Автореферат и диссертация по медицине (14.03.04) на тему:Методические основы разработки предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими отравляющими веществами

ДИССЕРТАЦИЯ
Методические основы разработки предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими отравляющими веществами - диссертация, тема по медицине
АВТОРЕФЕРАТ
Методические основы разработки предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими отравляющими веществами - тема автореферата по медицине
Фролова, Ирина Геннадиевна Санкт-Петербург 2013 г.
Ученая степень
кандидата биологических наук
ВАК РФ
14.03.04
 
 

Автореферат диссертации по медицине на тему Методические основы разработки предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими отравляющими веществами

На правах рукописи

Фролова Ирина Геннадиевна

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ УРОВНЕЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ ОТРАВЛЯЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

14.03.04 - токсикология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 !'.:ся 2013

Волгоград - 2013

005538075

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» Федерального медико-биологического агентства России (ФГУП «НИИ ГТП» ФМБА России)

Научный руководитель:

Жуков Валентин Егорович доктор медицинских наук

Официальные оппоненты:

Сидорин Геннадий Иванович доктор медицинских наук профессор, ведущий научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства» (ФГБУН ИТ ФМБА России)

Федошок Владимир Петрович доктор медицинских наук профессор, старший научный сотрудник Научно-исследовательского испытательного института (военной медицины) Федерального государственного казенного военного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова» Министерства обороны Российской Федерации (НИИИ (ВМ) ВМедА)

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт промышленной и морской медицины Федерального медико-биологического агентства» (ФГУП НИИ ПММ ФМБА России)

Защита состоится «_»_2013 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 208.030.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства» (ФГБУН ИТ ФМБА России) по адресу: 192019, г. Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-медицинской библиотеке ФГБУН ИТ ФМБА России

Автореферат разослан «. У » ОЫилДл 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук профессор Луковникова

Любовь Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Международные обязательства Российской Федерации по ликвидации химического оружия (ХО) обусловили необходимость разработки комплекса мероприятий, направленных на обеспечение реальной безопасности при эксплуатации объектов по уничтожению отравляющих веществ (ОВ) (№ 76-ФЗ «Об уничтожении химического оружия», № 138-ФЭ «О ратификации Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении»).

Важнейшей составной частью этой многоплановой деятельности является использование гигиенических критериев и санитарных стандартов. К их числу следует отнести регламенты, ограничивающие содержание вредных веществ в объектах окружающей среды и, прежде всего, в условиях производства (П. Е. Шкодич и др., 2004, В. В. Уйба и др., 2007, СП 2.2.1.2513-09).

Гигиеническое обеспечение процесса уничтожения химического оружия (УХО) в значительной мере касается фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ), так как в Российской Федерации на их долю приходится более половины всех запасов ОВ (г. Р. Рак, 2001).

Известно, что зарин, зоман и Ух способны оказывать смертельные поражения в чрезвычайно малых количествах при всех возможных путях поступления в организм. Из других свойств боевых органофосфатов заслуживает внимания способность соединений сохраняться определенное время в окружающей среде (С. Н. Голиков, 1972, 3. Франке, 1973, В. Н. Александров и

В этой связи наряду с традиционными гигиеническими нормативами для ФОВ разработаны стандарты безопасности, несвойственные подавляющему числу химических соединений. К ним относятся предельно допустимые уровни загрязнения незащищенных кожных покровов - ПДУ cut (ГН 2.2.5.2032-05, ГН 2.2.5.2827-11), поверхностей технологического оборудования (per. № 08-96 от 24.07.96 г., ГН 2.2.5.2945-11), аварийные пределы воздействия (ГН 2.2.5.2220-07, ГН 2.2.5.2388-08, ГН 2.2.5.2389-08). Приведенные данные свидетельствуют о повышенных требованиях, предъявляемых к безопасной эксплуатации объектов, предназначенных для промышленной деструкции ОВ.

Согласно нормативным документам при проведении работ с ОВ предусмотрено многократное использование средств индивидуальной защиты (СИЗ), в частности, костюма JI-1 после проведения соответствующих обеззараживающих мероприятий (MP по эксплуатации СИЗ ..., 2006, МТТ к СИЗ ..., 2006). Тем не менее, к моменту выполнения настоящей работы объективный критерий эффективности дегазации костюма JI-1 отсутствовал.

Анализ релевантной информации показал, что в качестве такого критерия может выступить новый вид гигиенических нормативов — предельно допустимые уровни (ПДУ) загрязнения СИЗ Vx, зоманом и зарином. Однако в изученной

др., 1990).

литературе не было обнаружено каких-либо методических разработок, касающихся алгоритма постановки экспериментов по обоснованию указанных регламентов.

Вышеизложенное и предопределило актуальность данной научно-исследовательской работы, которая выполнялась в соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 1995 г. № 213-ФЭ «О государственном оборонном заказе» и Постановлением Правительства РФ от 29 декабря 2005 г. № 825-50 «О государственном оборонном заказе на 2006 год».

Целью исследования являлось обоснование методических подходов для разработки гигиенических нормативов — предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими отравляющими веществами.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Обосновать «Программу исследований по разработке предельно допустимого уровня загрязнения фосфорорганическими отравляющими веществами средств индивидуальной защиты персонала объектов по уничтожению химического оружия».

2. Изучить действие Ух, зомана и зарина при однократном непосредственном перкутанном воздействии и в условиях аппликации зараженной костюмной ткани УНКЛ-3.

3. Провести исследования по выявлению зависимости «доза — эффект» при длительном применении Ух в условиях аппликации зараженной костюмной ткани УНКЛ-3.

4. Обосновать ПДУ загрязнения СИЗ веществом Ух.

5. Разработать ПДУ загрязнения СИЗ зоманом и зарином с использованием метода ускоренного гигиенического регламентирования.

Научная новизна выполненной работы заключается в том, что впервые:

Обоснована «Программа исследований по разработке предельно допустимого уровня загрязнения фосфорорганическими отравляющими веществами средств индивидуальной защиты персонала объектов по уничтожению химического оружия».

Апробированы методические подходы для обоснования гигиенических нормативов - предельно допустимых уровней загрязнения СИЗ ФОВ.

В моделируемых условиях интоксикации на основе зависимости «доза -эффект» определены параметры токсичности и опасности при однократном воздействии ФОВ, а также при длительном применении Ух.

Получены данные о проявлениях действия ФОВ (в моделируемых условиях) в субклинических дозах на различных уровнях биологической интеграции.

Обоснована и реализована возможность применения принципов экспресс-нормирования при разработке предельно допустимого уровня загрязнения СИЗ зарином и зоманом.

Теоретическая значимость работы заключается в расширении представлений об особенностях токсодинамики Ух в субклинических дозах, в том числе и о показателях-маркерах хронической интоксикации.

Практическая значимость работы состоит в том, что на основе проведенных исследований разработаны гигиенические нормативы, ограничивающие содержание О-изобутил-р-Ы-диэтиламиноэтилтиометил фосфоната (Ух), О-изопропилметилфторфосфоната (зарина) и О-],2,2-триметилпропилметилфторфосфоната (зомана) на поверхности СИЗ. Постановлением Главного Государственного санитарного врача РФ от 5 июня 2007 г. ГН 2.2.5.2219 «Предельно допустимые уровни (ПДУ) загрязнения средств индивидуальной защиты (СИЗ) фосфорорганическими отравляющими веществами на объектах хранения и уничтожения химического оружия» утверждены и введены в действие с 01 сентября 2007 года (зарегистрировано Минюстом России 26 июня 2007 г., регистрационный № 9711).

Наличие данных стандартов позволяет осуществлять текущий санитарный надзор за эффективностью дегазации СИЗ в соответствии с требованиями нормативных документов (СП 2.2.1.2513-09, МР по эксплуатации СИЗ ..., 2006, МТТкСИЗ ...,2006).

Методология и методы исследования.

