CC BY
5
Наряду с особенностями превращений цнодрина в кислой и щелочной средах изучено его взаимодействие с ацетилхолинэстеразой (АХЭ, КФ 3.1,1.7). В качестве источника АХЭ был взят фермент марки А (производство Олайнинского завода химических реактивов). Установлено, что эффективная концентрация (150) циодрина составляет Ю-8 М, что свидетельствует о его высокой анти-холинэстеразной активности. Взаимодействие циодрина с АХЭ приводит к изменениям ПМР-спект-ров аналогично спектрам щелочных растворов препарата. При содержании АХЭ в количестве 10-ь г/мл наблюдается резкое обособление изомеров. Дальнейшее увеличение концентрации фермента (до 10~3 г/мл) приводит к исчезновению дублета метоксигрупп и возникновению на этом месте синглетной полосы, что связано с разложением циодрина по фосфорно-эфирной связи или с де-метилированием фосфорилированной АХЭ (старение). Сложноэфирная группировка при ароматической группе не подвергается изменениям.
Таким образом, использование ЯМР-спектра позволило установить, что цнодрин стабилен в течение 5 дней в растворе с ДМСО. В кислой среде не происходит разложения препарата, а в щелочной он быстро разрушается по фосфорно-эфирной и сложноэфирной связям при ароматическом коль-це. Взаимодействие циодрина с АХЭ также приводит к быстрому разложению препарата по фосфорно-эфирной связи.
Литература
1. Маров И. N.. Костромича И. А. ЭПР н ЯМР в химии координационных соединений. М., 1978.
2. Тринус Ф. П., Цветкова О. А. — В кн.: Фармакология и токсикология. Киев, 1980, вып. 15, с. 3—8.
3. Чекман И. С., Бударин Л. И. и др. — Фармакол. и
токсикол., 1978, № 5, с. 564—568.
4. Чекман И. С., Бударин Л. И. и др. — Там же, 1983, № 2, с. 57—61.
5. Мсцлср Д. Биохимия. Пер. с англ. М., 1980, т. 1, с. 183—197.
Поступила 16.10.84
УДК 612.014.426 + 613.647-092.9
В. В. Варецкий, В. Н. Дьяченко, М. Й. Руднев, Л. Н. Галич, Х.Бассен
УСЛОВИЯ ОБЛУЧЕНИЯ И ДОЗИМЕТРИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НЕИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
Широкое использование энергии электромагнитных волн, увеличение числа и мощности источников неонизирующей радиации микроволнового диапазона требуют расширения исследований по изучению биологического действия этого фактора окружающей среды 12, 4, 5]. В связи с этим важное значение приобретает адекватное моделирование условий воздействия электромагнитного поля (ЭМП) на биологические объекты. Эта задача часто решается в безэховых камерах, позволяющих моделировать распространение и взаимодействие плоской электромагнитной волны с биологическими объектами в зоне сформированного поля.
Одним из важнейших факторов, определяющих условия облучения, является качество безэховых камер, которое значительно зависит от поглощенного материала, из которого они изготовлены II, 3]. Ввиду этого из многих радиопоглощающих материалов нами был выбран «тонкослойный» материал на основе феррита. Его рабочий диапазон частот составляет 0,3—15 ГГц, что соответствует длине волн 1—0,02 м. Коэффициент отражения во всей рабочей полосе частот меняется в пределах 1—3 %. Внешняя рабочая поверхность имеет пирамидальную форму, что способствует хорошему поглощению падающей энергии при разных углах облучения. Небольшая толщина (порядка 5 см) существенно экономит пространство безэховой камеры. Ма-
териал выдерживает плотности потока энергии (ППЭ) до нескольких ватт на 1 см2 и устойчив к воздействию биологических объектов (например, жидких отходов животных).
Внутренний размер безэховых камер 2,5x2,5х Х2,5 м, стены помещений, в которых они смонтированы, покрыты металлическим экраном. Под полом камер имеется промежуток, в который заведены отводящие и подводящие кабели. С помощью безартефактных проводников они продлены сквозь пол камер до зоны облучения для передачи информации от биологического объекта непосредственно в процессе электромагнитного облучения. В теневой зоне ЭМП смонтированы ф°Т0ВСГ|Ь|ШКН Для стимуляции вызванных потенциалов. Наблюдение за животными ведется с помощью промышленной телевизионной установки ПТУ-47, передающие блоки которой расположены вне камер.
Облучение осуществляется сверху таким образом, чтобы смоделировать сформированное поле и условия плоской волны при частоте генерации 2375 МГц. Животных (крыс) помещают в полиэтиленовые клетки, которые располагаются на четырех пенопластовых подставках высотой 50 см, симметрично расположенных относительно центра зоны облучения (каждая клетка на одной подставке). Расстояние между двумя соседними стенками клеток около 15 см, т. е. больше длины волны. Раз-
мер каждой клетки 16x20x14 см, сверху она открыта. Корм и вода в клетки на время облучення не ставятся.
