Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Кинетика транспорта и статистическая модель накопления гербицидов группы 2,4Д в организме теплокровных

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УССР КМЕВСКИЯ НАУЧИО-НССЛ ЕДОВАТЕЛЬСКНп

ЕШСТНТУТ ГИГИЕНЫ ТРУДА .

И ПРОФЗАБОЛЕВАНИИ —

На прааак рукописи

ГЕРШТЕЙИ Елена Григорьевна

УДК в15.9:53|.1:вЗв

КИНЕТИКА ТРАНСПОРТА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАКОПЛЕНИЯ ГЕРБИЦИДОВ ГРУППЫ 2,4-Д В ОРГАНИЗМЕ ТЕПЛОКРОВНЫХ

14.00.07 —Гигиена

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических на ум

КИЕВ 1090

Работа BUüfwiiciis в Саратовском научно-исследовательском институте сельской гигиены МЗ РСФСР — директор института док,ор медицинских наук В. Ф. Спирин.

Научный руководитель — доктор ф.-м. паук, профессор И. Л. J1 их та рее, Всесоюзный научный центр раднаннонной медицины ЛМН СССР, г. Киев

Официальные оппоненты — доктор биологических наук, профессор 10. Г. Лнтомонов, институт кибернетики ЛИ УССР: доктор медицинских наук В. Г. Цапко, Киевский IIIIII гигиены труда и профзаболеваний.

Ведущая организация —- Всесоюзный научно-исследовательский институт чищены и токсикологии пестицидов, полимеров н пластических масс, г. Киев.

и час на заседании специализированного совета Л 0Н8.18.01 при Киевском ИМИ гигиены труда и нроф-1.|б1>леваний (2-г>20.'1.Ч, г. Киев, ул. Саксаганского, 75).

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке Кнешкого lililí гигиен и труда и профзаболевании

Лвгорефераt разослан ! 990 г.

Ученый секретарь специализированного

coneja, кандидат меднпиисквх наук А. И. Ковалева

СЕДАЯ ХАРШЕРИСТША. РАБОТЫ

ЛСТУЛЛШОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Современное сельскохозяйственное производство не может пока обойтись без использования химических средстз защиты рас? зний о-; вредителей и сорняков (пестицидов). Применение этих эецестз - часть стратегии внедрения интенсивных технологий з сельское хозяйство при переводе его на индустриальную основу.

В то ге время воашкавдие экологические проблемы требувт по-вьшения эффективности мер по охране природы и здоровья населения от возможного нежелательного воздействия различных химических веществ.

Препараты группы 2,4-Д (производные 2,4-дихлорфеноксиуксус-ной кислоты) еде несколько лет назад относились к числу наиболее распространенных и широко используемых в СССР гербицидов. В настоящее время, благодаря исследованиям.советских и зарубежных ученых, выявивших неблагоприятные отдаленные последствия и возможную канцерогенную опасность применения 2,4-Д, Комитетом по гигиенической регдементации пестицидов '.3 СССР принято решение о сокращении производства и применения препаратов группы 2,4-Д. Но плакируемое снижение производства не снимает с повестки дня вопрос об экологических последствиях применения гербицидов группы 2,4-Д, так как замены этих соединений по спектру действия пока не найдено, а по данным исследований связи территориальной нагрузки пестицидов с заболеваемостью населения производные 2,4-Д занимают пока ведущее место среди пестицвдов (В.И.Ермолоз я соавт., 1909). Это подтверждается к обнаружением остатков 2,4-Д в продуктах питания.

Применение 2,4-Д препаратов в качестве средств защиты растений ножот оказывать неблагоприятное влияние на насекомых, птиц

и некоторых яивотных, в^ажаще^ся в снижении численности их популяций и тёыпов восстановления (Б.В.Зимин, К.А.Кузьмин, 1980). Экспериментальными и клинически.',«! исследованиями установлено неблагоприятное цитогенетическое, эмбриотропное, гонадотропное действие производных 2,4-Д (А.Е.Кулаков, 1969; Т.К.Константинова, 1968-1985; Л.П.Ефшенко, М.А.Нечиика, 1977; З.А.Алексавина и соавт., 1979; В.А.Едина, 1975-1380; С.В.Буслович, 1901), про-ннхмовенке их. через плацентарный и геыато-модочный барьеры (Г.Майер-Боде, 1972; Л.'¡.Федорова и соавт., 1981; Т.А.Антонен-ко, 1939). Установлен ворог общего токсического действия 2,4-Д для крыс в период беременности - 0,01 иг/кг (Т.А.Антоненко в соавт., 1985), который вызывает змбриотропный эффект (Т.А.Лнто-нонко, В.И.Ермолов, 1985).