Методология исследований заключалась в выявлении общебиологической закономерности «доза - эффект» в условиях контакта незащищенных кожных покровов с поверхностью СИЗ, зараженной ФОВ.

Методы выполнения исследований предусматривали получение информации на всех структурных уровнях организации биологического объекта и унификацию условий применения изучаемых веществ в соответствии с действующими нормативно-правовыми документами в области гигиенического нормирования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Токсикометрические параметры Ух при однократной аппликации зараженной ткани костюма Л-1 на незащищенные кожные покровы, установленные на основе зависимости «доза - эффект», указывают на высокую опасность развития острой интоксикации в моделируемых условиях воздействия.

2. Длительное воздействие Ух при аппликации зараженной ткани костюма Л-1 сопровождается нарушением функций ряда органов и систем и характеризуется стойким изменением некоторых гематологических и биохимических показателей, подчиняющихся зависимости «доза - эффект».

3. Применение метода ускоренного гигиенического регламентирования при разработке ПДУ загрязнения СИЗ зарином и зоманом, учитывающего взаимосвязь токсичности от условий воздействия метилфторфосфонатов.

Степень достоверности и апробация результатов.

Степень достоверности результатов подтверждается соблюдением требований унификации методов исследований и объемом полученных экспериментальных данных.

По теме диссертации опубликовано девять работ, в том числе три в периодических изданиях перечня Высшей аттестационной комиссии Минобрнауки РФ.

Материалы диссертации доложены на совместном заседании секции №4 «Токсикология, гигиена, профпатология, индикация, дегазация при работе с высокотоксичными веществами» Проблемной комиссии ФМБА России (Санкт-Петербург, 2007 г.), XXXVIII научной конференции «Актуальные вопросы теории и практики радиационной, химической и биолошческой защиты» (Вольск-18, 2008), IV научно-практической конференции «Научно-технические аспекты обеспечения безопасности при уничтожении, хранении и транспортировке химического оружия» (Москва, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Химическая безопасность Российской Федерации в современных условиях» (Санкт-Петербург, 2010 г.), юбилейной научной конференции «Химическая безопасность России: медицинские и эколого-гигиенические аспекты» (Волгоград, 2011), Всероссийском симпозиуме «Медико-биологические аспекты обеспечения химической безопасности Российской Федерации» (Санкт-Петербург, 2012).

Личный вклад. Сбор и анализ релевантной информации об особенностях методических походов к гигиеническому регламентированию ФОВ на поверхности СИЗ с учетом условий их эксплуатации, разработка «Программы исследований ....», определение цели и задач исследования, планирование и проведение опытов, статистическая обработка полученных данных, обсуждение результатов и формулировка выводов. Доля участия автора составляет 85-90%.

Структура и объем диссертации. Диссертация выполнена на 137 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц, 11 рисунков, 198 источников литературы, в том числе 153 отечественных и 45 зарубежных, три приложения. Работа состоит из следующих структурных элементов: «Введение», «Аналитический обзор литературы» (глава 1), «Материалы и методы исследования» (глава 2), «Результаты исследования» (глава 3), «Заключение», «Выводы», «Рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темы», «Список сокращений и условных обозначений», «Список использованных источников».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Объектами изучения являлись О-изобутил-Р-К-диэтиламиноэтилтиоловый эфир метилфосфоновой кислоты ^х), 0-1,2,2-триметилпропиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты (зоман) и О-изопропиловый эфир метилфторфосфоновой кислоты (зарин). В экспериментах использовали ткань УНКЛ-3, из которой изготавливается изолирующий костюм Л-1, входящий в состав комплекта Л-1М. УНКЛ-3 представляет собой однослойную с односторонним резиновым покрытием ткань, стойкую к истиранию, действию кислот и щелочей (Акт экспертной комиссии сертификационных испытаний комплекта Л-1М, 2004).

Эксперименты выполнены на 664 белых беспородных крысах-самцах. Организацию работы с животными проводили в соответствии с «Правилами лабораторной практики» (Приказ Минздравсоцразвития России № 708н от 23 августа 2010г.) и «Принципами надлежащей лабораторной практики» (ГОСТ Р 53434-2009).

Планирование и проведение исследований по обоснованию ПДУ загрязнения СИЗ ФОВ осуществляли согласно МУ № 2102-79, ГН 1.1.701-98, а также алгоритму, изложенному в специально разработанной «Программе исследований...».

Моделирование интоксикации при контакте кожных покровов с костюмной тканью, зараженной ФОВ, проводили следующим образом. Раствор исследуемого вещества наносили на наружную поверхность ткани УНКЛ-3 на площади 16 см2, которую после некоторой экспозиции (не более 5 минут, что соответствует длительности сушки СИЗ после прохождения дегазационно-обмывочного душа согласно МР по эксплуатации СИЗ ..., 2006) апплицировали зараженной поверхностью на участке спины животного, лишенного шерстного покрова на такой же площади. Материал фиксировали с помощью вогнутых металлических пластин (сталь марки Х18НЮОТ), по сторонам которых имелись специальные крючки для резиновых полос, закрепляющих пластины и зараженную ткань на теле животного.

Показатели токсичности при однократном воздействии органофосфатов определяли и при непосредственном перкутанном применении (МУ № 2102-79).

Водно-спиртовые растворы необходимой концентрации готовили ех tempore.

Продолжительность контакта с ФОВ составляла 4 часа (независимо от кратности воздействия). По завершении экспозиции (при аппликации зараженной ткани) проводили химико-аналитическое определение остаточного содержания веществ на поверхности костюмной ткани и кожных покровов животного (МВИ № 031-04-333-2010, МУК № 4.1.020-2010, МУК № 4.1.021-2010, МУК № 4.1.0462010, МУК № 4.1.047-2010, МУК№ 4.1.056-2010).

О кожно-резорбтивном действии соединений судили по наличию гибели животных и клинической картине интоксикации. Кроме того, для характеристики состояния подопытных особей применяли комплекс показателей, отражающих состояние целостного организма, а также отдельных органов и систем (таблица 1). Основанием для использования представленного перечня тестов явилась их высокая информативность при проведении исследований по обоснованию ФОВ в различных средах.

Полученные экспериментальные данные подвергали статистической обработке. Параметры острой токсичности ФОВ (DL50 и DE50) рассчитывали методом пробит-анализа по Миллеру и Тейнтеру (М. Л. Беленький, 1963). Результаты других исследований обрабатывали в программе Microsoft Excel с применением t-критерия Стьюдента, при этом статистически достоверными считали отклонения при Р < 0,05 (С. Гланц, 1999).

Таблица 1 - Общий объем выполненных исследований

Вид исследования Методика исследования Количество исследований

1 2 3

Масса тела животных МУ№ 2102-79 224

Комплексный метод интегральной оценки поведенческих параметров MP №2166-80 224

Суммационно-пороговый показатель (СПП) С. В. Сперанский, 1965 224

Число сердечных сокращений (ЧСС) И. В. Саноцкий, 1970 224

Количество лейкоцитов В. В. Меньшиков, 1987 224

Лейкоцитарная формула В. В. Меньшиков, 1987 224

Количество эритроцитов В. В. Меньшиков, 1987 1 224

Уровень гемоглобина «Биолатест НВ 400 S» 224

Активность ацетилхолинэстеразы (АХЭ) эритроцитов S. Hestrin, 1949, А. Н. Панюков, 1966 224

Количество общего белка в сыворотке крови В. С. Камышников, 2003 160

Уровень мочевины в сыворотке крови «Биолатест-мочевина 450» 160

Концентрация глюкозы в сыворотке крови «Lachema» 160

Содержание молочной кислоты (МК) в сыворотке крови «Ольвекс диагностикум» 160

Уровень пировиноградной кислоты (ПВК) в сыворотке крови В. С. Камышников, 2003 160

Соотношение МК/ПВК 160

Активность аланиновой трансаминазы (АлАТ) в сыворотке крови «Биолатест ALT» 160

Активность аспарагиновой трансаминазы (АсАТ) в сыворотке крови «Биолатест AST 360» 160

Бактерицидная активность сыворотки крови О. В. Смирнова, Т. А. Кузьмина, 1966 160

Фагоцитарная активность нейтрофилов Э. Н. Шляхов, 1987 160

Активность комплемента сыворотки крови по 50% гемолизу К. П. Кашкин, В. Г. Кабусь, 1981 160

Уровень общих иммуноглобулинов Н. И. Блинов, 1985 160

Окончание таблицы 1

1 2 3

Интенсивность реакции гемагглютинации Т. В. Пирадзе, 1981 160

Коэффициенты относительной массы внутренних органов М. Л. Рылова, 1964 И. В. Саноцкий, 1970 1120

Гистологические исследования внутренних органов Г. А. Меркулов, 1969 1568

При выявлении вредного действия вещества как в условиях однократного, так и длительного воздействия, руководствовались общепринятыми критериями (МУ № 2163-80, И.В. Саноцкий, 1984, И.М. Трахтенберг и др., 1987).

