Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническая оценка опасности аварийного загрязнения воды нестабильными соединениями на примере ацетонциангидрина и продуктов его трансформации

Г 1

российская академия медицинских наук

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОЛОГИИ ЧЕЛ< • .''.К/, К ГИГИРМЧ ОКРУЖАЮЩЕЙ СПЕЛЫ и:-:. /.. П. С! '

На права;-, рукописи

С И Н И Ц Ь1 Н А Оксана Олеговна

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ АВАРИЙНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ НЕСТАБИЛЬНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ НА ПРИМЕРЕ АЦЕТОНЦИАНГИДРИНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ТРАНСФОРМАЦИИ.

14.00.07 - ГИГИЕНА.

А ВТОР Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва - 1994 г.

'' - / '/ / •

Работа выполнена и Научно-исследовательском институте экологи;: человека и гигиены окружающей среды им.А.Н. Сысина РАМН.

Научные руководители: доктор медицинских наук 3.И.Холдакова О.и.е.,кандидат медицинских наук Л.X.Пухамбетова

Официальные оппоненты: профессор.доктор медицинских наук С.Н.Новиков ст.и.с.^кандидат, медицинских наук С.Л.Авалиани

Ведущее учреждение - Московский институт гигиены им.Ф.Ф.Эрисмана

"/О" часов на заседании специализированного совета Д. (Г'.09.01 в НИИ экологии человека и гигиены окружающей сред--- им. А. Н. Сыс/на РАИН (119833, Москва, ул. Погодинская, 10).

диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ экологии ч чозека и гигиены окружающей среди им.А.Н.Сысина РАМК.

^тореферат разослан ^ г.

ащита диссертации состоится

в

ченый секретарь специализированного совета, докто; медицинских наук, профессор

В.С.Курков

01ОДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. ГЗ последние годи появляется большое количество сообщении об авариях. связанных с производством, транспортировкой к применением химических веществ как за рубежом, так и в нашей стране. В частности в ноябре 1990 г. произошло аварийное 'загрязнение р.Зап.Двина ацетонциангидрииом (ЛЦГ), в результате чего опасности подверглись населенные пункты на расстоянии 100-200 км вниз по течению реки, в том числе такие крупные города, как Даугавпилс и Рига. При расследовании аварии Государственная комиссия столкнулась с рядом вопросов: во-первых, о скорости трансформации АЦГ в воде и изменении его опасности во времени; во-вторых, о степени опасности превышения ПДК АЦГ к цианидов, а также о причинах различий в соотношении токсичности этих веществ при энтеральном и ингаляционном поступлении по данным прежних исследований (П.Е.Шкодич, 1966; Е. •:'..! .••■¡ева. 1961; В.Ф.Ушаков, 1969). И. наконец, не определено. по какому веществу - АЦГ или продуктам его трансформации проводить контроль за содержанием в воде.

Оказалось, что вообще не существует методов определения опасности аварий в зависимости от длительности и уровня воздействия на население, от продолжительности и широты распространения химического вещества в окружающей среде. Вместе с тем, наличие современных методических подходов к гигиеническому нормированию вредных веществ, в частности, гигиеническая оценка трансформации веществ в воде (Г.Н.Красовский и соавт.. 1935, 1987), методы экспресс-экспериментальной оценки токсичности в кратковременных экспериментах (3.И.Жолдакова и соавт., 1985, 1989, 1993) позволило перейти к гигиенической оценке опасности аварийного загрязнения воды нестабильными соединениями.

Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы явилась разработка методов гигиенической оценки опасности аварийного загрязнения воды нестабильными соединениями на примере ацетон-циангидрина и продуктов его трансформации.

_ о _

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

1.' Дать гигиеническую оценку процессам трансформации ЛЦГ И поде и длительности загрязнения окружающей среды с учетом опасности в аварийной ситуации.

2. Изучить токсичность и опасность ЛИГ в зависимости от длительности и уровней загрязнения воды при авариях.

3. Сопоставить токсичность и опасность АЦГ и продуктов его трансформации.

4. На основании исследования взаимосвязи между процессами экотоксикокинетики в окружающей среде и организме разработать рекомендации к контролю и гигиенической оценке опасности АЦГ. как модели нестабильных соединений, при аварийном загрязнении воды.

Научная новизна работы работы состоит в следующем:

1. Получены новые данные о единстве процессов трансформа ции и биотрансформации АЦГ до цианид-иона на первой стадии и различии последующих этапов превращения в организме и в воде.

2. Впервые разработаны показатели опасности аварийного загрязнения окружающей среды АЦГ и цианидами на основе шкалы допустимых суточных доз.

3. Установлена независимость токсичности АЦГ и цианидов от пути поступления в организм по величинам экспозиционных доз. что позволило рекомендовать распределение допустимых суточных доз пропорционально степени загрязнения различных объектов окружающей среды.

4. Предложен оригинальный критерий для дифференциации недействующих и пороговых доз АЦГ - "перелом" кривой накопления роданидов в крови и моче.