Кроме того, имеются данные, что хлорпровзводкые феноксикис-лот е сочетании с диоксином, использовании? армией США для уничтожения посевов и дефолиации джунглей во Вьетнаме» вызвали многочисленные поражения населения (Н.В.Лонг, 1972; Н.И.Каракчаев, 1985).

Текиы образом, актуальность исследования кинетики транспорта гербицидов группы 2,4-Д в организме теплокровных и в окружающей среде определяется те«, что кроне аспекта защиты окрукащий среды и ¡здоровья людей от возможного нежелательного воздействия этих соединений созданная модель позволяет перейти от миграции препарата в окружающей среде к метаболизму в организме человека.

ЦШ> КССЛЕД03АНШ. Целью работы является создание «одели транспорта 2,4-Д из экологической системк в организм человека для прогноза опасности применения препаратов этой группы и обоснования ряда профилактических рекомендаций.

ЗДДАЧИ РАБОТЫ:

I. Проведение экспериментальных и теоретических исследований с определением на их осносз функций удержания 2,4-Д в организме оксперкмс'нталышх кивотньх и экстраполяция параметров этих функций на человека,

?. Построение геологической транспортной модели с конечном звеном - организмом человека, в которой указанные функции удержания используются кзк составной элемент.

3. Разработка и реализация процедуры варьирования моделей путем сопоставления теоретически оценок с данными натурных исследований.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТУ. Зпервкз осуществлено следующее:

- применен новый методический подход к количественному описанию транспорта пестицида по звеньям экологической цепи и в организме человека;

- реализовало комплексное моделирование осей миграционной цепи, включая ее важнейиее звено - организм человека;

- полу чека аналитическая зависимость поступления 2,4-Д в организм человека от величины поступления его в рационы питания населения;

- проведено исследование поздней фазы метаболизма 2,4-Д у экспериментальных животных с ломоцыо 2,4-Д, меченной С^, с последующей экстраполяцией к человеку;

- теоретически обоснованы некоторые стороны процесса мате • риальноя кумуляции пестицидов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ:

- в диссертации применен метод исследований, который ыожет быть использован для решения аналогичных задач с другими ядохимикатами;

- результаты выполненной, р&бс аы были использованы при обосновании ствкенш? ДСД в организме человека.

ФОРМА И УРОВНИ ЙЩДРЕНШ. Внедрение результатов исследования в практику осуществлено;

- в форме методических рекомендаций "Ускоренный ыетод изучения накопления и экскреции химических веществ в организме теплокровных" (совместно с И.А.Лкхтаревым), предназначенных для использования с учреждениях Ш СССР, осуществляющих экспериментальную токсикологическую г;еяиу накоплена -л выведения о; 'анизыом вредных веществ, утвержденных и изданных КЗ СССР в 1984 году. Методика ускоренного изучения накопления и экскреции химических веществ организмом теплокровные внедрена в НИР Кафедры фармакологии Саратовского мединститута, 'апробирована и внедряете. Киевским НИИ гигиены питания;

- в виде снижения ДСД 2,4-Д до уровня 0.00001 мг/кг массы тела человека (совместно с Т.А.Антокенко) (утверждено Комитетом по регламентации пестицидов, 1988 г.), что явилось одной из причин принятия решения о сокращении производства и применения препаратов 2,4-Д в СССР (МЗ СССР, 1988 г.);

- возможное влияние 2,4-Д на. здоровье населения учтено в гигиенических рекомендациях информационного письма, составленного при участии автора, - "Эколого-гагиеничесная оценка интенсивности применения агрохимикатов в'районах Саратовской области" (Саратов, 1989 г.);

- nporpa.vi.ia имитационной модели прогноза накопления 2,4-Д в организме человека била использована для прогноза накопления радионуклидов в организме людей, пострадавших от Чернобыльской аварии. ' ,

Материалы работы вошли в монографии Л.М.Федоровой и Р.С.Беловой "Производимо хлорфеноксиуксусных кислот и охрана окружающей среда" (1983 г.) в виде двух самостоятельных глаз.