Результаты исследования и их обсуждение

При определении параметров острой токсичности Ух вещество исследовалось в диапазоне доз от 0,34 мг/кг до 1,0 мг/кг. На основе выявленной зависимости «доза — эффект» были рассчитаны средне смертельные величины (Ш*>), которые составили 0,54 ± 0,04 мг/кг (при непосредственном перкутанном воздействии) и 0,55 ± 0,04 мг/кг (в моделируемых условиях применения).

Клиническая картина острого отравления (при обоих способах накожного применения) была типичной для действия ФОВ, находилась в прямой зависимости от величины испытуемой дозы и характеризовалась следующими признаками: взъерошенностью шерсти, экзофтальмом, слизистыми выделениями из глаз, затрудненным дыханием, клонико-тоническими судорогами. Продолжительность жизни подопытных особей при воздействии вещества на уровнях, близких к БЬ50 и выше составляла от 20-25 минут до одних суток.

Сопоставление величин БЬ50 при обычном способе аппликации и в моделируемых условиях применения Ух не выявило статистически достоверного различия (Р < 0,05), что, вероятно, может быть связано с достаточно высокой скоростью проникновения вещества через кожные покровы.

В отдельной серии опытов было установлено, что при сокращении продолжительности воздействия Ух (на уровне 1,0 мг/кг в моделируемых условиях интоксикации) до 5 минут наблюдалась 100% гибель животных в течение 2,5-3,0 часов, то есть наблюдавшийся эффект соответствовал таковому при 4-х часовой экспозиции.

Таким образом, следует констатировать, что моделирование условий воздействия Ух (в сравнении с накожной аппликацией) не оказывает существенного влияния на токсичность соединения.

Эффективность однократного применения Ух в субтоксических дозах оценивали по двум параметрам. В первом случае - по комплексу тестов, интегрировано характеризующих состояние ряда органов и систем (Ытаош,е8Г); во втором - по специфическому показателю: активность АХЭ эритроцитов (Ыт^).

Эксперимент с применением интегральных показателей в моделируемых условиях воздействия Vx проводили на уровнях 0,12 1/5 DL50), 0,06 1/10 DL50) и 0,024 (~ 1/25 DL50) мг/кг, что соответствовало плотностям заражения ткани УНКЛ-3: 1,5-10"3, 7,5-Ю'4 и 3,0-10'4 мг/см2. Все опытные группы, включая и группу контроля, насчитывали по 16 особей. Тестирование животных осуществляли в динамике: через 1 час после окончания 4-х часовой экспозиции и через 3 суток.

Анализ полученных данных показал, что наиболее значимые нарушения у крыс развивались при аппликации ткани УНКЛ-3, плотность заражения которой веществом Vx была эквивалентна дозе 0,120 мг/кг 1/5 DL50).

Проявления вредного действия у животных заключались в усилении процессов торможения в ЦНС (снижение горизонтальной, вертикальной и суммарной двигательной активности на 45,7, 80,3 и 51,8% соответственно) и увеличении количества моноцитов (на 48,4%). Наряду с этим отмечали морфологические изменения в корковом слое надпочечников и сердечной мышце.

Также обращало на себя внимание повышение болевой чувствительности (уменьшение СПП на 25,9%), снижение количества эритроцитов и уровня гемоглобина (на 13,5 и 4,7% соответственно), увеличение лейкоцитов и палочкоядерных нейтрофилов (на 3,5 и 160% соответственно), а также наличие спленомегалии (на 19,3%).

С позиций известных механизмов токсического действия ФОВ выявленные отклонения, очевидно, есть результат влияния Vx как на синаптические, так и несинаптические («дистантный» эффект) струюуры (С. А. Куценко, 2004, С. П. Нечипоренко и др., 2009, Н. В. Гончаров и др., 2010, С. В. Чепур и др., 2010).

К проявлениям перевозбуждения холинергических синапсов ЦНС (вследствие торможения активности АХЭ) следует отнести отклонения в двигательной активности животных и СПП (С. Н. Голиков и др., 1986).

В свою очередь механизм «дистантного» действия соединения запускает цепь дезорганизационных внутриклеточных процессов, приводящих, в том числе к нарушению гемодинамики, и как следствие к гипоксии и морфоструктурным изменениям в миокарде (С. А. Куценко, 2004, Н. П. Чеснокова и др., 2006, Г. А. Ливанов и др., 2010).

Уменьшение количества эритроцитов и гемоглобина может быть связано как с нарушением кислородной емкости крови, так и с усилением процесса утилизации красных кровяных клеток (С.Н. Голиков и др., 1986). На возможность последнего фактора косвенно указывает увеличение относительной массы селезенки (Г. П. Котельников, 2007).

В то же время повышение количества молодых клеток в пучковой зоне надпочечников можно охарактеризовать как гипоталамо-гапофизарную реакцию, направленную на поддержание гомеостаза, которая реализуется усилением секреции катехоламинов, гаюко- и минералокортикоидов, что и обуславливает повышение количества лейкоцитов и нейтрофилов (Н. А. Федоров, 1976, П. Д. Горизонтов и др., 1983, С. Н. Голиков и др., 1986, С. А. Куценко, 2004).

Моноцитоз, очевидно, является отражением, по крайней мере, двух причинно-следственных факторов. Во-первых, повышенной секрецией тройных гормонов, а во-вторых, «ответом» структур, направленных на поддержание иммунного статуса за счет увеличения роли фагоцитирующей составляющей (П. Ф. Забродский и др., 2006, 2012).

На примере сдвигов в лейкоцитарной формуле и активации гипоталамо-гипофизарной системы можно предположить, что параллельно с развитием патологических процессов у подопытных животных имели место и адаптивные реакции, поскольку часть изменений нивелировалась (П. Д. Горизонтов, 1976, 1983, С. Н. Голиков и др., 1986, Г. И. Сидорин и др., 1995,2004).

При повторном (через 3 суток) тестировании лейкоцитоз и нейтрофилез сменились лейкопенией и нейтрофилопенией (на 11,8 и 52,2% соответственно), количество моноцитов было увеличено двукратно.

С учетом деструктивных явлений в миокарде и надпочечниках, уровень заражения ткани веществом Ух, соответствующий 1,5-10'3 мг/см2, можно классифицировать как действующий.

Проявления вредного действия Ух в дозе 0,060 мг/кг (= 1/10 БЬ5о) характеризовались только усилением тормозных процессов в ЦНС (снижение суммарной двигательной активности на 21,4% за счет горизонтальной (на 30,0%) и вертикальной (на 38,8%) составляющих). Кроме того, отмечали отклонения в системе крови (падение уровня гемоглобина на 3,8% и повышение количества моноцитов на 29,7%), которые могут быть связаны с изменением функциональной активности селезенки, на что косвенно указывало увеличение (на 17,8%) ее относительной массы. Моноцитоз, очевидно, можно расценить как проявление активации иммунной системы (Г. П. Котельников, 2007, П. Ф. Забродский и др., 2006, 2012).