5. Обоснован новый тест-экспозиционный количественный критерий для оценки степени безвредного, порогового и вредного влияния АЦГ и цианидов на здоровье населения - увеличение со-

держания родаиидов п моче на 5%, на 10-15%. более, чем на 15%, соответственно, и повышенно содержания оксигемоглобпна более, чей на 1Г)Л, как дополнительней критерий вредного действия.

б. Модифицирована методика определения содержания роданидов в крови и моче лабораторных животных.

Практическая значимость работы:

Матсрнпли работы использованы при разработке "Методических указаний по научному обоснованию гигиенических нормативов лекарственных средств в воле" (справка о внедрении I) 11-5/497 от 2.12.1993 г.) -"Методических указаний по регламентированию сильнодействующих ядовитых веществ в воде для личного состава войск при химических авариях" (Н Р-599).

Разработана методика измерения концентраций ацетонциан-гидрина в атмосферном воздухе (справка о внедрении И7-5/239с от 25 июня 1993 г.).

Научно обоснован пересмотр ПДК ацетонциангидрина и цианидов в воде (справка о внедрении N 11-5/488 от 10.1993 г.).

По результатам исследований разработан алгоритм расследования аварийного загрязнения водных объектов АЦГ и цианидами.

Материалы работы доложены на научной конференции молодых ученых и специалистов НИИ общей и коммунальной гигиены им.Д.Н. Сысина АМН СССР (Москва. 1930); заседании Секции "гигиона воды и санитарная охрана водоемов" Проблемной комиссии "Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды (Москва, 1993); конференции "Экологическая безопасность городов" (С.-Петербург, 1993), межотдельческой комиссии НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им.А.Н.Сысина РАМН по апробации кандидатских диссертаций (ноябрь 1993 г.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 4 научные работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из

введения. обзора литературы. 4 глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов. указателя литератур», прнло-жпннй и материалов внедрения п практику. Текст изложен на 149 листах машинописи, иллюстрирован 15 таблицами. 37 рисунками. 51 приложением. Список литературы включает 152 источника, из

них 100 отечественных. »

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Определяющая роль цианид-иона в токсичности и опасности АЦГ при его трансформации в воде и..в организме.

" 2. Шкала токсико-гигиенических параметров (допустимых су-' точных, пороговых доз. ПДК) для оценки опасности аварийного' загрязнения .АЦГ и цианидами в аварийных ситуациях.

3. Рекомендации но химическим, биологическим и тест-экспозиционным методам контроля за загрязнением окружающей среды АЦГ и цианидами и за влиянием на здоровье населения.

4. Алгоритм расследования аварийного загрязнения водных объектов нестабильными соединениями на примере АЦГ и цианидов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Объекты, объем, и методы исследования. Объектами настоящих исследований явились ацетонциангидрин (АЦГ) и продукты его трансформации. Для решения поставленных задач всего было проведено 99 серии опытов, из них 81 санитарно-гигиенических. 18 -химических.

Стабильность АЦГ в воде изучалась под воздействием различных деструктирую:цих факторов. Всего было проведено 340 анализов. Исследование процессов трансформации АЦГ в зависимости от рН и температуры водь! выполнялись на базе Белорусского НИС-ГИ. Определение содержания АЦГ в воде осуществлялось газохро-матографическим методом, разработанным Ю.А. Присмотровым (Бел-НИСГИ). Стабильность АЦГ в модельном, водоеме изучалась по скорости образования цианид- и роданид-ионов. Каждая проба ана-

лпзирппалась двумя методами: с помощью отгонки (¡0. Ю. Лурье. 1971) v. в чта;ах Конвоя (И.В.Герасимов. 1980), что предположительно могло бы дифференцировать стабильные и нестабильные цианистые соединения.

Экспериментальная оценка токсичности АЦГ и продуктов его трансформации на проведена на дафниях, а также на теплокровных животных в острых, подострых и хронических опытах. Использовано 1135 белых беспородных крыс, 130 белых мышей. Применены следующие биохимические. Физиологические, гематологические и морфологические показатели. Определялись поведенческие реакции. содержание оксигемоглобина, гемоглобина SH-групп в крови, роданидов в сыворотке крови и моче, активность цитохромоксида-зы и малатдегидрогеназы в печени, лактатдегидрогеназы в сыворотке крови и печени.

Статистическую обработку результатов экспериментальных исследований проводили с использованием параметрического критерия сравнения Стьюдента и корреляционно7регрессионного анализа на персональном компьтере IBM PC/AT по программе "Statgraf".

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Гигиеническая оценка процессов трансформации анетонниан-гидрина в водной споде.

Изучение стабильности и трансформации АЦГ в воде проводилось при воздействии различных деструктирующих факторов: концентрация водородных ионов; температурного фактора (4"С, 10* С и 20°С); кипячения, а также биохимических процессов под влиянием водной биоты.