.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВШОСЙШЗ IIA ЗАЩИТУ:

1. Разработанный нами комплекс метаболических и экологических моделей может эффективно применяться для описания и прогноза временных закономерностей поведения гербицида в организме животных, человека и в окрук&щей среде.

2, Несмотря на общепринятое ынениа о том, что гепбнциды группы 2,4-Д быстро и полностьа распадаются я выводятся кз окружающей среды, а попав (случайным образом) в организм, выводятся из него в течение первых суток, в действительности существуют процессы, из-за .'-соторых, во-первых, население может получать небольшие, но измеримые количества 2,4-Д из объектов окружающей среды, и, во-вторых, существуют процессы, из-за которых эти небольшие, но измеримые количества могут депонироваться и удергшватьея в организме человека.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы отражены в отчетах СарНИИСГ (1978, 1980), докладывались на Всесоюзных симпозиумах "Применение математических методов для оценки опасности накопления химических веществ во внешней среде и организме" (Киев, IS76), "Радиобиологический эксперимент и человек" (Москва, 1985; конференциях (Киев, 1975; Москва, 1975; Саратов, 1975; Ca-ратов, 1977; Свердловск, I9ÜI; Обнинск, 1963; Москва, 1933), в иколе-семинаре молодых ученых-гигиекиетоз (Гурзуф, 1975), на заседании Саратовской секции биохимического общества (Саратов,1977), на учредительной конференции Саратовского отделения Всесоюзного токсикологического обцества(Серзтов, 1934), на Пленуме Проблемной комиссии "Научные основы гигиены села" (Ереван, 1907).

ПЛХ'КАЦИ/i. Основное положения диссертации отражены в опубликованных 17 печатных работах.' среди которых сборкихп Всесопсних н рсспубликаиткнх конференция, мчстноГ. печати, Z главы ч монографии.

ОЗШ И С1ШГУРА РАБОТЫ. Диссертации..чая работа состоит из введен:.я, 4-х глав, заключения, ьыводои, указателя литературы, приложения, содержит *;tro 204 страницы, из них 135 страниц машинописного текста,. 12 тлб;.иц и 24 рисунка, 45 страниц приложения. Литературный указатель включает Г?I источник, из них 135 отечественных и X зарубежных.

СОДьРлАН!Э£ РАБОТЫ .

XAPiiKTEPKCTHiCl ТРАНСПОРТА 2,4-Д В ОРШШЫЕ

чглозш, шсшшх а во вшша срвде (обзор/

Высокий уровень потребление препаратов 2,4-Д народном хозяй-стьОк не привел к явно обк'ру«<нваемш остаткам этих соединений в компонентах окружа.ецей средц.

В то же вре*щ кнеьтся данные (Д.¿¡.Федорова и соавт», 1977) об обнаружении остаточных количеств 2,4-Д в рационах питания населения и секционном материале.

Выявлено, что потенциальную опасность представляет токсические свойства 2,4-Д по ряду отдалении; аффектов и канцерогенной опасности ( btttthoi К., 1983), но глвенш в проблеме риска для человека при широком применении отих препаратов мо^ет оказаться вероятность проникновения из окружающей среды в организм и достаточно ^литель.чого удержания в нем ость..очных количеств.

Проведенный нами анализ литературных иеточникоз позволяет улэдегь: отсутствие данных о судьбе 2,4-Д в организме экспериментальных животных в поздние сроки -(десятки суток после сведения); протиьоречивость кинетических характеристик процесса накоп-

ления и вияеденил 2,4-Д оргализиом человека и эксперимента^ных животных; невозмозшость объяснения наличия даже следовых остатков 2,4-Д в трупно*» материале на основе положения о том, чу о "препарат быстро (а течение нескольких первых суток после ого поступление), практически полиоетьа выводится г.э организма.

Из выполненного обзора следует, что существует не нулевая вероятность поступления 2,4-Д в оргенжл! людей. Это может происходить за счет следуацнх процессов. Во-первых, не исключено, что функция удержания 2,4-Д а организме человека н теплокровных содержит не . только быстрые компоненты выведения препарата, но и небольшую по амплитуде иедаеннс выводящуюся часть, за счет которой и формируются остатс-яше уровни 2,4-Д в организме людей. Во-вторых, случайный характер контакта населения с рационами, содержащими 2,4-Д, случайное распределение содержания пестицида в самих рационах не позволяют обнаруживать остаточные количества этого вещества в любой секционной пробе.