Необходимо подчеркнуть, что выявленные нарушения по абсолютным величинам были в 1,5-2,0 раза ниже в сравнении с таковыми при действии вещества на максимальном из испытанных уровней, а также являлись обратимыми, в связи с чем данный уровень воздействия был классифицирован как близкий к пороговому (1лтас'п,е8Г).

Доза вещества Ух 0,024 мг/кг (~ 1/25 ОЬ5о) была признана недействующей, поскольку ее воздействие не сопровождалось какими-либо отклонениями в состоянии подопытных крыс в сравнении с контрольными особями при обоих сроках тестирования.

С учетом остаточного количества вещества на ткани и кожных покровах животного по окончании экспозиции абсолютное значение Ь]'гпас1гиегг Ух в моделируемых условиях воздействия определено на уровне 0,056 мг/кг или 7,0-10^ мг/см2. Величина зоны острого токсического действия (Х^ ~ 10,0) свидетельствует о высокой опасности развития острой интоксикации при контакте незащищенных кожных покровов с зараженной веществом Ух поверхностью ткани костюма Л-1.

При изучении специфических свойств Ух объектом исследования служила АХЭ эритроцитов крови, определение активности которой осуществляли непосредственно по окончании 4-х часовой экспозиции соединений. Критерием эффективности действия вещества рассматривался 25% уровень ее угнетения у половины животных, взятых в опыт (цит. по Ю. И. Кундиеву, 1975, МР по проведению предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров работников, занятых на работах по уничтожению фосфорорганических отравляющих веществ, 2001). Подобный методический прием предусматривает представление результатов в вероятностной форме.

На основе выявленной зависимости «доза - эффект» была получена величина 1лтас5р Ух, составившая 0,0051 ± 0,001 мг/кг, что на порядок ниже 1лтасш1е8Г (0,056 мг/кг). То есть и в моделируемых условиях применения сохраняется избирательность в действии вещества.

Полученные данные полностью согласуются с общепринятыми представлениями о том, что ФОВ, оказывая строго избирательное действие на активность АХЭ (первичная реакция организма), опосредованно вызывают нарушение и других функциональных систем (так называемые вторичные эффекты, не связанные напрямую с угнетением энзима).

Эффективность применения Ух в условиях многократных (ежедневно 5 раз в неделю на протяжении 4 месяцев) накожных аппликаций зараженной ткани костюма Л-1 оценивали на уровнях 2,50-Ю"4 (~ 1/20 1лтас5р)> 5,0-Ю"5 (= 1/100 1лтас5р) и 1,0-10'5 (~ 1/500 Ытк!р) мг/кг, что соответствовало плотностям заражения ткани УНКЛ-3: 3,13-Ю"6, 6,25-10"7 и 1,25-10"7 мг/см2. Все опытные группы, включая и группу контроля, насчитывали по 40 особей. Тестирование животных осуществляли ежемесячно, а также по окончании восстановительного периода (1 месяц).

Комплексный анализ полученных данных выявил наличие определенной динамики изменений показателей при действии Ух в дозе 2,50-Ю"4 мг/кг (в 20 раз ниже уровня Ышас5р).

Так, для ЦНС была характерна смена процессов торможения и возбуждения, при этом на протяжении эксперимента менялся и спектр маркеров. Через 1 месяц (снижение горизонтальной, вертикальной и суммарной двигательной активности на 38,7, 42,4 и 39,9% соответственно) и по окончании восстановительного периода (увеличение вертикальной и суммарной составляющих на 60,0 и 32,5% соответственно) это спонтанные поведенческие реакции, а при втором (уменьшение на 16%) и четвертом исследованиях (повышение на 39,0%) - суммационно-пороговый показатель. При этом количественные характеристики ряда тестов у подопытных животных выходили за границы физиологической нормы, то есть свидетельствовали о проявлении вредного действия практически на всем протяжении эксперимента.

Реакция иммунной системы по завершении 1 месяца хронического опыта заключалась в повышении числа лейкоцитов (на 5,5%) и моноцитов более чем в 2 раза (макрофагальной составляющей), а также в снижении уровня

иммунношобулинов на 51,3% (гуморального фактора). В последующие сроки тестирования имело место ингибирование клеточного компонента (наличие лимфоцитопении со 2 по 4 месяцы - на 15,7, 13,2 и 7,5% соответственно), протекавшее на фоне эозинофилии (со 2 месяца до окончания восстановительного периода - на 60,7, 52,1, 59,1 и 70,3% соответственно), что можно расценивать как проявление сенсибилизации (О. А. Прохоренко и др., 2007). О напряжении иммунитета свидетельствовали также гиперплазия вилочковой железы (через 1 и 3 месяца) и повышенное количество гипертрофированных лимфоидных структур в стенках желудка и тонкого кишечника, наблюдавшиеся на протяжении всего эксперимента, включая и восстановительный период.

Обилие гемосидерофагов в красной пульпе селезенки, обнаруженное при первом тестировании, вероятно, есть результат усиления процессов разрушения красных кровяных телец, при этом количество эритроцитов находилось в пределах нормы. Данный факт, очевидно, обусловлен компенсаторной реакцией, сопровождавшейся увеличением поступления клеток в сосудистое русло (Д. С. Саркисов, 1987). На четвертом месяце произошло некоторое истощение механизмов компенсации, что и привело к уменьшению числа эритроцитов на 6,0%. В восстановительном периоде наблюдали снижение уровня гемоглобина на 7,0% и эритроцитоз (на 2,6%). Выявленное несоответствие между этими параметрами, скорее всего, обусловлено повышенным поступлением в кровеносную систему молодых форм эритроцитов с пониженным содержанием железосодержащего белка (Г. П. Котельников, 2007, В. В. Зинчук и др., 2012).

Длительное применение Ух в моделируемых условиях воздействия оказывало влияние практически и на все виды обмена веществ.

Изменения в метаболизме протеинов характеризовались появлением белкового экссудата в просвете почечных канальцев (1 месяц) с одновременным снижением массы тела (на 8,5%) и относительной массы почек на 11,6%, уменьшением содержания в крови общего белка (через 2 месяца на 4,1%) и мочевины с 1 по 3 месяцы соответственно на 12,9, 19,6 и 26,2%. На завершающей стадии эксперимента (4 месяц) имело место увеличение в сыворотке крови концентрации мочевины и общего белка (на 5,7 и 9,4% соответственно).

На нарушение липидного обмена указывало развитие жировой дистрофии гепатоцитов, регистрировавшейся на протяжении первых двух месяцев. К числу гепатотропных эффектов следует отнести и снижение через 1 месяц относительной массы печени на 14,5%.

По-видимому, структурные изменения в гепатоцитах повлекли за собой и отклонения в углеводном обмене. В течение 1 месяца воздействия Ух наблюдали увеличение роли анаэробного пути утилизации глюкозы, поскольку содержание молочной кислоты в крови и соотношение МК/ПВК были повышенными на 23,6 и 30,5% соответственно. Согласно существующим представлениям увеличение лактата свидетельствует о наличии дефицита кислорода в тканях и, следовательно, об уменьшении выработки макроэргов. Вероятно, интенсификация гликолиза явилась компенсаторной реакцией организма, направленной на

обеспечение синтеза АТФ на должном уровне (И. И. Дементьева, 2003, Г. И. Сидорин и др., 2004, В. К. Городецкий, 2006). При последующих тестированиях, несмотря на то, что уровень глюкозы в крови периодически изменялся (через 2 месяца снизился на 16,9%, через три - повысился на 18,9%), ее расщепление происходило преимущественно по аэробному пути, так как наблюдали снижение концентрации метаболитов углеводного обмена - через 2 месяца МК, ПВК и МК/ПВК на 28,5, 15,7 и 23,6% соответственно; через 3 месяца МК и МК/ПВК на 24,2 и 25,7% соответственно; через 4 месяца ПВК на 9,8% (И. И. Дементьева, 2003, В. К. Городецкий, 2006).