Установлено, что АЦГ является нестабильным соединением (4 класс опасности) и его стабильность в воде в большей степени зависит от реакции среды раствора, в меньшей - от исходной концентрации: с повышением значения рН и уменьшением исходной

концентрации увеличивается скорость и степень гидролиза но- . щества. в результате которого образуются ацетон и синильная кислота. Кач^стпоннып лпр.'-ктепистики этого процесса, приведенные в литературе (П.Е.Шкодим, 196G; Б.Л.Курляндскип, 1993). впервые нашли четкое количественное выражение в виде прямолинейной зависимости периода полураспада от интенсивности дест-руктирующего фактора (реакции среды) (рис. 1).

водного раствора при различных исходных концентрациях.

В условиях естественного водоема гидролиз АЦГ с исходной концентрацией от ПДК до 10 мг/л и рН воды от 6.9 до 9.0 протекает за 5 - 30 минут. При более высоких концентрациях этот процесс занимает 2-3 часа. При этом температура, характерная для природных условий, не оказывает существенного влияния на скорость гидролиза.

Вместе с тем, повышение температуры до точки кипения способствует полному гидролизу АЦГ. независимо от исходной концентрации. При этом образуется известный токсикант - цианид, который не разрушается при кипячении, но может удаляться вмес-

то с паром, что соппаласт с данными Смирновой Р.Л. (1Э5С). Так. кипячение в течение 1 часа волы, содержащей 30 ПДК цианидов способствует обезвреживанию ее до уровня ПДК. Однако, при термической обработке продуктов питания происходит разрушение содержащихся в них цианидов (Руководство по контролю качества питьевой воды. ВОЗ. 1987). Таким образом, термическая обработка. длительность которой зависит от исходной концентрации цианидов, обеспечивает обезвреживание воды и продуктов питания.

При изучении дальнейших путей превращения цианидов (2-я стадия трансформации АЦГ) в модельном водоеме, содержащем волную биоту. установлено, что процесс обезвреживания цианидов протекал путем неферментативного образования стабильных комплексных соединений, содержащих CN-группу. При этом, в течение 20 суток цианид-ион может сохраняться в водоеме в неизмененном виде.или отщепляться от нестабильных комплексных соединений

при кипячении. По данным G.Leduc et al. (1982) такие же процес-

«

сы наблюдаются при воздействии других деструктирцющих факторов (перемешивание. Фотолиз, аэрация и др. )

Таким образом, высокая опасность загрязнения АЦГ и продуктами его трансформации в аварийных ситуациях, ведущая роль цианид-иона в процессе трансформации АЦГ и длительное сохранение цианидов в воде поставили вопрос о сравнительной токсичности АЦГ и цианидов не только на низких уровнях воздействия, но и при повышенных концентрациях. Сравнительная токсичность ЛИГ и продуктов его трансформации при однократном воздействии на организм. При однократном энтеральном поступлении в организм белых крыс наблюдалось сходство в клинической картине отравления не-гидролизованным, гидролизованным АЦГ и цианистым калием, а также отсутствие достоверных различий в основных параметрах токсичности, расчитанных на CN-ион (ЛД50 - 5,9; 5.2: 5,6 мг/кг..

Л'1'50 - 39. 32. 30 минут. 1,ш ас. - 0. 14: 0.15; 0.13 мг/кг. соответственно). При этой ЛД50 ацетона составляет 7400 мг/кг (II. И. Омольянец и ооавт. . 1974). что на три порядка выше ЛДГЮ АЦГ рассчитанной на ацетон (13.4 мг/кг).

Для сравнительной оценки токсичности АЦГ и продуктов его трансформации сопоставлялись не только зависимости "доза-оф-фект". но и скорость развития эффекта. При этом использовалась рабочая гипотеза, согласно которой скорость развития токсического процесса зависит от скорости..образования цианид-иона в крови. •

Установлено, что наиболее чувствительным показателем ток-сикодииамики АЦГ из двух изученных является изменение содержания оксигемоглобина в крови, а токсикокинетики - скорость накопления и выведения роданидов в сыворотке крови.

Для выяснения путей биотрансформации АЦГ в организме использовалось сочетание токсикодинамического и токсикокинети-ческого критериев. Сопоставление периодов полунакопленпя %сит) максимального накопления (ггпах) и полуубыли (полувыведения) оксигемоглобина (рис. 2) и роданидов в крови (рис. 3) после однократного введения изученных соединений позволило, во-первых, получить количественные характеристики метаболизма АЦГ в организме, который протекает на 1-й стадии путем гидролиза до цианид-иона. На второй стадии происходит детоксикация цианидов до роданидов.

