CC BY
8
УДК 614*777: [628.191:347.431.6
Н. В. Коршунова
ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЛИГНОСУЛЬФОНОВЫХ кислот И ПРОДУКТОВ ИХ ТРАНСФОРМАЦИИ
Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт
Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из наиболее водоемких отраслей производства. Со сточными водами предприятий целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности в водоемы вносится большое количество загрязнений. Формирующиеся в процессе производства сточные воды содержат около 30 % всех органических веществ, поступающих в водоемы от других отраслей промышленности, в том числе значительные концентрации лигносульфоновых кислот (ЛСК). Поэтому изучение их трансформации под воздействием природных факторов и в процессе очистки воды является актуальным с точки зрения теории и практики.
Задачей наших исследований явилось токси-колого-гнгиеннческое изучение ЛСК и продуктов их трансформации с целью обоснования гигиенических нормативов в водной среде.
ЛСК — побочные продукты, образующиеся при сульфитном способе варки целлюлозы, представляют собой хорошо растворимую в воде жидкость темно-коричневого цвета со специфическим запахом ванилина и кисловатым привкусом. В составе ЛСК содержится 10,8% высокомолекулярных, 53,6 % среднемолекулярных и 35,4 % низкомолекулярных фракций с метоксильнымн, гидроксильными, карбонильными и фенольнымн функциональными группами. Молекулярная масса соединения колеблется от 200 до 10 000. Общее содержание минеральной части составляет 0,4 %. ЛСК применяются в народном хозяйстве в качестве наполнителей ингибиторов коррозии металлов, катионообменннков и гальванических покрытий.
Стабильность ЛСК изучали прямым количественным методом, разработанным лабораторией лигнинов ВНИИ целлюлозно-бумажной промышленности и основанным на определении спектральных свойств лигнинных веществ в УФ-об-ластн при X 280 им. Чувствительность метода 0,3 мг/л. Количественную и качественную оценку стабильности ЛСК проводили на основании их способности к гидролизу и взаимодействию с активным хлором в соответствии с методическими указаниями [3].
Экспериментально установлено отсутствие у ЛСК способности к гидролизу — 2-часовое кипячение в дистиллированной воде не приводило к изменению начальной концентрации. В то же время установлена способность ЛСК к трансформации в результате хлорирования. При этом
в течение 2 ч хлорокисляемость нарастает с 0,338±0,007 до 0,456±0,003 мг активного хлора на 1 мг ЛСК. Константа скорости процесса £=—0,0160 мин-1. Реакцию ЛСК с хлором можно отнести к реакциям третьего порядка, о чем свидетельствуют коэффициенты корреляции: г\ = = 0,19, г2 = 0,21, г3 = 0,29. Период полупротекания реакции 13,9 г. Полученные данные свидетельствуют о том, что ЛСК относятся к группе В (не-гидролизующиеся, но хлорирующиеся вещества).
Сопоставление результатов, полученных разными методами, позволило заключить, что ЛСК являются стабильными веществами.
Реагентная обработка (хлорирование) воды, загрязненной ЛСК, сопровождалась их трансформацией с образованием продуктов, ухудшающих ее органолептическне свойства. При этом усиливалась окраска воды, увеличивалась цветность, вследствие чего пороговая концентрация по этому показателю снижалась с 41,5±1,34 до 26,6±2,87 мг/л. При хлорировании растворов ЛСК значения пороговых концентраций по другим органолептическим показателям не изменялись и составляли: по запаху при 20 и 60°С соответственно 77,43±0,95 и 41,202±0,129 мг/л, по привкусу при 20°С 39,06±0,47 мг/л, по пснооб-разованию при 20°С 56,2±0,82 мг/л.
Роль биофакторов в трансформации ЛСК изучали на модельных водоемах в условиях, приближенных к летнему режиму. Для этих целей использовали концентрации ЛСК, заведомо способные образовывать в воде достаточные количества продуктов трансформации. За основу была взята пороговая концентрация ЛСК по влиянию на санитарный режим водоемов (1 мг/л), агравированная в 10 000 раз (10 г/л). Продукты трансформации определяли в динамике через каждые 5 дней в течение 30 сут опыта.
Из литературы известно, что при биохимическом окислении ЛСК в водных растворах происходит образование значительного количества новых продуктов, в частности фенола, метанола, формальдегида и органических кислот [1].
Исследованиями установлено, что максимальное накопление отдельных продуктов трансформации происходит на 10-е сутки, после чего их концентрация практически не меняется до конца опыта. Полученные результаты соответствуют данным литературы [2]. Наряду с образованием и накоплением продуктов трансформации, начиная с 10-х суток опыта, имело место снижение значений рН с 2,0±0,02 до 1,6±0,01 и повыше-
ние цветности со снижением соответствующего порога с 41,54± 1,34 до 32,4±1,18 мг/л.