Безэховость камер, пространственная однородность и постоянство линейной поляризации, рассеивание поля клетками и экспериментальными животными проверяли с помощью специального миниатюрного датчика Е-поля (В1?Н/Е1Т). Датчик содержит 3 ортогональных диполя, для обеспечения изотропной реакции и информации о направлении поляризации в пределах сферического объема диаметром 3 мм. Сигналы датчика, преобразованные в импульсы света с помощью миниатюрной телеметрической системы, передаются к приемнику, находящемуся вне камеры, по волоконным световодам без использования возмущающих поле проводников. Безэховые камеры сканированы вручную путем помещения датчика на 1,5-метровый пластиковый стержень, который был в руках исследователя, находящегося вне камеры. Значение Е2 картировали на площади 1 м- зоны облучения от уровня дна клетки до высоты примерно 30 см. Измерения проводили как при наличии, так и при отсутствии клеток и крыс. Датчиком ЕШН/Е1Т определяли степень нарушения пространственной однородности ЭМП внутри клетки, возникающей в результате накопления в ней жидких отходов животных, процесс моделировали с помощью водопроводной воды. Асболютную величину плотности потока мощности в центре зоны облучения измеряли измерителями мощности М3=51, в состав которого входит широкополосный термопарный преобразователь сверхвысокочастотной энергии и цифровой блок ваттметра Я2М-66. Преобразователь подключается к измерительной антенне П6-32 через аттенюатор. Общая погрешность измерений ±20%. Для сравнения показания измерителя МЗ-51 сопоставляли с показаниями американского прибора Н1 1501, калиброванного в Национальном бюро стандартов США (погрешность калибровки ±10%).
При проведении биологического эксперимента ППЭ падающего излучения недостаточна для оценки воздействующей энергии и поэтому не всегда обеспечивает воспроизводимость результатов. Более адекватной характеристикой меры энергии, воздействующей на биологический объект, является удельная скорость поглощения энергии (УСП). В настоящее время разработан ряд подходов к оценке этой величины [9, 10]. Среди экспериментальных подходов, применяемых при облучении в безэховых камерах, наиболее широкое применение получило калориметрическое определение энергии, поглощаемой трупами животных в процессе облучения ЭМП 17].
В своих исследованиях мы применили усовершенствованный калориметрический метод, заключающийся в том, что температура контрольного и опытного калориметров поддерживается одинаковой за счет введения в контрольный калориметр дополнительной энергии, по величине которой
рассчитывается скорость удельного поглощения энергии облученным животным. Метод не требует измерения абсолютных значений температуры, тепловых параметров биологических объектов и калориметрической системы. Расчетная погрешность его зависит главным образом от теплоемкости жидкости, передающей тепло, и при использовании воды не превышает 8%. В качестве калориметров применяли бытовые термосы с широким горлом вместимостью 1 л. На дно колб помещали стержни магнитных мешалок, которые прикрывали двумя распорками для предотвращения их торможения трупами животных. В каждый калориметр заливали воду в одинаковом количестве и примерно равной температуры (близкой к температуре помещения, где проводились измерения). В контрольном калориметре находился нагревательный элемент, представляющий собой высокочастотный резистор. Такой же элемент помещали в опытный калориметр. Два тщательно подобранных по температурному коэффициенту термистора, включенных в общую мостовую схему, использовали в качестве датчика разности температур между калориметрами. Перед началом измерения УСП мост электрически балансировали при помещении тер-мисторов в один из калориметров. Затем их разносили в отдельные калориметры и снова проводили балансировку моста путем подогрева воды в более холодном калориметре с помощью соответствующего нагревательного элемента. Сразу после начала теплообмена между трупами контрольного и облученного животных и их калориметрами в контрольный калориметр с помощью нагревательного элемента вводили энергию (тепло Джоуля), чтобы сохранился баланс моста. Процесс прекращался, когда разбалансировка моста не превышала его достоверной реакции на разность температур калориметров и не менялся на протяжении 15—20 последующих минут. УСП рассчитывали по формуле:
ич
ЯтТ •
где / — время подогрева контрольного калориметра (в с); т — масса животного (в кг); Т — время облучення животного (в с У, V — напряжение на нагревательном элементе (в В); Я — сопротивление нагревателя (в Ом).