Во-вторых, колпчестве'лние соотношения токсикодинамики и токсикокинетики показали замедление наступления максимального токсического эффекта и скорости детоксикации негидролизованного АЦГ по сравнению с -гидролизоьанннм и цианистым калием. По нашему мнению, это связано с тем, что при поступлении в организм АЦГ в неизмененном виде необходимо время для его гидролиза до цианид-иона. Совпадение периода максимального накопления рода-

(ЬГСМЯ,

(Л И и

»го-

ло

го ■

5 '

пе р. л сл г нл «Х^л I-н ия

(С/^сисг» ) Я - ГИДРОЛИЗ. ЛИГ

п»;р. мяксл накопления (Т(па< )

пер. пол/>,ев>Аи

це гид р. Яи,Г - КСН

Рис. 2. Зависимость параметров токсикодинамики от структуры

вводимого вещества.

со

ко-

(ЬРСМЯ, ММЙ

АО

пес. пслучъьГрйдекиУ

п<гс, полуилк-оплеии1» ("С /¿сит)

гидролиь. яа,г

пер,

С С^МСс* )

1&&1- негидр. ЛЦ.Г К-С^

Рис. 3. Зависимость параметров токсикокинетики от структуры вводимого вещества.

НнДОП и сыворотке Кров!! (рис. 3) с периодом тлуубыли оксигс-м.ч'лоОпн-г (уменьшение токоичешсого :>.Мчмсга) :•) г.осло

|:«^олен:1я каждого из тр^х т.рднииниА • ■ г-::г ЭДФ'К-'¡пышоти основного пути детикеикации цианидов .1а счет активности роданезы. которая действует только па свободные СН-ионы (В. ¡1. БогЬо. 1953), что, но нашему мнению, является вторым убе-ллтельным доказательством определяющей роли циаппд-иона в токсичности и метаболизме АЦГ.

В-третьих, токсико-кинетические критерии позволили уточнить экспериментально установленную (0,09мг/кг) максимально недействующую однократную дозу, которая по данным расчета по методу И.П.Улановой и соавт.(1988) составила 0,06 мг/кг. что имеет важное значение при оценке опасности водопользования в аварийных ситуациях.

Таким образом, параметры токсичности негидролизованного, гидролизованного АЦГ и цианистого калия и процессы токсикоди-намики и токсикокинетики показали, что определяющую роль в токсичности АЦГ играет скорость образования цианид-иона.

Токсичность и опасность А11Г в зависимости от длительности п уровней воздействия на организм.

Оценка кумулятивных свойств АЦГ и цианидов на основе изучения динамики продуктов бпотрансформации в крови и установления периодов их полувыведонпя в кратковременных опытах (Уланова П. П. и соавт.. 1988, С.К.Новиков и соавт., 1992) показала, что изученные вещества обладают низкой материальной кумуляцией. Это совпадает и с токсикокинетичсской классификацией 1.Те1зтсег е1 . а1. (1980) (Е^ех << 1 суток).

Однако, при анализе динамики изменения пороговых доз АЦГ и цианидов во времени в подостром и хроническом опытах (рис.4) выявлена кумуляция' эффекта до СО-го дня. По этим результатам АЦГ и цианиды следует отнести к веществам с сильной функцио-

± 3

--и, и/Жиды ---Л И, Г

Рис. 4. Зависимость "время-эффект".на пороговом уровне

под влиянием ЛЦГ и цианидов.

,, % К КОНТРОЛЮ

—— мг/*г| Р«А'»ИИЛЬ|---О.СГ2äw/vr Iсксигенс----0021>лгД-1

- О,СОТ ноч«. ---О.СОТиг/кГ)глс5|ли ---С,СО?иг/«.г{СЛП

о - р < о,о5

Рис. 5. Изменение специфических и неспецифических показателей на разных стадиях интоксикации ЛЦГ {в % к. контр^лп).

нальнпи кумуляцией (Г'. 11. Красоте;:;:;'! и соавт. . 197!). Д.-ш.нгж-т пилообразное инкоиснн!4 ИД опяхк!. лчитпт*-:.; ад-ттлинои но-присп.пмопт-'."! ц.цч •>;•;н;г: •.•г<>чч::и ! .п •;-->;ч- :.7дп.,:н

по комплексу изменении специфических. патогенетических и интегральных показателей. При ото;.: особое внимание уделялюь установленному на основе корреляционного анализа соотнош 'нию и степени вовлечения специфических и поопоцпфическнх М"Хлнизмов детоксикации ДЦГ при разных уровнях воздействия. Расчет коэффициентов корреляции между Функционально связанными биохимическими показателями (всего 390 пар) позволил выявить необна-руживаемые обычными статистическими методами стадии реакций организма на воздействие ЛЦГ.