О накоплении продуктов биотрансформации судили также по их влиянию на биологические индикаторы дафний и рыб двух видов — гуппи и меченосцев. Установлено, что наибольшая гибель гидробионтов происходила на 10-е сутки опыта и оставалась на том же уровне при воздействии продуктов деструкции на 20-е и 30-е сутки. В последующих экспериментах использовали продукты трансформации, образовавшиеся на 10-е сутки опыта. Продукты трансформации, образующиеся при внесении в водоем 1 мг/л ЛСК (пороговая концентрация по влиянию на санитарный режим) и на порядок выше не вызывали гибели дафний. При максимальной для водоемов реальной концентрации (100 мг/л) продуктов трансформации происходила гибель 34 % дафний за 8 ч наблюдения, 42 % гуппи и 56 % меченосцев. С увеличением концентрации ЛСК (500, 1000, 10 000 мг/л), а следовательно, и содержания продуктов трансформации происходило нарастание гибели дафний соответственно до 64, 85 и 100%. Максимальная концентрация вызывала гибель 100% дафний в течение 50 мин и рыб в течение 30 мин.
Влияние ЛСК на процессы самоочищения изучали по общепринятой методике. В качестве пороговой по данному показателю принята концентрация ЛСК 1 мг/л, при которой отмечается стимулирование ВПК на 18—23 % по сравнению с контролем. Стимулирование ВПК и процессов нитрификации сопровождалось интенсификацией развития сапрофитной микрофлоры к 8-м суткам опыта, сменявшейся процессом медленного отмирания последней, который не достигал к концу опыта контрольного уровня. Интенсификация процессов самоочищения сопровождалась снижением содержания кислорода в воде. При концентрациях ЛСК 0,1 — 1 мг/л кислородный режим модельного водоема не изменялся.
В острых опытах ЛСК и продукты их трансформации гибели животных не вызывали, что, по-видимому, свидетельствует о малом количестве образующихся токсичных продуктов.
Местного раздражающего и кожно-резорбтив-ного действия ЛСК и продуктов их трансформации в опытах на крысах, кроликах и морских свинках не выявлено.
В подостром эксперименте о токсическом действии ЛСК и продуктов биотрансформации (500 мг/кг) судили по комплексу интегральных и биохимических показателей, характеризующих состояние ЦНС, иммунной и кроветворной систем, окислительно-восстановительных процессов, печени и почек, клеточных мембран стенок сосудов и митохондриальных мембран гепато-цитов.
На основании анализа результатов подострых опытов сделано заключение о том, что ЛСК и продукты их трансформации в эквивалентных до-
Пороговые концентрации ЛСК и продуктов их трансформации (в мг/л)
Показатель вредности ЛСК Продукты хлорирования Продукты бнотрансфор-ыацни
Органолептический 39±1,29 26,6±2,83 32,4±1,18 1
Общесанитарный 1 >1
Саннтарно-токси- 10 5 10
кологнческнй (0,5 мг/кг) (0,25 мг/кг) (0,5 мг/кг)
зах обладают выраженным токсическим действием. Однако исходное вещество (ЛСК) отличается по характеру токсического действия на теплокровный организм от продуктов биотрансформации. Гак, действие продуктов биотрансформации на ЦНС было выражено сильнее, чем действие ЛСК. Достоверное изменение суммационно-порогового показателя (СПП) и активности хо-линэстеразы в крови в первом случае отмечалось на протяжении всего опыта, а во втором — лишь в начале и в конце его и не имело достоверных различий с контролем. В отличие от ЛСК продукты биотрансформации вызывали выраженный мембраноповреждающий эффект, что подтверждается понижением возбудимости клеточных мембран миоцитов сосудов и снижением активности митохондриального фермента — сукцинат-дегидрогеназы.
ЛСК и продукты их биотрансформации в изученных дозах вызывают мутагенный, гонадо- и эмбриотоксический эффекты, однако степень их выраженности была далеко не однозначной. Так, при воздействии продуктов биотрансформации показатели мутагенного действия были в 1,5 раза выше, чем при действии ЛСК. Среди хромосомных аберраций преобладали слипания хромосом (22,6% против 15,0% при действии ЛСК).
Результаты изучения отдаленных эффектов показали, что гонадо- и эмбриотоксическое действие продуктов бнотрансформацин более выражено по сравнению с ЛСК. Так, индуцированная гибель эмбрионов у интактных самок при воздействии продуктов биотрансформации была в 1,8 раза выше, чем при действии ЛСК- В отличие от ЛСК продукты бнотрансформацин вызывали снижение осмотической резистентности сперматозоидов и увеличение количества их патологических форм, что, по всей вероятности, являлось причиной достоверного уменьшения количества плодов на одну беременную самку. При действии продуктов биотрансформации на эмбриогенез общая эмбриональная смертность увеличилась как за счет постимплантационной, так и предымплантационной гибели зародышей. Вместе с тем продукты трансформации оказывали отрицательное действие на плаценту и плод, достоверно уменьшая их массу.