Выяснение принципиальной реализуемости этих положений определило цель, задачи и структуру настоял,его исследован ад.

В работе использовались следующие основные методы:

1. Получение функции удержания 2,4-Д (С*'*) а организме экспериментальных животных путем анализа концентраций метки в крови и м-че крис на ранней и поздней фазах выведется 2,4-Д после ее однократного введения.

2. Анализ экспериментально полученных функций удержания т основе метода камерных моделей.

3. Построение расчетных процедур для численных оценок параметров транспортной экологической модели миграции 2,4-Д а окружающей среде.

При использовании этих методов применялись методические подходы: радиометрия проб экскретов, а также проб крови экспериментальных животных для изучения динамики изменения концентрации меченной ^С

2,4-Д в откх средах; камерный анализ удержания 2,4-Д в организме . крыс, зкстрапоЛция параметров функций удеркания на человека и построение расчетных прогностических процедур; математическая обработка данных по содержанию 2,4-Д в рационе и тканях человека; моделирование на ЭШ с применением метода Монте-Карло содержания 2,4~Д в случайных рационах и случайного содержания 2,4-Д в организме человека.

Выбор и обоснование модели транспорта 2,4-Д э организме теплокровных

Для количественного описания транспорта 2,4-Д в организме человека и экспериментальных яизотных нами был использован метод камерных (сошраггаеаг) моделей с хорошо разработанным математическим аппаратом (¿.а.Неагоа, 1^61, 1963), достаточно широко используемый в промышленной токсикологии (В.Пиотровски, 1976), в фармакоки-нетике и химиотерапии (В.А.Филов,1967; с.1...УсЬ5,1965), в практике радиационных исследований с природными изотопами (И. А. Дихта-рев, 1974).

Кинетика транспорта любого пестицида, меченного изотопом, может быть корректно описана с помощь» подходящей п -камерной модели, все решения которой однозначно определяются ее структурной схемой.

Привлекая принципы построения структурных схем, используемые в вышеперечисленных областях наукк, и. данные литературы о количественном .обнаружении гербицидов группы 2,4-Д в организме экспериментальных животных, ш разработали структурную схему транспорта 2,4-Д в организме теплокровных (рис. I)', где X, У, 2, соответственно начальные количества 2,4-Д в печени, плазме крови к в остальном вне-сосудистоы пространстве» а К^, К^ и К,, - константы скоростей перехода вещества из камеры в камеру. На основе предложенной структурной схеш транспорта 2,4-Д в организме теплокровных и проведения

К(0)=100

К3 1 г-39,б

1 1 (печень) 1 % кроль (злазма) X

а)

-шюсосудистоа .пространство х

у акт -

экокрвадя

и почечнал экскреция

ОШ1Й ЭКСКГ'ЗГОШЙ РЕЗЕРВУАР В

в)

К

Рис. I. Структурная схема транспорта 2,4-Д в органяэиа тепдокровшос

а) трехкамерная модель;

б) двухкамерная модель ранней мзтзболач'ескоЗ фази

эксперимента по определению.функции удержания 2,4-Д в биологическом материале" были поручены параметры кинетической модели. Получено выражение для величины Ч ('1 остаточных количеств гербицида в организме человека, зависящей от остатков препарата в рационе питания населения и функции удержания В (г).

Экспериментальные исследования функции удержания 2,4-Д ъ организме

В качестве объекта исследования использовались беспородные белые крысы одного пола (в каждом эксперименте по 45 животных); основой примененных методов исследований явилось однократное.введение 2,4-Д с использованием метки в карбоксильной (I опыт) и метильной (2 опыт) группах в весовых дозировках и последующим отбором проб кровл ь мочи и измерением концентраций гербицида в этих пробах по углероду - 14 на сцинтилляционном счетчике.

Экспериментальная функция удержания 2,4-Д в крови, построенная по средним значениям результатов измерения, представлена на рис.2, аналогичная функция получена доя мочи. Они состоят из трех компонент каждая« Графическая обработка и аналитические выражения этих функций, полученные после проведения соответствующей нормировки, даст значения предэкспоненциальных множителей (вкладов в суммарную исходную концентрацию) к периодов полувыведения. Соответствующие периоды полувыведения 2,4-Д дяя мочи и крови в экспериментах с разными метками имеют близкие значения, вклады компонент выведения отличаются и для биосубстратов,и для эксперимег ч>е с разными метками.