Под воздействием токсической (0,028 мг/кг) и пороговой (0.007 мг/кг) доз АЦГ в течение 6 месяцев процесс интоксикации представляет собой достаточно сложную картину (рис. 5). Тем но менее, его можно разделить на 3 стали;!. На 1-й стадии наблюдалась активация детоксикации при сохранении неизмененными других специфических и неспецифическпх показателей, что соответствует стадии компенсации или напряжения (по Селье). Дальнейшая активация процессов детоксикации е;це способствует сохранению оптимального уровня оксигемоглобина в крови через 2 месяца опыта. Однако, у животных, получагч.шх ЛЦГ в дозе 0.028 мг/кг. наблюдается значительное повышение возбудимости ЦНС. Это свидетельствует о недостаточной эффективности системы специфической детоксикации. что подтверждается вовлечением дополнительных механизмов энергообеспечения (коэффициенты корреляции между цитохромоксидазоп (ЦХО) - МДГ и ЦХО - ЛДГ в печени равны -0.75 и -0.76. соответственно, при отсутствии корреляции между этими показателями у контрольных жинотннх). Такого рода изменения соответствуют стадии первичной декомпенсации (И. В.Саноц-кий. 1969). Вместе с тем. наличие достоверной корреляционной

nn.4.4¡¡ ;г п.я.Ч) мгкду с: пд г-»и i и »--г.» о к. ui i vio ¡¡ крови и рОД'ШИ '¡II!' Г Г.МЧС у ЖИВОТНЫХ при ВОЗДЕЙСТВИИ ПорОГ"ВСН Дп:ш [фИ n i'f *"!си iü'.mi !ir'i¡ii¡i интегральны.'-' :мгч:.-!Т"."- ••! (•■!'■>■."• i'.■-.v.yy: о нирмалыюм онаоженин ткани:'! кислородом.

>

К 4 -му моояцу наблюдался срыв механизмов лотикоикапии и ослабление корреляционных связей мозду активностью И/0 -!'ЛГ и * ПХО - ЛДГ (крови) у животных, получавших токсическую дозу ЛЦГ. по сравнению с контролем, что может расцениваться как дидкоор-, динацин. отмеченная ранее 3.И.Колдаковой и соавт. (1987) при действии других веществ. Недостаточная эффективность и универсальных механизмов защиты организма способствует изменению абсолютных величин практически всех изученных показателей.

У животных, получавших пороговую дозу ЛЦГ, в этот срок опыта корреляционные связи, характеризующие дополнительные механизмы энергообеспечения, усиливаются: ЦУ.О - МДГ г=-0,94; ЦХО - ЛДГ в печени г--0. 76. И в результате подключения вторичных реакций защиты патологические изменения менее выражен:,:.

К 6-му месяцу все показатели приближались к контролю. Однако. снижение СИП свидетельствует о том, что это состояние нельзя охарактеризовать как истинную адаптации.

Таким образом, как показали наши исследования, только комплексное изучение специфических (токсикокинетических, в особенности) и неспецифических показателей дает четко; представлен:!" о степени вредного действия химического ';оо;;;:нен::я и о соотношении процессов адаптации и декомпенсации.

Применение корреляционно-регрессионного анализа позволило определить этапность вовлечения специфических и неспецифнческих (универсальных) механизмов дотоксикации ЛИГ и обосновать ика.лу пороговых, максимально-недействующих, допустимых суточных доз и допустимых концентраций для разных периодов вынужденного во-допотреб.пения в аварийных ситуациях (таблица 1).

Таблица l допустимых сут I' зависимости

Шкала пкр'ччжих. максимально меде;:': п.у - ;:;нл.

Длит-ть водо-потребл.. сутки

1

2-5 6-30 30 и >

чных доз и допустимых Kciüii'üTpaiö от /yr.rriv:!.! »-и: 1

АЦГ и п:г1нпд'1| ) цианид иону).

ПЛ. кг/кг I КИЛ. мг/кг

0. 14 0. 14

0. 028 0. 007

0. 06 0.028 , О,0056 0.00175

ДСЛ. мг/сут

4.2 1,96 0. 39 О, 12

дк, мг/л

1.2 0. 56 0. 11 0,035

Комплекс статистических и диагностических критериев использован нами для выявления четырех видов состояния организма, отражающих токсическое, вредное, пороговое и безвредное действие АЦГ, и позволил выделить зоны субсмортельных. токсических. пороговых и недействующих доз. вызывающих эти состояния. При изучении показателей, отражающих в наибольшей мере степень реакции организма на воздействие АЦГ. установлена оригинальная закономерность (рис. 6) Обращают на себя вникание 2 "перелома" кривых: при переходе уровни воздействия от токсических к смертельным дозам (Lim ас.), и - менее резкий - между пороговыми и недействующими дозами. При этом первый "перелом" напоминает об отмеченном ранее Н.М.МальценоЯ (1979) "перегибе" другой кривой - зависимости периода полувыведения вещества от концентрации хлористого метилена в воздухе - при переходе уровня однократного воздействия от токсического к пороговому. Второй - выявленный впервые - позволяет более точно определять безвредные уровни воздействия.

Кроме того, изучение процессов токсикокинетики чрезвычайно важно для установления тестов экспозиции и биологических ПДК

1чО W-№ 4IC-

°fo и: контролю

- pOiiltVHibt MC^C.