В основе выявленных изменений исследуемых показателей лежит (уже рассматривавшееся) «дистантное» действие Vx (С. П. Нечипоренко и др., 2009, Н. В. Гончаров и др., 2010, С. В. Чепур и др., 2010). В результате нарушается функционирование ионных каналов, синтез тирозинкиназ, G-белков, цГМФ и других биологических молекул. Конечным итогом этих событий является развитие гипоксии (С. В. Чепур и др., 2010). В свою очередь, гипоксия, стимулируя процессы перекисного окисления липидов, еще в большей мере усугубляет течение метаболических процессов в клетке, а также способствует увеличению проницаемости биологических мембран (Г. И. Сидорин и др., 2004).

Развитие структурных изменений в печени, почках, селезенке и тимусе влечет за собой и дисбаланс ферментов, участвующих в обмене протеинов, жиров и углеводов, что и обусловливает отклонение в содержании метаболитов.

Изложенная токсикодинамика вещества Vx свидетельствует о том, что происходящие процессы имеют тенденцию к «затуханию» к концу хронического воздействия. Это может быть объяснено последовательностью адаптационных процессов (фаза первичных реакций, фаза компенсации), в реализации которых существенная роль принадлежит гипофиз-адреналовой системе (Е. И. Люблина и др., 1971, П. Д. Горизонтов, 1976, Г. И. Сидорин и др., 2004). Обращает на себя внимание и тот факт, что каждому из периодов хронического стрессового воздействия был характерен свой спектр маркеров, включая и направленность изменений исследовавшихся параметров.

Состояние подопытных животных при применении вещества в дозе 5,0-10"5 мг/кг (= 1/100 Limacsp) характеризовалось тем, что количество прореагировавших показателей при первом и четвертом тестированиях было минимально, тогда как, при втором и третьем исследованиях они достигали пиковых значений, то есть происходило некоторое «запаздывание» развития фазы первичных реакций в сравнении с воздействием вещества в большей дозе.

Относительно отклонений в функционировании отдельных систем организма необходимо подчеркнуть, что влияние Vx на ЦНС прослеживалось только в начальный период интоксикации (снижение СПП через 2 месяца на 23,3%).

Наиболее стойкими изменениями были снижение синтетической функции печени, поскольку уровень мочевины в крови на протяжении 3-х месяцев оставался пониженным на 15,0, 8,7 и 14,6% соответственно (В. В. Меньшиков,

1987), а также напряжение иммунитета, о чем свидетельствовали соотношение форменных элементов белой крови (увеличение числа моноцитов через 1 месяц на 53,7%, наличие эозинофилии со 2 по 4 месяцы на 58,3, 65,0 и 68,3% соответственно) и гистологические изменения в селезенке и печени (1 и 2 месяцы).

Утилизация глюкозы происходила преимущественно по аэробному пути, поскольку содержание метаболитов углеводно-энергетического обмена практически на всем протяжении эксперимента было ниже нормы - через 2 месяца МК и МК/ПВК на 23,7 и 16,8% соответственно; через 3 месяца МК и МК/ПВК на 22,3 и 19,7% соответственно; через 4 месяца ПВК на 13,6% (И. И. Дементьева, 2003, В. К. Городецкий, 2006).

В целом, данный уровень воздействия Ух характеризовался меньшим (в сравнении с максимальной дозой) количеством прореагировавших тестов, в том числе и отвечающим общепринятым критериям вредного действия вещества.

Однако к проявлениям, свойственным Ух в обеих дозах, можно отнести снижение концентрации мочевины и лактата, а также эозинофилию, которые на протяжении хронического опыта были зарегистрированы неоднократно. Заслуживает внимания и наличие стойкой лимфоцитопении при применении наибольшей дозы. По-видимому, данные показатели можно рассматривать в качестве маркеров хронической интоксикации О-изобутилдиэтиламиноэтилтио метилфосфонатом.

Аппликация ткани УНКЛ-3 с наименьшей плотностью заражения Ух, что соответствовало дозе 1,0-10"5 мг/кг или ~ 1/500 Ышас5р, не вызывала каких-либо отклонении в состоянии подопытных особей.

В связи с тем, что воздействие Ух (в моделируемых условиях применения) на уровне 5,0-10"5 мг/кг сопровождалось наименьшими и обратимыми проявлениями вредного действия, он был признан близким к пороговому. С учетом химико-аналитических исследований по определению остаточного количества вещества на ткани и кожных покровах величина Ышсь""е8Г подверглась корректировке и в итоге составила 4,7010'5 мг/кг или 5,8810"7 мг/см2.

Для получения значения ПДУ к указанному уровню порога хронического действия был применен коэффициент запаса (Кз), равный 5. Основанием для использования данного Кз явились отсутствие выраженных межвидовых различий при перкутаниом действии вещества, а также способности органофосфата вызывать отдаленные неблагоприятные эффекты (А. А. Масленников и др., 2002). Учитывая вышеизложенное, ПДУ загрязнения ткани костюма Л-1 исследуемым ФОВ составил 4,1 • 10"8 мг/см2.

В связи с тем, что на уровне Цтсь",ее' (в результате сравнительного анализа) установлена практически полная идентичность токсикодинамики при аппликации зараженной ткани УНКЛ-3 и непосредственном перкутанном применении Ух (А. А. Масленников и др., 2002), представлялось целесообразным в качестве ПДУ загрязнения СИЗ веществом Ух использовать величину,

соответствующую ПДУ для незащищенных кожных покровов, а именно 3,0-КГ8 мг/см2.

Принимая во внимание значительную трудоемкость экспериментального обоснования гигиенического стандарта по так называемой «полной схеме» (с проведением хронического опыта), разработку регламентов для зарина и зомана осуществляли ускоренным способом нормирования, в частности, по принципу аналогии. Следует отметить, что указанный подход соответствует требованиям ГН 1.1.701-98.

Прогнозирование величин гигиенических нормативов проводили на основе выявления взаимосвязи токсичности от условий применения метилфторфосфонатов. С этой целью были поставлены эксперименты по исследованию токсических свойств зарина и зомана в условиях однократного непосредственного перкутанного воздействия и контакта незащищенных кожных покровов с зараженной тканью УНКЛ-3 (таблица 2).

Таблица 2 - Токсикометрические параметры зарина и зомана при различных условиях накожного применения_^__

Показатели, единицы измерения Зарин Зоман

Перкутанное воздействие Моделируемые условия применения Перкутанное воздействие Моделируемые условия применения

DL50, мг/кг 24,55±2,67 25,44±2,49 6,13±0,25 6,25±0,24

Limacsp, мг/кг 1,26±0,30 1,29±0,28 0,145±0,021 0,154±0,022

Сравнительный анализ показателей токсичности показал, что моделирование условий воздействия зомана и зарина не оказало существенного влияния на величины средне смертельных (DLS0) и средне эффективных (Limaosp) доз в сравнении с непосредственной аппликацией веществ на кожные покровы. Так, для зарина отличия между величинами DL50 составляют 1,04 раза и между Limacsp - 1,02 раза (Р < 0,05). Для зомана различия между этими показателями оказались аналогичными (Р < 0,05) - 1,02 раза д ля DL50 и 1,06 раза для DE50.

Данное обстоятельство позволило предположить, что моделирование условий интоксикации существенным образом не повлияет и на уровни порогов хронического действия (Limchmtesr) как зарина, так и зомана.

Кроме того, с большой долей вероятности можно утверждать, что в моделируемых условиях применения метилфторфосфонаты не будут инициировать и развитие отдаленных неблагоприятных эффектов, в частности, нарушения репродуктивной функции и иммунного статуса организма (Л. П. Точилкина и др., 2003, 2005). Очевидно, что в случае обоснования безопасного уровня загрязнения каждым из соединений наружной поверхности костюмной ткани УНКЛ-3 с использованием Limch'ntesr, установленного в моделируемых условиях воздействия, величина коэффициента запаса (Кз) осталась бы прежней.

