоэза с периодическим уменьшением числа лимфоцитов, в селезенке — увеличение числа лимфоцитов. Начиная с 3-го месяца и в последующие сроки происходила нормализация содержания лимфо-р идных элементов.
^ . Биохимическими исследованиями (Н. И. Аля-тина) установлены некоторое повышение уровня сахара в крови и пировиноградной кислоты в сыворотке на 4-м месяце (157,04=2,8 и 3,8=Ь ±0,27 мг% соответственно) и колебания активности трансаминаз. В выделительной системе статистически достоверных изменений диуреза не выявлено.
Отмечались незначительные морфологические изменения: в легких — некоторое утолщение и инфильтрация межальвеолярных перегородок, в печени слабые признаки белковой дистрофии, в миокарде — дегенерация отдельных мышечных волокон. Зафиксированы полнокровие селезенки и гиперплазия лимфоретикулярной фкани, что согласовывалось с повышенным значением массового коэффициента этого органа. В восстановительном периоде отклонений от нормы в организме не зарегистрировано.
Таким образом, результаты эксперимента позволяют заключить, что воздействие аэрозоля лития в концентрации 2 мг/мз потенциально опасно в отношении развития хронической формы интоксикации, проявляющейся в нарушении центральной нервной, сердечно-сосудистой систем, функции печени, почек. Концентрация, равная 0,23 мг/м3, трактуется нами как близкая к минимально действующей при хроническом воздействии (Ь1шсь). Опасность развития хрони-
ческой формы отравления подтверждается цифровым значением зоны хронического действия, равным 22 К 1-й класс опасности).
На основании анализа полученного материала по токсикологии лития с учетом минимально действующих концентраций общетоксического (Limch 0,23 мг/м3) и раздражающего действия (Limir 0,035 мг/м3) установлена ПДК аэрозоля конденсации лития для воздуха рабочей зоны на уровне 0,02 мг/м3 (1-й класс опасности, аэрозоль). Данный гигиенический норматив утвержден Минздравом СССР. Метод контроля также утвержден за опубликован [11].
Литература
1. Альберт Э. Избирательная токсикология. — М., 1971.
2. Безопасные уровни содержания вредных веществ в окружающей среде. — М., 1985.
3. Войнар А, О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. — М., 1960.
4. Израэльсоп 3. И., Могилевская О. #., Суворов С. В. // Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии при работе-с редкими металлами. — М., 1973.— С. 53— 62.
5. Ковальский В. В., Ездакова Л. А. Литий в живом организме. — М., 1978. —С. 15; 156—174.
6. Коган Б. Я. Требования промышленности к качеству минерального сырья: Справочник для геологов: Литий. — Мм 1959.— Вып. 41.
7. Неретин В. Материалы к токсикологии некоторых солей лития,— М., 1959.
8. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. — М., 1983.
9. Рощина Т. А., Силаев А. А. // Всесоюзная конф. по токсикологии: Тезисы докладов. — M., 1980.— С. 72.
10. Савицкий Е. М., Клячко В. С. Металлы космической эры. — М., 1972.
11. Сопач Э, Д., Ежова В. MБородина Е. Д., Соколова Г. Н. //Гиг. и сан. — 1976. — № 9. — С. 58—60.
12. Цыгановская Л. XВолохова Л. //., Воронин В. М., Гаршенин В. Ф. // Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. — М., 1978.— Вып. 6. — С. 109—113.
13. Bowen H. Enviromental Chemistry of the Elements — 1976.
14. Corcoran A. C.t Taylor D., Page J. H. // J. A. M. A — 1949. —Vol. 139, N 11. —P. 685—688.
15. H anion L. W., Romaine M. // Ibid. — P. 688—692.
16. Schou M. //Acta pharm. Technol. — 1958. — Vol. 15, N 1. —P. 70—85.
17. Spiegel C. J. et al.//Arch, fticiustr. Hlth. — 1956.— Vol. 14, N5. —P. 468—470.
18. Spiegel C. J. et al.//Amer, industr. Hyg. Ass. — 1964.— Vol. 25, N 4. — P. 424—426.
19. Spoor N. L. //Ann. occup. Hyg. — 1968.— Vol. 11, N 1. —P. 23—25.
20. Stern R. L.// J. A. M. A. — 1949, — Vol. 139, N11.— P. 710—711.
Поступила 13.07.88
*