— — — скс'пгемсглойчн

- - р»«,!Н1Л&Ь| p> ÏI4,"M\

c,cdi">n* , i.ctit c',c»> 0,'oas c>ii o.is o,ss с.Ч-i

ЗОИЛ Uch/i nororcfShK токсически» '| SOH(1 ОУ^'МС.РГй.Ч.- МП-

юи^илдсз I I .ACS I ДОЛ I HUH jlOi

Рис. 6. Изменение специфических показателей в зависимости от

степени нарушения состояния организма при воздействии различных доз АЦГ.

Учитывая большую значимость содержания роданидов в моче для оценки степени влияния АЦГ на организм, выявленную на основе корреляционного анализа, а также доступность во взятии материала. в качестве тест-экспозиционного критерия для оценки степени безвредного, порогового и вредного влияния АЦГ и цианидов на здоровье населения может быть использовано увеличение содержания роданидов в моче на 5%, на 10-15%, более, чем на 152. соответственно. Абсолютное их значение не может служить таким критерием, т.к. оно определяется в большой мере характером питания, а также повышено у курящих (Л.Не1по еЬ а1..1568). Поэтому для сравнения необходимо определять уровень роданидов в моче у аналогичных групп населения, не подвергнутых-интоксикации цианидами, с уметом таких социальных Факторов, как характер питания, курение). В качестве дополнительного показателя вредного действия может служить повышение содержания оксиге-моглобина более, чем на 15"-?.

Поскольку при авариях возможно загрязнение цианидами не только воды, но и других объектов окружающей среды, а также возникает опасность ингаляционной интоксикации при кипячении загрязненной воды проводилась сравнительная оценка токси'!;!"°т"

ЛИГ и цианидов при ранних путях поступления с пересчетом концентраций п дозы по формуле Флари.

Оообщ'чшо р1у.'1;.пгоп г м- гпи-'нччл ::с:'!"Л"!"!1!!!Г| и данных литературы (Е. Л. Арзмева. 1901; В. Ф. Ушаков. 1У6'Л) позволило установить. что токсичность АЦГ я цианидов не зависит от пути поступления в организм, и поглощенная доза составляет около 50?^ от экспозиционной. Поэтому опасность загрязнения окружающей среды можно оценивать по допустимой суточной дозе, а четкое соотношение между экспозиционной и поглощенной дозами при всех путях поступления свидетельствует о возможности распределения допустимых суточных доз пропорционально степени загрязнения различных объектов окружающей среды.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Обобщая данные о процессах трансформации АЦГ в окружающей среде (воде) и биотрансформации в организме, можно представить пути превращения АЦГ в виде следующей схемы (рис. 7):

роданеза

организм СИ' ^___ _ БСМ"—»-выведение с мочой

соед.. сод-е СП-группы (Ферроцианпды)

Рис.7. Схема путей трансформации АЦГ в воде и биотрансформации

в организме.

ацетон

АЦГ

вода

Как видно из схсмы. 1-я I■/]адпя превращения ЛИГ к о;сру:;:ап щей среде и в организме 1'.овпадаоти заключается в образовании ппанид-иона. Р. орган;»: ;м 1 мед ипиштт.» ро/мнтм происходит дс-токсикация цианидов иут^м образования менее токсичных тиоциа-натов (роданидов). которые выводятся из организма с мочой.

В воде цианиды могут сохраняться до 20 суток, и в зависимости от реальных условии (рН воды и химического состава примесей) нсферментативным путем превращаться в различные соединения. Наиболее распространенный продукт их трансформации -комплексные соединения, содержащие СЛ-гругшу.

Таким образом, главным звеном в цепочке превращений АЦГ в воде и в организме является цианид-ион. Последующие продукты трансформации по результатам токсико-гигиенической оценки (таблица 2) и данным биотестирования существенно менее токсичны.

Таблица 2. Сравнительная токсичность и опасность АЦГ.

цианидов, ацетона, роданидов и ферроцианидов.