Камерный анализ экспериментальной функции удержания

Используя меяод камерных моделей (И.А.Лихтарее, 1974; С.Ь.А1-)с1пе, 1969) и разработанную нйш структурную схему транспорта 2,4-Д в организме теплокровных (см. рис.1), мы рассмотрели распре-

Рис. 2. ёкепериментальная функция удержания (в крови) 2,4-Д полученная в I опыте (метка в карбоксильной группе).

а

. .-:?ние 2,4-Д в организме крыс. Та часть меченого вещества, кото-медленно элекретируется из организма кр^сы Ид - 48 суток), связана, скорео всего (С.О.Еуслович, 1773; К.Ш.с1веа а!.,1965} З.Шиша, г. с.Кале, 1966), с отложением гербицида в печени. Бкск^зано предположение, что соотношение ;;оченочюй н внепеченоч-ноп частя 2,4-Д пос-.е однократного введения близко к соотношению концентраций зтого прег.арата в кроаи на ранней и поздней фазах, и принято, что ^ 'ЗУ % быстро распределяется по внепеченоч-

ноцу пространству и дшь 100-2 ;0,04 % яорвый и 0,034 - второй опыты) - в печеьк. Были опрэделеш' численное оценки констант Кр К£ и Кц, лредстаълящих собей комбинации экспериментальных и известных из изучения обменных процессов в организме крыс величин:

V а ЛИМ— (2) 2 % ■ ■■'■:■ К1 - Ах>Лг'-К2-«в (3)

Циклическая процедура вычисления кинетических параметров, хроме значений Кр и К^., позволила определить вклады поздней (а1*) и ранней (н2*) компонент функций удержания. Рассмотрение упрощенной двухкамерной модели (см. рис. I б) дает соотношение:

(Р (1) 1 ) . (4)

Си <г) (] ■■;.. .. Ки.

где <!*<»•)> Си <й> - изменявшиеся во времени концентрации метки в крови и моче, а ^(О—- соотношение экскреторных потоков

2,4-Д с калом и мочой; Кц - константа скорости экскреции метки через почки.

Численные оценки констант К^, К| и целиком определяющие

кинетику транспорта 2,4-Д на ранней метаболической фазе, и другие обобщенные параметры функций удержания 2,4-Д я организме крыс приведены в таблице I.

Таблица I

Обобщенные параметры функций удержания 2,4-Д в организма крыс

Параметр, обозначение

Размерность;

Численная оценка

в карбоксильной группе

Н

С в метальной группе

Тт

к 1г

Аз %

К1 к,

сутки «

1/сутки *

безразм.

в

0,125 2 48

' 5,54 0,347 0,0144 5,4 0,356 0,136

0,028

0.ЭТ2 0,0040

0,625 4 47 1.11 0,173 0,0147 1,0 0,192 0,091

0,14

0,86 0,0034

Результат расчета соотношения экскреции с мочой а калом позволяет достаточно достоверно ввделить 3 экскреторных фазы: почечная экскреция = /0-100 %) - наблюдается первые

2-3 суток после введения, "смешанная" экскреция (3-8 суток), келу-дочно-киаечная экскреция (спустя 2 недели после введения 2,4-Д).

Экстраполяция экспериментальных данных о животных на человека

Используя оптимальные методы экстраполяции, основанные на предварительном изучении закономерностей видовой чувствительности крыс, учитывая ошибку переноса экспериментальных данных иа "среднего"

и

в

человека, предела вариабельности наиболее чувствительных к ядгы контингептов населения (+50 % по Г.Н.Красовскому, 1975), зкстрапо-ляционные метаболические коэффициенты "крыса-человек" были распространены нами отдельно для ранней транспортной фазы и для поздней. Для ранней фазы они близки к I, для поздних метаболических фаг коэффициент запаса, гарантирупций надежность конечных токсикологических оценок (И.А.Лихгарев, 1970), становится равкш 5 ЛО.