Проведенные параллели между параметрами однократного действия зарина и зомана и их прогностическими характеристиками (1лтсь1П'е8Г и Кз) позволили сделать вывод о правомочности рекомендаций безопасных плотностей загрязнения СИЗ на уровнях, соответствующих ПДУ загрязнения кожных покровов, а именно: 1,0-Ю""6мг/см2-для зарина и 1,0-10~7 мг/см -для зомана.

Установленные величины ПДУ загрязнения наружной поверхности костюма Л-1 зарином, зоманом и Ух были утверждены Постановлением Главного Государственного санитарного врача РФ от 5 июня 2007 г., имеют регистрационный номер ГН 2.2.5.2219-07 (зарегистрировано Минюстом России 26 июня 2007 г., регистрационный № 9711) и введены в действие с 01 сентября 2007 года.

Обязательность использования нормативов нашла отражение и в СП 2.2.1.2513-09, где подчеркивается, что одним из критериев полноты профилактической обработки и дегазации СИЗ является отсутствие превышений ПДУ ОВ на их поверхности.

Таким образом, при разработке ПДУ загрязнения ФОВ костюма Л-1 были реализованы такие методологические приоритеты гигиенического регламентирования, как пороговость проявлений вредного действия, зависимость эффекта от дозы вещества, моделирование условий воздействия, максимально приближенных к реальным. Указанные приоритеты нашли отражение в «Программе исследований ...».

Кроме того, наличие показателей токсичности и опасности кожно-резорбтивного действия зарина и зомана, установленных с соблюдением перечисленных принципов, позволило осуществить и ускоренное обоснование нормативов для метилфторфосфонатов.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что моделирование условий аппликации ФОВ не оказывает существенного влияния на их токсические свойства в сравнении с непосредственным перкутанным воздействием. Величины ОЬ50 при контакте незащищенных кожных покровов с зараженной наружной поверхностью костюма Л-1 составили: для Ух - 0,55±0,05 мг/кг [(6,87±0,63)-10'3 мг/см2], для зомана -6,25±0,24 мг/кг [(7,81±0,30)-10*2 мг/см2] и для зарина - 25,44±2,49 мг/кг [(3,18±0,31)10"' мг/см2].

2. Однократное применение Ух в сублетальных дозах характеризуется вовлечением в патологический процесс ЦНС, гормональной, сердечно-сосудистой и иммунной систем, а также системы крови. Значению 1лтасш,сйг, определенному на основе зависимости «доза - эффект», соответствует уровень 0,056 мг/кг (7,0-10"4 мг/см2).

3. В моделируемых условиях однократного применения Ух избирательность действия на активность АХЭ эритроцитов сохраняется. Величины Ышао8р составили: для Ух - 0,0051 мг/кг (6,3810'5 мг/см2), для зомана - 0,154 мг/кг (1,93103 мг/см2) и для зарина- 1,29 мг/кг (1,61-Ю 2 мг/см2).

17

4. Хроническая интоксикация веществом Ух характеризуется нарушением функций ЦНС, иммунной системы, обмена веществ, а также структурными изменениями в печени, почках, селезенке и тимусе. Величина 1лт0ь1те2Г для Ух, определенная на основе зависимости «доза - эффект» составила 0,000047 мг/кг (5,88-10"7 мг/см2).

5. В качестве маркеров вредного действия при многократных накожных аппликациях ткани костюма Л-1, зараженной Ух, можно рассматривать стойкое снижение концентрации мочевины и молочной кислоты в сыворотке крови, а также наличие эозинофилии и лимфоцитопении.

6. Реализована возможность применения метода ускоренного гигиенического нормирования при разработке ПДУ загрязнения СИЗ зарином и зоманом, основанного на выявлении зависимости токсичности соединений от условий накожного применения.

7. Установлены предельно допустимые уровни загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганнческими отравляющими веществами, которые составили: для Ух - 3,0-10~8 мг/см2, для зомана - 1,0-10"7 мг/см2, для зарина - 1,0-10"6 мг/см2.

РЕКОМЕНДАЦИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ

1. Результаты исследований позволяют рекомендовать изменения таких показателей как эозинофилы и лимфоциты, а также мочевина и молочная кислота в сыворотке крови учитывать при проведении предварительных (при поступлении на работу) и периодических медицинских осмотров работников, занятых на работах по уничтожению фосфорорганических отравляющих веществ.

2. Разработка предельно допустимого уровня загрязнения средств индивидуальной защиты осуществляется только для веществ, имеющих гигиенический регламент контаминации незащищенных кожных покровов.

3. Апробированный алгоритм экспериментального обоснования предельно допустимого уровня загрязнения средств индивидуальной защиты может быть использован при разработке подобных регламентов для других классов и групп химических соединений.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

* - публикации в изданиях перечня ВАК Минобрнауки РФ

1. Установление предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими соединениями / И. Г. Фролова [и др.] // Вопросы обеспечения химической безопасности в Российской Федерации: сборник трудов совместного заседания, посвященного 90-летию со дня рождения

С.Д. Заугольникова. С-Пб., 16 ноября 2007 г. - С-Пб.: Фолиант, 2007. - С. 108110.

2. Фролова, И. Г. Обоснование предельно допустимого уровня загрязнения Ух костюма Л-1М / И. Г. Фролова, В. Е. Жуков, Е. А. Кузнецова // Актуальные вопросы теории и практики радиационной, химической и биологической защиты: реферативный сборник XXXVIII научной конференции. Вольск-18, 9-11 апреля 2008 г. - Вольск-18,2008. - С. 71-72.

3. Фролова, И. Г. Обоснование предельно допустимого уровня загрязнения зоманом костюма Л-1М / И. Г. Фролова, В.Е. Жуков // Тезисы докладов IV научно-практической конференции «Научно-технические аспекты обеспечения безопасности при уничтожении, хранении и транспортировке химического оружия»: часть I. Москва, 2-3 октября 2008 г. - М., 2008. - С. 193-194.

4. * Фролова, И. Г. Параметры токсичности Ух в модифицированных условиях накожного воздействия / И. Г. Фролова, В. Е. Жуков // Токсикологический вестник. - 2009. - № 1. - С. 31-34.

5. Фролова, И. Г. Обоснование предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими соединениями / И. Г. Фролова, В. Е. Жуков // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции «Химическая безопасность Российской Федерации в современных условиях». С-Пб., 27-28 мая 2010 г. - С-Пб.: Фолиант, 2010. - С. 199-200.

6. Фролова, И. Г. Методические подходы к обоснованию предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими отравляющими веществами / И. Г. Фролова, В. Е. Жуков // Химическая безопасность России: медицинские и эколого-гигиенические аспекты: тезисы юбилейной научной конференции, посвященной 40-летию НИИГТП ФМБА России. Волгоград, 13-14 сентября 2011 г. - Волгоград: Панорама, 2011.-С. 129-131.

7. * Фролова, И. Г. Применение ускоренного метода нормирования при разработке предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты зарином и зоманом / И. Г. Фролова, В. Е. Жуков // Medline.ru. - 2011. - Т. 12 (ст. 85). - С. 1041-1047. - Режим доступа: Ьйр// www.medline.ru, свободный.

8. Фролова, И. Г. Изучение токсических свойств Ух в моделируемых условиях однократного воздействия / И.Г. Фролова, В.Е. Жуков // Медико-биологические аспекты обеспечения химической безопасности Российской Федерации: сборник трудов Всероссийского симпозиума, посвященного 50-летию со дня основания ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России. Санкт-Петербург, 17 февраля 2012 г. - Санкт-Петербург: ЭЛБИ-СПб, 2012. - С. 145-146.

9. * Фролова, И. Г. Обоснование предельно допустимого уровня загрязнения средств индивидуальной защиты веществом Ух / И. Г. Фролова, В. Е. Жуков // Medline.ru. - 2012. - Т. 13 (ст. 33). - С. 399-407. - Режим доступа: Ь«р// www.medline.ru, свободный.