Вещество 1 1 1 АЦГ | цианиды 1 1 |ацетон|роданиды 1 |ферроциа-

Параметры 1 (по си-иону 1 1 1 [78] 1 (59] [поБС»[31] 1 |ниды [79] 1

ПКорг, мг/л 1 1 1 0,09* I 0.1 1 1 39,6 1 I 100.0 1 ! 2.5

ПКсан. мг/л 1 0.1 * 1 0.1 1 2,2 1 10.0 1 25

ЛД50. мг/кг | 1 5,9* | 5.6* 1 7400 I 590-720 1 3750

ПДхр. мг/кг | 1 0.007 * | 0,005 1 7.0 1 0.05 ! 0.С25

МНДхр. мг/кг 1 1 0,00175*1 0.00175* 1 0.7 1 0.005 I 0.0625

ПДКв, МГ/Л | 1 0,035 * I 0,035* 1 2.2 1 0. 1 1 1.25

признак 1 санитарно- I сапит.- 1 обще- 1санитарно 1санитарно

вредности 1 1 токсиколог. I 1 токсик. |санит. 1 |токсикол. | 1 то КС и ко л. 1

* - собственные данные

Эти данные заставили нас пересмотреть рекомендации по величине ПДК АЦГ и методу контроля за его содержанием в воде -О; 035 мг/л по цианид-иону. Отсюда возникла необходимость в особом внимании к величине ПДК цианидов в воде. Наши исследования и анализ данных Р.Д.Смирновой (1956) в сравнительном плане с применением современных статистических критериев вредности позволил рассматривать ранее установленную МИД цианидов как пороговую. И. соответственно, снизить ПДК цианидов до 0.035 мг/л. Эта рекомендация не противоречит международным нормативам '(N0AEL = 0,00216 мг/кг/сут. ПДК цианидов в воде - ' 0.01 мг/л (Чехословакия)), а также мнению G.Leduc et al.(1982) о необходимости снижения существующих допустимых концентраций цианидов в воде.

Учитывая потенциальную опасность повторногого загрязнения окружающей среды повышенными концентрациями АЦГ и цианидами из-за их широкой распространенности в промышленности и больших объемов перевозок, предложен алгоритм расследования аварийных ситуаций, связанных с загрязнением водных объектов этими веществами (рис. 8а - 8в).

Данный алгоритм включает 3 взаимодополняющие системы (выявление источника загрязнения, контроль за судьбой вещества в окружающей среде, оценку опасности для здоровья человека действия высоких концентраций цианидов), каждая из которых представляет "древо" последовательного принятия решений. В общем виде он может быть рекомендован и для расследования аварий с другими нестабильными соединениями.

ВЫВОДЫ.

1. При гигиенической оценке аварийных ситуаций на первое место выступает не только степень превышения ПДК. но и экоток-сикокинетические критерии (стабильность, трансформация и биот-

| АВАРИЙНОЕ |ЗАГРЯЗНЕНИЕ |ВОДНЫХ |ОБЪЕКТОВ |АШ\ ЦИАНИДАМИ

фоновые значения! выпе места возможного сброса

|источник 1

1 ЗАГРЯЗНЕНИЯ I "1

определение |

сод-я суммы СК" | вверх по течению [ до фоновых значений!

_:

метод определения -| аналитический I

учет технологии пр-ва и транспортных перевозок|

фоновые значения ниже места возможного сброса

учет: -скорости течения -расстояния ту точками с разными концентрациями -времени 1-го обнаружения

|определение! ^источника | |загрязнения!

Рис. 8 а. Выявление источника аварийного загрязнения водных объектов АЦГ и цианидами.

|АВАРИЙНОЕ | ¡ЗАГРЯЗНЕНИЕ |

¡водных )

¡ОБЪЕКТОВ |

¡АЦГ, цианидами!

|СУДЬБА В-ВЛ НВ ОКРУЖАКХ1ЕЙ |СРЕДЕ

I_

I-1 I-1

атмосферный)—Нне имеет супественного значения|

1 1-.-:-ч

. |загрязнение испаряющимися! т /1при КИПЯЧВ1ШИ воды СХ" |

г

Г

жилых и общественных помелеют

I-1

|вентиляция|

т I

почва |—Цконтроль - не < 6 мес

1 I_

дальность распр-я

|(&ЛИГ»2ч)| непроточный Нллит-ть сохран-■ а ■ I_I I_

продукты! |после термической

питания | "[обработки не опасны -' '-*-

г

-1 |аналитический

ло ур.ПДк! V (0,01 Ы1 ,л) -,-1 /1-

метод контр [■

|органолеп1ич. (0,1 МГ'л)

—^-"тЧ^! биотестир.

не < 20 сут| |даяниях-;мг/л

_I 1_

|биоаккумуляш1Я

I-—-1

-1 ^Ив рыбе - при конц.в Еоде >0,2 мг/л|

в донных отложениях-сохр.не > 20 суток!

рис. 8 б. Контроль за судьбой АЦГ и цианидов в окружаюцей среде при аварийном загрязнении водных объектов.

I-1 I-1 I-1 I-1

|однократное| |дсд=4,2мг/сут| . |безвредного| |5%-е ув.сод.роданидов

|АВАРИЙНОЕ | |-1 действие ЬНж = 1,2 мг/л^ /|д-я (\ОЕЬ) |—Нв моче

| ЗАГРЯЗНЕНИЕ | ¡ОПАСНОСТЬ!'

¡ВОДНЫХ |—->-| ДЛЯ {—^кратеоврем. 1_^ДСД=2,0иг/сут1_икр11терии|_»|порогового [—Ю-15~с-е ув.родакидов

|ОБЪЕКТОВ | |НАСЕЛЕНИЯ| |д-е(2-5сут)| |ДК = 0,56МГ/л| ^-^ ¡Д-Я (КОАЕЬ)| |в МОЧЭ '

|АЦГ, ЦИАНИДАМИ I 1-

V 1 '

1-1 ^длительное | |дсД=0,4мг/сут[ ¡вредного | ¡>15^ ув.сод.роданидоз

|д-е(6-.Ю С)ГЛДК =0,035мг/л| |д-я (ЬОАЫ. моче

1-1 |>15=с ув.сол.ньо

I_

Рис. 8 в. Оценка опасности для здоровья населения действия высоких концентраций цианидов после аварийного

загрязнения водных объектов.