Перед облучением трупы крыс массой 0,25—0,3 кг выдерживали в безэховой камере 14 ч. При облучении один из них помещали в открытой клетке в вытянутом положении вдоль вектора Е, а второй оставляли в этой же камере, но с защитой от воздействия ЭМП поглощающим материалом. Три остальные клетки были свободными. УСП определяли при уровнях 100 и 300 Вт/мг и времени облучения 10 и 3 мин соответственно, так как, согласно данным литературы [6], эффект утечки тепла при таких режимах облучения отсутствует. Кроме того, были проведены измерения локального распределения УСП в трупе крысы и его фантоме.
В этих исследованиях применяли миниатюрный датчик Е-поля с 3 ортогональными диполями фирмы «№гс!а» (США) длиной 1,5 мм каждый 181. Во всех измерениях объекты располагали в направлении максимального взаимодействия с линейно поляризованным падающим полем. В качестве фантома использовали микроволновый эквивалент мышечной ткани с удельной проводимостью 2,25 См/м и плотностью 970 кг/м3, изготовленный в США, которому с помощью двух разделяемых пенопластовых матриц придавали форму тела крысы. Измерения выполняли как в области живота, так и в голове фантома. УСП в голове трупа крысы определяли путем введения зонда в мозг через отверстие в височной кости, локальную УСП в голове трупа и фантома животного — также при наличии стеклянных вживляемых электродов, используемых для регистрации электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов в процессе облучения, оценки их влияния на УСП в голове животного.
Микроклимат в безэховых камерах при проведении в них экспериментов задается кондиционерами БК-1500 и нагревателями с закрытой спиралью. Температура воздуха поддерживается на уровне 21 ±2 °С и контролируется с помощью предварительно калиброванных термисторов, включенных в мостовую схему с выходом на самописец. Воздухоочиститель ВОПР-1,5 обеспечивает снижение запыленности и бактериальной загрязненности в камере в 5—8 раз за 15—30 мин его работы (паспортные данные), что способствует улучшению содержания животных в процессе длительного эксперимента.
Результаты измерений, проведенных на площади примерно I м2 зоны облучения, показали отсутствие стоячей волны или других пространственных вариаций, превышающих 10 %, как вдоль распространения волны, так и в нормальной к ней плоскости. Поляризация поля была линейной и не менялась в любом месте расположения клеток. Рассеивание поля клетками было минимальным и не превышало ±10% даже в присутствии животных в клетках, кроме той, где проводилось измерение. При сканировании клетки от уровня пола вертикально вверх до ее верхнего уровня и обратно отличалась стоячая волна с вариациями 25%, когда около 3 мл воды было вылито на дно клетки^ чтобы смоделировать накопление мочи. Тот же результат был получен, когда дно клетки покрывали небольшим слоем слегка увлажненных дре-
Таблица 1 Величины удельной скорости поглощения
-V? трупа животного ППЭ. Вт/м» УСП (приведенная к ППЭ= 100 Вт/м2), Вт/кг УСП (приведенная к ППЭ=!0 Вт/м') Вт/кг
1 100 2,6 0,26
2 300 2,8 0,28
3 300 2.7 0,27
4 .300 2,8 0,28
Таблица 2
Напряженность электрической составляющей поля и УСП в фантоме крысы*
Часть тела Положение Датчика Е». В/м1 УСП, Вт/кг
Живит Край 70 0,2
1 Центр 130 0.3
» Кран 80 0.2
» Центр 250 0.6
* Здесь и в табл. 3 данные приведены к 10 Вт/м2 падающего излучения.
весных опилок. Животное при этих измерениях в клетке не находилось. Абсолютное значение ППЭ в центре зоны облучения составляло, например, 10 мВт/см2 (прибор МЗ-51 в комплекте с измерительной антенной П6-32 при полной погрешности измерений ±20% и 9,3 мВт/см2).
Данные определения УСП калориметрическим методом приведены в табл. 1.
Интегральная УСП энергии трупами животного в пересчете на 10 Вт/м2 составляла 0,27 Вт/кг с колебаниями не более 3%.
Результаты измерений напряженности электрической составляющей поля и оценки УСП в фантоме крысы приведены в табл. 2.
Показания прибора с датчиком, расположенным в центре головы фантома, не изменялись при подсоединении стеклянных электродов с жидкостными отводными проводниками. В то же время при подсоединении металлических проводников длиной около 2 см к голове фантома показания уменьшались на 40%.
Результаты измерений напряженности электрической составляющей поля и оценки УСП в голове трупа крысы приведены в табл. 3.