Фролова Ирина Геннадиевна

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ УРОВНЕЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ ОТРАВЛЯЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 24.10.2013. Формат 60X84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Печать офсетная. Уч. -изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 434/6.

Отпечатано с готового оригинал-макета заказчика в типографии издательства «Перемена» 400066, г. Волгоград, пр. им. В. И. Ленина, 27

 
 

Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Фролова, Ирина Геннадиевна

ФЕДЕРАЛЬНОЕ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИГИЕНЫ, токсиколог™ И ПРОФПАТОЛОГИИ» (ФГУП «НИИ ГТП» ФМБА России)

04201 450102

На правах рукописи

Фролова Ирина Геннадиевна

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ УРОВНЕЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ ОТРАВЛЯЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

14.03.04 - токсикология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук Жуков Валентин Егорович

Волгоград - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................. 4

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...................... 10

1.1 Сравнительная характеристика токсических свойств фосфорорганических отравляющих веществ при их накожном применении............................................................................... 10

1.2 Анализ условий эксплуатации средств индивидуальной защиты и методических подходов к гигиеническому регламентированию вредных веществ в объектах окружающей среды............................................ 21

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................. 30

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..................................... 35

3.1 Исследование зависимости «доза - эффект» при однократном воздействии Ух........................................................................... 35

3.1.1 Параметры острой токсичности Ух........................................ 35

3.1.2 Исследование зависимости «доза - эффект» по интегральным показателям в условиях аппликации ткани УНКЛ-3, зараженной веществом Ух.......................................................................... 38

3.1.3 Исследование зависимости «доза - эффект» Ух по специфическому показателю....................................................... 46

3.2 Изучение длительного воздействия Ух в моделируемых условиях интоксикации............................................................................. 48

3.3 Разработка ПДУ загрязнения СИЗ зарином и зоманом с использованием метода ускоренного гигиенического нормирования...... 66

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................ 73

ВЫВОДЫ................................................................................... 86

РЕКОМЕНДАЦИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕЙ РАЗРАБОТКИ ТЕМЫ......................................................................................... 88

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ............. 89

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................. 91

ПРИЛОЖЕНИЕ А - «Программа исследований по разработке предельно допустимого уровня загрязнения фосфорорганическими отравляющими веществами средств индивидуальной защиты персонала объектов по уничтожению химического оружия».................................................. 114

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Результаты экспериментального изучения Ух при

обосновании ПДУ загрязнения СИЗ................................................... 122

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Постановление Главного Государственного санитарного врача РФ об утверждении ГН 2.2.5.2219-07 ........................ 137

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Международные обязательства Российской Федерации по ликвидации химического оружия (ХО) обусловили необходимость разработки комплекса мероприятий, направленных на обеспечение реальной безопасности при эксплуатации объектов по уничтожению отравляющих веществ (ОВ) [1,2].

Важнейшей составной частью этой многоплановой деятельности является использование гигиенических критериев и санитарных стандартов. К их числу следует отнести регламенты, ограничивающие содержание вредных веществ в объектах окружающей среды и, прежде всего, в условиях производства [3-5].

Гигиеническое обеспечение процесса уничтожения химического оружия (УХО) в значительной мере касается фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ), так как в Российской Федерации на их долю приходится более половины всех запасов ОВ [6].

Известно, что зарин, зоман и Vx способны оказывать смертельные поражения в чрезвычайно малых количествах при всех возможных путях поступления в организм. Из других свойств боевых органофосфатов заслуживает внимания способность соединений сохраняться определенное время в окружающей среде [7-9].

В этой связи наряду с традиционными гигиеническими нормативами для ФОВ разработаны стандарты безопасности, несвойственные подавляющему числу химических соединений. К ним относятся предельно допустимые уровни загрязнения незащищенных кожных покровов - ПДУ cut [10, 11], поверхностей технологического оборудования [12, 13], аварийные пределы воздействия [14-16].

Приведенные данные свидетельствуют о повышенных требованиях, предъявляемых к безопасной эксплуатации объектов, предназначенных для промышленной деструкции ОВ.

Согласно нормативным документам при проведении работ с ОВ предусмотрено многократное использование средств индивидуальной защиты (СИЗ), в частности, костюма Л-1 после проведения соответствующих обеззараживающих мероприятий [17, 18]. Тем не менее, к моменту выполнения настоящей работы объективный критерий эффективности дегазации костюма Л-1 отсутствовал.

Анализ релевантной информации показал, что в качестве такого критерия может выступить новый вид гигиенических нормативов - предельно допустимые уровни (ПДУ) загрязнения СИЗ Ух, зоманом и зарином. Однако в изученной литературе не было обнаружено каких-либо методических разработок, касающихся алгоритма постановки экспериментов по обоснованию указанных регламентов.

Вышеизложенное и предопределило актуальность данной научно-исследовательской работы, которая выполнялась в соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 1995 г. № 21Э-ФЗ «О государственном оборонном заказе» и Постановлением Правительства РФ от 29 декабря 2005 г. № 825-50 «О государственном оборонном заказе на 2006 год» [19, 20].

Целью исследования являлось обоснование методических подходов для разработки гигиенических нормативов - предельно допустимых уровней загрязнения средств индивидуальной защиты фосфорорганическими отравляющими веществами.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Обосновать «Программу исследований по разработке предельно допустимого уровня загрязнения фосфорорганическими отравляющими веществами средств индивидуальной защиты персонала объектов по уничтожению химического оружия».

2. Изучить действие Ух, зомана и зарина при однократном непосредственном перкутанном воздействии и в условиях аппликации зараженной костюмной ткани УНКЛ-3.

3. Провести исследования по выявлению зависимости «доза - эффект» при длительном применении Ух в условиях аппликации зараженной костюмной ткани УНКЛ-3.

4. Обосновать ПДУ загрязнения СИЗ веществом Ух.

5. Разработать ПДУ загрязнения СИЗ зоманом и зарином с использованием метода ускоренного гигиенического регламентирования.

Научная новизна выполненной работы заключается в том, что впервые:

Обоснована «Программа исследований по разработке предельно допустимого уровня загрязнения фосфорорганическими отравляющими веществами средств индивидуальной защиты персонала объектов по уничтожению химического оружия».

Апробированы методические подходы для обоснования гигиенических нормативов - предельно допустимых уровней загрязнения СИЗ ФОВ.

В моделируемых условиях интоксикации на основе зависимости «доза — эффект» определены параметры токсичности и опасности при однократном воздействии ФОВ, а также при длительном применении Ух.

Получены данные о проявлениях действия ФОВ (в моделируемых условиях) в субклинических дозах на различных уровнях биологической интеграции.

Обоснована и реализована возможность применения принципов экспресс-нормирования при разработке предельно допустимых уровней загрязнения СИЗ зарином и зоманом.

Теоретическая значимость работы заключается в расширении представлений об особенностях токсодинамики Ух в субклинических дозах, в том числе и о показателях-маркерах хронической интоксикации.

Практическая значимость работы состоит в том, что на основе проведенных исследований разработаны гигиенические нормативы,

ограничивающие содержание 0-изобутил-[3-Ы—диэтиламиноэтилтиометил фосфоната (Ух), О-изопропилметилфторфосфоната (зарина) и 0-1,2,2-триметилпропилметилфторфосфоната (зомана) на поверхности СИЗ. Постановлением Главного Государственного санитарного врача РФ от 5 июня 2007 г. ГН 2.2.5.2219-07 «Предельно допустимые уровни (ПДУ) загрязнения средств индивидуальной защиты (СИЗ) фосфорорганическими отравляющими веществами на объектах хранения и уничтожения химического оружия» утверждены и введены в действие с 01 сентября 2007 года (зарегистрировано Минюстом России 26 июня 2007 г., регистрационный № 9711).

Наличие данных стандартов позволяет осуществлять текущий санитарный надзор за эффективностью дегазации СИЗ в соответствии с требованиями нормативных документов [5, 17, 18].