С учетом проведения такой экстраполяции, была получена функция удержания 2,4-Д в организме человека (однократное поступление):

+ (5)

Поскольку в суммарном накоцлеш;и 2,4-Д на поздних сроках после . длительного поступления в организм основное остаточное количество (93-97 %) обусловлено I &-ной компонентой, экскретируемой с периодом 240-4Ш суток, для использования достаточно одноэкспоненциаль-ное приближение функции удержания 2,4-Д в организме человека: E(t) - 0,01 е-Сг.Э-Ю-3* I,45.I0-3)t (6)

Экспериментальные исследования функции удержания 2,4-Д, меченной ^^ в карбоксильной и метильной группах, показали: до 99 % от однократно введенного гербицида быстро выводится из организма крыс с периодом полувыведения, близким к 3 часам и 2 суткам; основная масса вещества выводится с периодом около 3 часов (97 менее процента от введенного количества задерживается в организме крыс и медленно выводится с периодом около 48 суток; наличие двухфазного процесса подтверждено и на экскреторной функции, где компонента с периодом в 48 суток наблодается в интервале теемени от нескольких суток до 1,5-2 месяцев после введении; численные оценки кинетических параметров характеризуют поведение в организме 2,4-Д, меченной углеродом-14 и в карбоксильной и в метильной группах; в обоих экспериментах начальная фаза выведения

препарата связана с экскрецией его через почки: отношение величины почечного выведения к суммарному близко к единице лишь в первые сутки, а в более поздние сроки начинает превалировать выведение с калом, так что к концу первого месяца с мочой ежесуточно выделяется 3 % от полного экскреторного потока; анализ полученных экспериментальных данных и сопоставление их с обменом различных веществ (включая 2,4-Д в ранние сроки) в организме человека позволили осуществить экстраполяцию к человеку метаболических характеристик 2,4-Д, установленных в опытах ^а крысах. Основной переход с крысы на человека характеризуется экстрапдляционнкм коэффициентом 5+10 при рассмотрении поздней метаболической фазы.

Статистическая модель переноса 2,4-Д из окружающей среды в рацион и организм человека

Для построения структурной схемы транспорта 2,4-Д в экологической системе нами за основу взята схема Зггихаезз, отражащая транспорт радиоактивных веществ, поступивших в атмосферу (Публикация 29 ККРЗ). Основными элементами экологической цепочки миграции препаратов 2,4-Д является: производство 2,4-Д отечественной про-мьш^нность» и закупки за рубежом; использование 2,4-Д в различных областях народного хозяйства; остаточные количества 2,4-Д в продуктах растительного и животного происхождения, формирующих рацион питания населения; возможное обнаружение остатков 2,4-Д в организме человека.

Эта схема графически формализована в виде камерной модели с коммуникациями, которая имеет чисто феноменологическое предназначение и непригодна для расчетов. Поэтому она сведена к двухкамерному варианту "рацион-человек" (рис. 3).

Рассмотрен математический аппарат модели, относящейся я кинетическим камерным моделям (И.А.Лихтарев, 1974; А.П.Алисов, 1934),

Рис. 3.

Сокращенная структурная схевд экологических авеиьев модели накопления 2,4-Д в организме человека.

статистическая природа процессов переноса вещества из-за многообразия случайных факторов, влиявших на переход вещества в продукты питания, случайный характер контакта населения с рационом, содержащим 2,4-Д.

Проведено исследование статистического распределения содержания 2,4-Д в 375 рационах Саратовской и Горьковской областей, 36,5 % которых содер.тали остаточные количества препаратов группы 2,4-Д.

Для получения статистически достоверной ксрткны загрязнения рационов остаточными количествами 2,4-Д использовался метод вероятностного моделирования - метод статистических испытаний (¡¿онте-Карло).

Моделирование имитированных рационов питания включало в себя построение генератора случайных функций со следущими свойствами: рационные функции должны подчиняться найденному нами закону распределения реальных рационов;.случайность формирования таких рационов додана включать в себя случайность попадания 2,4-Д в рационы, случайность отбора проб на анализ и случайность контакта человека с та''им "загрязненным" рационом.

Содержание 2,4-Д в организме человека

Для замыкания полной экологической модели транспорта 2,4-Д необходимо и достаточно моделировать флуктуациокные процессы накопления 2,4-Д в рационах и организме человека.

Для сравнения результатов имитацвднного моделирования с дашы-ми реального обнаружения 2,4-Д в организме человека использовались данные, полученные а СарКИЛСГ по обнаружении 2,4-Д в секционном материале. Эти данные' бкяа подвергнуты наыи соответствующей математической обработке, получена кривая распределения 2,4-Д в секционном материале.