На основании итогов измерений установлено, что распределение ППЭ в безэховой камере размером 2,5X2,5X2,5 м, изготовленной из поглощающего материала на основе феррита, хорошо моделирует зону сформированного поля и ее высокую однородность на площади примерно 1 м2 зоны облучения. Величина 0,3 Вт/кг, полученная методом прямого измерения в центре живота фантома крысы, хоро"-
Таблица 3
Напряженность электрической составляющей поля и УСП в голове трупа крысы
№ трупа животного Положение дятчнка Е». В/м1 УСП. Вт/кг
1 Край 200 0.4
1 Центр 540 1.0
2 Край 320 0,6
2 Центр 540 1,0
3 Край 420 0,8
3 Центр 070 1,3
4 Край 320 0,6
4 Центр 670 1.3
шо согласуется с показателем средней УСП в крысе при определении калориметрическим методом (0.27 Вт/кг). Данные, полученные на фантоме и трупе крысы, свидетельствуют о большой неод-ф породности распределения поглощения электромагнитной энергии в центре биологического объек-> та и его модели. Так, УСП в голове фантома в 2 раза больше, чем в области живота, а в голове трупа крысы уменьшается от центра к краю примерно в 2 раза. В пределах ошибок измерений не обнаружено влияния стеклянных электродов и жидкостных отводящих проводников, используемых для регистрации электрической активности мозга, на распределение поля внутри головы как фантома, так и трупа крысы, что позволяет использовать их при непосредственном воздействии неионизи-рующей радиации на биологические объекты.
Литература
1. Дьяченко В. II., Варецкий В. В., Галич Л. Н., Руднев М. И. — В кн.: Биологическое действие электромагнитных полей. Пущнно, 1982, с. 106—107.
2. Лось И. П. — В кн.: Симпозиум по вопросам электрической и электромагнитной характеристики окружающей среды. Материалы. Будапешт, 1979.
3. Мицмахер М. Ю., Торгованов В. А. Безэховые камеры СВЧ. М., 1982.
4. Холодов Ю. А., Шишло М. А. Электромагнитные пол« в нейрофизиологии. М., 1979.
5. Шандала М. Г., Думанский Ю. Д., Руднев М. И. и др. — В кн.: Советско-американский симпозиум по проблеме «Гигиена окружающей среды. 2-й. Материалы. М., 1977, с. 92—97.
6. AI lis J. W., Blackmail С. F., Fromme M. L., Bena-ne S. G. — Radio Sei., 1977, vol. 12, N 6(S), p. 1—8.
7. Allen A. }., Hurl V. D. — Ibid., 1979, vol. 14, № 6(S), p. 1—4.
8. Bassen H. — In: Symposium on Biological Effects and Measurement of Rsdio Frequency Microwaves. Washington, 1977, p. 136—151.
9. Kinn G. В. — Radio Sei., 1977, vol. 12, N 6(S), p. 61 —
62.
10. Rowlandson J. /., Barber P. W. — Ibid., 1979, vol. 14, N 6(S), p. 43-50.
Поступила 11.04.85
УДК 614.771:547.5711-074:543.544
3. М. Слизень, Л. С. Самсонова. Т. Г. Зименко
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИМЕТИЛТЕРЕФТАЛАТА В ПОЧВЕ
Институт микробиологии АН БССР, Минск
Диметилтерефталат (ДМТ), используемый в качестве мономера при производстве полиэфирного волокна лавсана, в составе пылегазовыбросов соответствующих предприятий поступает в окружающую среду, в частности почву.
Метод контроля содержания ДМТ в почве отсутствует, в связи с чем нами разработан газохро-матографический метод определения количества ДМТ в почвенных образцах. Для этой цели использован газовый хроматограф ЛХМ-8МД (модель 4) с пламенно-ионизационным детектором. Навеску исследуемой почвы (100 г) вносили в стеклянную колбу с притертой пробкой, заливали 100 мл изо-пропанола и помещали на аппарат для встряхивания в течение 3 ч. Образцы 5 мин нагревали на водяной бане до 70 °С и фильтровали под вакуумом. Фильтрат концентрировали на вращающемся вакуумном испарителе РВО-64 до объема 0,1 мл.
Условия хроматографирования: газохромато-графическая колонка из нержавеющей стали длиной 1 м и внутренним диаметром 3 мм, твердый носитель — хроматон Ы-АШ-НМОБ зернением 0,100—0.125 мм, жидкая фаза — силиконовый каучук СКТФТ-50, составивший 15 % от массы твердого носителя, скорость газа-носителя гелия 30 мл/мин, водорода 30 мл-мин, воздуха 300 мл/мин, температура термостатирования колонки 150 °С, испарителя 225''С, шкала электрометра 50- Ю-12, объем вводимой пробы 2 мкл. Продолжительность
выхода хроматограммы 12,5 мин. Образец рабочей хроматограммы представлен на рисунке.
Для количественного определения применяли метод абсолюткалнбровки по площадям пиков. Предел обнаружения ДМТ 0,02 мкг в анализируемом объеме раствора. Чувствительность определе-
Хроматограмма выхода ДМТ.
1 — изопропилоныЛ спирт: 2 — диметилтерефталат.
12 6 О мин