Таким образом, на основании полученных данных (см. таблицу) можно заключить, что продукты трансформации ЛСК, образующиеся в во-
де при воздействии природных факторов, обладают однонаправленным, но более выраженным токсическим действием по сравнению с таковым исходных продуктов.
Поскольку в результате трансформации ЛСК образуется смесь химических веществ недостаточно изученного состава, ПДК рекомендуется установить по исходному продукту, т. е. по ЛСК.
На основании сопоставления пороговых концентраций в качестве ПДК для ЛСК предлагается 1 мг/л, лимитирующий показатель вредности — общесанитарный.
Литература
1. Богосян А. Т. // Всесоюзный симпозиум по современным проблемам самоочищения и регулирования качества во-
ды, 5-й: Материалы.— Таллин, 1975.— С. 13—18.
2. Ганин Г. И.. Каплиц В. Т. // Круговорот вещества и энергии в водоемах. — Иркутск, 1981,— Вып. 5.— С. 32.
3. Методические указания к экспериментальному изучению процессов трансформации химических веществ при их гигиеническом регламентировании в воде.— М., 1984.
Поступила 27.01.87
Summary. The study explores the impact of spruce wood tannin and its transformation products on organoleptic water characteristics, sanitary regime of waterbodies and bodies of warm-blooded animals. MACs for spruce wood tannin content in waterbodies are suggested with account of transformation products to be set at I mg/1 (an organoleptic criterion of a harmful substance).
УДК 615.285.7.015.2:615.917:547.262].015.42:[в 16.165.1/.3+616.153.1
Я. Д. Павлюк, Д. А. Чура, Л. С. Еремеева, Л. В. Кирик, С. И. Скиданович, А. К. Маненко
ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ У ЖИВОТНЫХ, ПОДВЕРГАВШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ ХАРДИНА
И ЭТАНОЛА
Львовский медицинский институт
Известно, что алкоголь может изменять клиническую картину и тяжесть отравлений пестицидами [1]. Так, отмечены потенцирующий токсический эффект при сочетанном действии алкоголя и пестицида рамрода и антагонистический тип реакции при комбинированном действии алкоголя и вофатокса, кельтана и кератана в условиях острого воздействия. Высокая смертность при комбинированном отравлении фосфорорга-ническими пестицидами и этанолом связывают с улучшением резорбции (за счет повышения растворимости пестицидов в активных субстанциях) и усилением ингибирования активности хо-линэстеразы.
Мы изучили биологические действия нового отечественного гербицида хардина при перораль-ном поступлении в организм теплокровных животных без алкогольной нагрузки и в сочетании с этанолом.
Острые опыты проведены на 60 крысах-самцах массой 180—200 г. LD50 хардина при введении в чистом виде и в сочетании с 20 % этанолом рассчитаны по Б. М. Штабскому [2].
Подострый опыт в течение 1 мес проведен на 40 крысах-самцах массой 150—180 г. Крысам 1-й (контрольной) группы ежедневно вводили внутрижелудочно 3 мл воды, животные 2-й группы получали хардин в дозе '/ю LD5o, крысы 3-й группы — 20% раствор этанола, животным 4-й группы одновременно вводили хардин в дозе •До LD50 и этанол. Перед началом, на 5, 10, 20 и 30-е сутки и через 2 нед после прекращения затравки (восстановительный период) изучали по-
веденческие реакции животных, динамику массы тела, исследовали гематологические, биохимические и морфологические показатели.
ЬЭбо хардина для белых крыс составила 9366 мг/кг. При совместном действии хардина и 20 % этанола ЬО50 установлена на уровне 5300 мг/кг. При исследовании поведенческих реакций выявлено угнетение двигательной активности в тесте «открытого поля» у животных, получавших этанол. Введение хардина и сочетан-ное действие обоих веществ вызвало более выраженное изменение поведения животных по сравнению с таковым у крыс, получавших только алкоголь. Масса тела животных 3-й и 4-й групп на протяжении эксперимента существенно не отличалась от контрольной. У крыс, получавших хардин (2-я группа), наблюдалась тенденция к снижению массы тела.
В результате изучения гематологических показателей выявлен фазовый характер изменений всех подопытных животных (см. таблицу). На 10-е сутки интоксикации наблюдалось достоверное снижение содержания гемоглобина в крови с последующим его повышением. Эритроцитоз и лейкоцитоз, выявленные у крыс 2-й группы, прослеживались в течение всего периода затравки хардином. У животных 4-й группы повышение содержания эритроцитов в крови было зафиксировано на 5-е сутки. Резкое снижение содержания ретикулоцнтов выявлено у крыс всех опытных групп. При исследовании лейкоцитарной формулы крови у крыс 3-й группы не выявлено изменений по сравнению с контролем. У живот-