Для проверки возможности возникновения такого типа распределения содержания 2,4-Д в секционном материале была разработана статистическая модель оценки возможного накопления 2,4-Д в организме людей. .

Изменение остаточного количества гербицида в организме ), обязанного поступлению с рационом Р^ в течение времени Д ; будет

' О АРЫ

(¡{А (7)

где 4 Лу ~ параметры экспоненциальной функции удержании 2,4-Д в организме человека.

Был разработан алгоритм статистической модели оценки накопления 2,4-Д в организме человека, учитывающий случайность характера распределения метаболических коэффициентов Й3 и случайное время контакта человека с рационом, содержащим остатки 2,4-Д, вероятность контакта вообще человека с рационом в определенном месяце и т.п.

Программа имитационного моделирования выполнена нами на языке Бейсик (вариант 3) для ЭВМ ДЗ-28.

Получены следующие результаты реализации имитационной статистической модели возможного накопления 2,4-Д в организме человека.

Проведенное моделирование накопления гербицида для 317 индивидуумов дало около 60000 значений промежуточных составляющих рационной функции. Имитированное распределение рационов имеет вах в области, недостижимой для чувствительности современных методов анализа, что не исключает вероятности накопления даже этих ничтожных количеств, попадающих в организм человека.

При случайном контакте (для 162 индивидуумов) не выявлено достоверного накопления 2,4-Д в организме.

Только контакт на протяжении достаточно длительного времени (около полутора-даух десятилетий) с соответствующими экстремальными значениями #3 и Ад обеспечивает накопление 2,4-Д в организма человека.

Распределение суммарна накоплений 2,4-Д в гипотетических людях проанализировано в плане сопоставления их с содержанием 2,4-Д в секционном материале. У всех 317 индивидуумов 90 % значений конечных накоплений расположено ниже "следовых" значений содержания 2,4-Д в организме. Лишь около 10 % индквидуууов получились с положительными значениями содержания 2,4-Д в организме, 2 % из них имеют высокие значения содержания 2,4-Д (до сотен мкг на человека). При постоянном же контакте (155 человек) с рационами, случайно загрязненными 2,4-Д, у 12,3 % индивидуумов - обнаружение "следовых" и высоких значений 2,4-Д в организме, что является величиной одного порядка с реальным обнаружением 2,4-Д я секционном материале (11,2 Я.

Рассмотрена (в масштабе Саратовской области) "коллективная по-пуляционкая доза" Дп - мера риска от применения препаратов группы 2,4-Д. Прогнозируется, что примерно 120 тысяч жителей области могут иметь в организме количества Л.4-Д порядка 200 и более мкг на человека.

ВКВОДД • ;

I. Функция удержания 2,4-Д в организме крыс представляет собой сукму двух компонент: "быстрой" компоненты выведения (99 % от введенного количества) с полупериодом выведения 0,125-2 суток и "медленной", полупериод зыведения которой 48 суток.

2. Около I $ поступившего в организм человека 2,4-Д выводится с полупериодом выведения 240*480 суток.

3. В экологической модели транспорта 2,4-Д главными звеньями являются: рацион питания и организм человека.

4. Основным механизмом отложения остаточных количеств 2,4-Д в организме человека является медленное выведение фракции препарата, вклад которой в общий процесс выведения составляет менее 155,а также процесс случайного контакта человека с рационом,загрязненным 2,4-Д.

5. Статистическое моделирование возможного накопления 2,4-Д в организме 317 "гипотетических субъектов", выполненное на основе разработанной имитационной модели для условий постоянного контакта человека с рациономf периодически загрязненный 2,4-Д, удовлетворительно согласуется с результатами натурных наблюдений.

6. Основной вклад в нг тление 2,4-Д в организм человека вносят как "долгокивуцая" компонента выведения 2,4-Д из организма, так и "пиковые" значения остатков 2,4-Д в рационе питания, с которым человек контактировал последние периоды жизни.

7. Предлагаемый модельный метод может быть применен для прогноза возможного накопления в организме человека новых агрохимикатов, поступавших в округаыцую среду, что реализовано в утвержденных ЫЗ СССР Методических рекомендациях "Ускоренный метод изучения накопления и экскреции химических веществ в организме теплокровных с использованием однократного введения".