рансформация веществ, сравнительная опасность исходного соединения и продуктов его трансформации, широта распространения в объектах окружающей среды) и количественные зависимости статуса организма от длительности воздействия повышенных концентраций веществ при вынужденном водопотреблении.

-2. При изучении стабильности АЦГ в условиях естественного водоема и в эксперименте установлено, что скорость трансформации возрастает с увеличением значения рН воды, и при концент-. рациях до 10 мг/л и рН от 6,9 до 9. О полный гидролиз АЦГ происходит в течение 5-30 минут, а при более высоких концентрациях - за -2-3 часа. Температура и водная биота. характерные для природных условий, не играют существенной роли в трансформации АЦГ.

3. В результате первой стадии трансформации АЦГ в воде образуется ацетон и цианид-ион. который может сохраняться в воде в течение 20 дней. Вторая стадия сопровождается образова- . нием комплекса воединений: цианатов, роданидов, ферроцианидов и других комплексных цианосодержащих соединений.

4. Параметры токсичности негидролизованного, гидролизо-ванного АЦГ и цианистого калия (ЛД50 = 5,9; 5.2; 5,6 мг/кг. ЛТ50 = 39. 32, 36 мин; Ыш ас. -- 0. 14; 0, 15; 0,13 мг/кг, соответственно) и процессы токсикодинамики и токсикокинетики (содержание оксигемоглобина и роданидов в крови, активность ци-тохромоксидазы) показали, что определяющую роль в токсичности АЦГ играет скорость образования цианид-нона.

5. При сравнительной гигиенической оценке продуктов трансформации АЦГ в воде (цианиды, ацетон, ферроцианиды, рода-ниды и др.) и биотрансформации в организме (цианиды, ацетон, роданиды) выявлено, что наиболее опасным в цепочке превращений АЦГ в воде и в организме является цианид-ион. Последующие продукты трансформации по результатам токсико-гигиенической оцен-

ки данном биотестирорания существенно менее токсичны,. чин АЦГ и цианиды. Поэтому контроль за' содержанием АЦГ в воде, в том числе и при аварийных ситуациях, должен осуществляться по цианид попу.

6. Расчет коэффициентов корреляции между функционально связанными биохимическими показателями позволил выявить необ-наруживаемые обычными статистическими методами стадии реакций организма на воздействие АЦГ. В начальной стадии сохранялась координация между процессами токеикодинамики и детоксикации.

. что предотвращало развитие реакций повреждения. Вторая стадия характеризовалась образованием новых корреляционных связей между активность» цитохрококсидазы и МДГ или ЛДГ в печени, что свидетельствует о вовлечении неспецифических (универсальных) механизмов защиты и преобладании процессов повреждения.

7. Зависимость "время-эффект" на пороговом уровне свидетельствует о способности АЦГ к функциональной кумуляции, что приводит к снижению пороговых доз во времени с 0.14 до 0,007 мг/кг. Это позволяет рекомендовать шкалу допустимых суточных доз: 4,2 мг/сут - для 1 суток; 1,96 мг/сут - для 2-5 суток;

О,39 мг/сут - для 6-30 суток при вынужденном водопотреблении в аварийных ситуациях.

8. Комплекс гигиенических исследований с учетом процессов экотоксикокинетики служит основанием для изменения ПДК АЦГ и цианидов в воде до 0,035 мг/л (по цианид-иону) по санитар-но-токсикологическому признаку вредности (2 класс опасности), а также для разработки алгоритма расследования аварийного загрязнения водных объектов этими веществами, который включает 3 взаимодополняющие системы (выявление источника загрязнения, контроль за судьбой вещества в окружающей среде, оценка опасности для здоровья человека), и представляет собой "древо" последовательного принятия решений.

СЛИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ.

1. Сравнительная токсичность ацотонцианпидрит и продуктов его трансформации в кратковременных опытах// Гигиена и санитария. - 1993. - N 1. - С.28-30.

2. Новые сведения о токсичности и опасности химических

%

веществ: ацетонциангидрин//Токсикологическпи вестник. - 195Ц. -N £ - С.3/(соавт. Жолдакова 3. И.. Мухамбетова Л.X.. Шехтер 0. В., Беляева H.H.).

3. Сравнительная оценка процессов трансформации ацетонци-ангидрина в воде модельного водоема и в организме млекопитающих // Гигиена и санитария. - 1993. bl-lii^C 1Z

(соавт. Жолдакова З.И.. Мухамбетова Л.X.. Шехтер 0.В.).

4. Метод определения содержания роданидов ъ сыворотке крови и моче лабораторных животных // Гигиена и санитария. -1994 (принята в печать. N1) (соавт.Шехтер О.В.. Жолдакова З.И., Мухамбетова Л.Х.).