Методология и методы исследования.

Методология исследований заключалась в выявлении общебиологической закономерности «доза - эффект» в условиях контакта незащищенных кожных покровов с поверхностью СИЗ, зараженной ФОВ.

Методы выполнения исследований предусматривали получение информации на всех структурных уровнях организации биологического объекта и унификацию условий применения изучаемых веществ в соответствии с действующими нормативно-правовыми документами в области гигиенического нормирования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Токсикометрические параметры Ух при однократной аппликации зараженной ткани костюма Л-1 на незащищенные кожные покровы, установленные на основе зависимости «доза - эффект», указывают на высокую опасность развития острой интоксикации в моделируемых условиях воздействия.

2. Длительное воздействие Ух при аппликации зараженной ткани костюма Л-1 сопровождается нарушением функций ряда органов и систем и

характеризуется стойким изменением некоторых гематологических и биохимических показателей, подчиняющихся зависимости «доза - эффект».

3. Применение метода ускоренного гигиенического регламентирования при разработке ПДУ загрязнения СИЗ зарином и зоманом, учитывающего взаимосвязь токсичности от условий воздействия метилфторфосфонатов.

Степень достоверности и апробация результатов.

Степень достоверности результатов подтверждается соблюдением требований унификации методов исследований и объемом полученных экспериментальных данных.

По теме диссертации опубликовано девять работ, в том числе три в периодических изданиях перечня Высшей аттестационной комиссии Минобрнауки РФ.

Материалы диссертации доложены на совместном заседании секции №4 «Токсикология, гигиена, профпатология, индикация, дегазация при работе с высокотоксичными веществами» Проблемной комиссии ФМБА России (Санкт-Петербург, 2007 г.), XXXVIII научной конференции «Актуальные вопросы теории и практики радиационной, химической и биологической защиты» (Вольск-18, 2008), IV научно-практической конференции «Научно-технические аспекты обеспечения безопасности при уничтожении, хранении и транспортировке химического оружия» (Москва, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Химическая безопасность Российской Федерации в современных условиях» (Санкт-Петербург, 2010), юбилейной научной конференции «Химическая безопасность России: медицинские и эколого-гигиенические аспекты» (Волгоград, 2011), Всероссийском симпозиуме «Медико-биологические аспекты обеспечения химической безопасности Российской Федерации» (Санкт-Петербург, 2012).

Личный вклад. Сбор и анализ релевантной информации об особенностях методических походов к гигиеническому регламентированию ФОВ на поверхности СИЗ с учетом условий их эксплуатации, разработка «Программы

исследований ....», определение цели и задач исследования, планирование и проведение опытов, статистическая обработка полученных данных, обсуждение результатов и формулировка выводов. Доля участия автора составляет 85-90%.

Структура и объем диссертации. Диссертация выполнена на 137 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц, 11 рисунков, 198 источников литературы, в том числе 153 отечественных и 45 зарубежных, три приложения. Работа состоит из следующих структурных элементов: «Введение», «Аналитический обзор литературы» (глава 1), «Материалы и методы исследования» (глава 2), «Результаты исследования» (глава 3), «Заключение», «Выводы», «Рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темы», «Список сокращений и условных обозначений», «Список использованных источников».

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Сравнительная характеристика токсических свойств фосфорорганических отравляющих веществ при их накожном применении

Известно, что такие ФОВ, как зарин, зоман и Ух относятся к нервно-паралитическим агентам, которые способны оказывать поражающее действие при всех путях поступления в организм, в том числе и через кожные покровы [7-9, 21, 22].

По величинам средне смертельных доз при накожной аппликации все перечисленные ФОВ в соответствии с ГОСТ 12.1.07-76* относятся к чрезвычайно токсичным веществам [23].

В теоретической токсикологии ориентировочным показателем способности соединений преодолевать кожный барьер является величина кожно-венозного коэффициента (КВК), при этом, чем меньше эта величина, тем большей проникающей способностью обладает исследуемое вещество [24].

Сравнительный анализ абсолютных значений ОЬ50 ФОВ, установленных при изучении их кожно-резорбтивного действия, позволяет констатировать увеличение токсичности соединений в следующем порядке: зарин, зоман, Ух. Обращает внимание, что по величинам ОЬ5о «отрыв» Ух от производных метилфторфосфоновой кислоты составляет два - три порядка (таблица 1).

Различия в токсичности при внутривенном введении не столь выражены и находятся в пределах одного порядка. Указанный факт показывает, что кожные покровы являются существенным барьером для проникновения ФОВ в организм подопытных животных.

Необходимо отметить, что межвидовые различия к действию зарина, зомана и Ух не превышают 2-3 раз (таблица 1).

Таблица 1 - Зависимость токсичности фосфорорганических отравляющих веществ от пути поступления [25]

Вещество Биообъект DL5o, мг/кг КВК*

накожно внутривенно

зарин собаки 15,00 0,016 937,5

кошки 46,00 0,020 2300,0

кролики 18,00 0,020 900,0

зоман собаки 4,00 0,0036 1111,1

кошки 1,44 0,0090 160,0

кролики 3,45 0,0124 278,2

Ух собаки 0,0160 0,0015 10,7

кролики 0,0165 0,0019 8,7

кошки 0,0184 0,0027 6,8

* Примечание - «КВК» - кожно-венозный коэффициент

Анализ данных литературы свидетельствует о том, что токсичность органофосфатов, в том числе и ФОВ, при аппликации на кожу определяется рядом факторов [7, 9, 24, 26-33]:

- во-первых, способностью вещества преодолевать кожный барьер, которая во многом предопределяется его физико-химическими свойствами;

- во-вторых, состоянием организма и кожных покровов;

- в-третьих, условиями применения.

Для проникновения соединения через кожные покровы наибольшее значение имеют такие свойства, как растворимость в жирах и воде. В токсикологии в качестве интегрального показателя, объединяющего указанные свойства, используется параметр log Ko/w или коэффициент распределения вещества в системе октанол-вода (аналог коэффициента Овертон-Майера) [30, 34].

На сегодняшний день доказано, что скорость проникновения ядов через неповрежденную кожу прямо пропорциональна их растворимости в липидах, а дальнейший их переход в кровь зависит от способности растворяться в крови [35, 36].

Для зарина, зомана и Vx величины коэффициента составляют 0,30, 1,78 и 2,09 соответственно [37-40]. Очевидно, что значение log Ko/w для Vx отражает наиболее оптимальное соотношение растворимости вещества в этих полярных фазах для прохождения кожного барьера.

Другим фактором, влияющим на проникающую способность ФОВ через

кожный барьер, является способность веществ к испарению, так как большая

летучесть токсиканта приводит к сокращению времени контакта с кожей и

соответственно к уменьшению количества соединения на ней. Сопоставление

числовых значений, характеризующих испаряемость (при 20°С) зарина (11,30л

13,20 мг/л), зомана (3,00-3,20 мг/л) и Vx (4,50-10" мг/л), позволяет констатировать, что зарин по летучести превосходит Vx приблизительно в 1200 раз, а зоман - в 300 раз [8, 41, 42].

Важным свойством ФОВ является и их способность к гидролитическому расщеплению, скорость которого зависит от температуры и рН среды. Устойчивость ОВ к гидролизу - важнейший фактор, определяющий их стойкость и эффективность. Так, при равных условиях (рН = 7 и t = 25°С) период полуразложения веществ составляет: для зарина - 1,35 суток, для зомана - 2,40 суток и для Vx - 41,5 суток [9, 42-44].

С учетом того, что пары ФОВ тяжелее воздуха (4,86, 6,33 и 9,20 для зарина, зомана и Vx соответственно), выявленные различия могут означать, что при равных плотностях заражения Vx будет сохраняться на поверхности в течение более продолжительного времени, чем зарин и зоман, а соответственно представлять и наибольшую опасность. Наряду с этим ОВ легко сорбируются �