8. Прогнозные оценки накопления 2,4-Д в организме человека позволили снизить ДСД 2,4-Д до уровня 0,00001 мг/кг массы тела человека или 0,0005 мг/сутки, что было учтено Комитетом по гигиенической рогльыеит4~>т пестицидов при принятии решения о сокращении производства и применения 2,4-Д в СССР (заключение Ь£3 СССР, исх.

» 7/20-614 от ю.oe.es ).

Список основных работ, опубликованных по твые диссертации

1. Герштейн S.Г. К вопросу о математическом описании поведения гербицидов группы 2,4-Д в окружающей среде //Вопросы гигиены села. Саратов, 1975. С. 93-95.

2. Федорова Л.М. и соавт. Гигиенические аспекты циркуляции пестицидов в окружающей среде //Вопросы гигиены села. Саратов, 7,975. С. 60-63.

3. Гердтейк Е.Г. Опыт математического прогнозирования загрязнения зернобобовых культур гербицидами группы 2,4-Д //Биологически активные вещества в растениеводстве, животноводстве, медицине. Саратов, 1975. С. 65-68.

4. Федорова Л.М., Лкхтарев И.А., 'Герштейн Е.Г. К вопросу о модели транспорта гербицида 2,4-Дихлорфеноксиуксусной кислоты в организме теплокровных //Применение математических методов оценки и прогнозирования реальной опасности накопления пестицидов во внешней среде и организме. Материалы П-го Всесоюзного симпозиума. Киев, 1976. С. 58-60.

5. Герштейн Е.Г. Подходы к математическому описанию кинетики транспорта гербицидов группы 2,4-Д в организме теплокровных //Гигиенические аспекты охраны окрузмпцей среды и здоровья сельского населения в связи с.интенсификацией сельского хозяйства. М., 1977. С 55-63.

6. Лих таре в И. А., Герштейн Е.Г. Кинетика транспорта гербицидов группы 2,4-Д в организме крыс //Актуальные вопросы гигиены села. М., I9QI. С 31-37.

7. Герштейн Е.Г. О прогнозировании остаточного содержания чужеродных веществ в экологической системе //Применение вычислительной техники дяя решения краевых задач экологии. М. -Свердловск, 1981. С. 10. •

8. Герштейн Е.Г., Лихтарев И.А., Барьшев Л.А. Применение метода Монте-Карло для статистического моделирования Накопления чужеродного агента в организме человека //Применение вычислительной техники Для решения краевых задач в экологии. М.-Свердловск,1931.С.24.

9. Голубенцеа A.S. и соавт. Об одной стохастической модели поступления гербицидов в организм человека //Тезисы докладов Всесспз-ной научной конфере!»ци11 молодых ученых по сельскохозяйственной радиологии. Обнинск, 1983. С. 143.

10. Герштейи Е.Г. Применение математического моделирования для описания кинетики транспорта пестицидов //Организация сельскохозяйственного производства. Часть 2. Саратов, 1983. С. 73-77.

IX. Голубенцев A.B. и соавт. Использование 23'J в моделировании процесса накопления чукеродньсс веществ (пестицидов) в организме человека //ХХКУй Всесоюзная научная сессия, поевягценная Дн» Радио. Часть 2. ¡1., Радио и связь, 1983. С. IC0-I0I.

12. Гератейн Е.Г, Математическое прогнозирование накопления производных из группы 2,4-Д в организме теплокровных //Глава XI в монографии Л.¡¿.Федоровой, Р.С.Беловой "Производные хлорфеноксиуксус-ной кислоты >i охрана окружающей среды". Саратов, 1983. Часть 2.

С. 31-49.

13. Там же. - С. I02-III в главе 7, часть I.

14. Голубенцев А.35., Аникин В.М., Геритейн Е.Г. Моделирование накопления пестицидов в организме человека //Современные вопросы гигиены села. М., 1985. С. 43-46.

15. Дихтарев И.А., Геротейн Е.Г. Экстраполяция кинетических параметров меченной углеро^м-14 2,4-Дихлорфеноксиуксусной кислоты с »рисы на человека //Радиооиологический эксперимент и человек. М., 1986. С. 104-112.

16. Геритейн Е.Г. Сравнительная характеристика кинетики транспорта 2,4-Д кислоты, меченной ^ в двух разных' положениях, в организме крыс //Острые и хронические интоксикации чужеродными химическими соединениями. Саратов, 1987. С. 40-44.

Т»"-лг*фи* Ni 6 П-в „ПОА»Ц>*Ц..<.Т