Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Разработка аналитического обеспечения химического и биологического мониторинга нитро- и аминосоединений в окружающей среде и организме человека

Р Г 5 О А 2 2 АПР 1936

На правах руклписи

НУРИСЛАМОВА Татьяна Валентиновна

РАЗРАБОТКА АНАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО И БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НИТРО- И АМИНОСОЕДИНЕНИЙ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

14.00.07-Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-1996

Работа выполнена в Московском Научно-исследовательском институте гигиены им.Ф.Ф.Эрисмана,.Научно-производственном центре экологической безопасности населения Госкомсанэпиднадзора Российской Федерации, Пермском государственном техническом университете.

Научные руководители:

Член-корреспондент РАЕН, доктор медицинских наук, профессор Н.В. ЗАЙЦЕВА

Доктор биологических наук Т.В. ЮДИНА

Официальные оппоненты: Доктор медицинских наук,

профессор Д.И. ТИМОХИН

Доктор биологических наук С.М. ПАВЛЕНКО

Ведущее учреждение: Московский НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им.А.Н.Сысина РАМН

Защита состоится 23 мая 1996г. в 10 часов на заседании диссертационного совета в Научно-исследовательском институте гигиены им.Ф.Ф.Эрисмана ( адрес 141000, Московская область, г.Мытищи, улица Семашко 2)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Автореферат разослан 1996г.

Ученый секретарь диссертационного сове1^щ.м.н.,

профессор А.А. КОМАРОВА

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основой реализации современного законодательства в соответствии с законами " Об охране окружающей природной среды " и " Об обеспечении санитарно - эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации " является развитие химико-аналитического обеспечения мониторинга качества среды и состояния здоровья населения. В рамках этих задач особую актуальность приобретают практически мало разработанные вопросы контроля для предприятий анилино-красочной промышленности. Среди продуктов, которые вырабатываются этой отраслью промышленности, высок удельный вес нитро-и аминосоединений - анилин (А), М,М-метиланилин (М-МА), М,М-диметиланилин (М,М-ДМА), о-толуидин (ОТ), М,№тиланилин (М,М-ЭА), М,К-диэтнл-м-толуидин (М,М-ДЭМТ), №тил-о-толуидин (Ы-ЭОТ), М-этил-м-толуидин (N-ЭMT), м-толуидин (МТ), 4-нитродиэ-тиланилин (4-НД'ЗА), п-толуидин (ПТ), 4-нитротолуол (4НТ). Широкое использование ароматических аминов в анилинокрасочной промышленности влечет за собой загрязнение ими окружающей среды (Вайсман Я.И.,1992, Зайцева Н.В., 1992).

В связи с этим, решение современных гигиенических проблем невозможно без эффективного аналитического обеспечения химического и биологического мониторинга нигро-и аминосоединений в окружающей среде и организме человека (Дмитриев М.Т., 1988). Вопросы аналитического контроля исследуемых нитро- и аминосоединений при совместном присутствии в воде водоемов и атмосферном воздухе полностью не решены, т.к. при всем многообразии описанных в литературе методов анализа изучаемых веществ отсутствуют высокочувствительные и селективные методы определения, позволяющие дать дифференцированную оценку исследуемых соединений в указанных средах на уровне гигиенических нормативов. Для изучения общих механизмов взаимодействия организма человека с химическими факторами окружающей среды и для гигиенической оценки ранних предпатологических изменений статуса организма необходимо располагать селективными и чувствительными методами определения нитро-и аминосоединений в биологических жидкостях.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ В соответствии с вышеизложенным, целью работы явилось аналитическое обеспечение химического и биологического мониторинга содержания нитро-и аминосоединений в окружающей среде и организме человека. Поставленной цели 'было подчинено решение следующих основных задач:

I. Разработать и апробировать газохроматографические методы раздельного определения анилина, М-метиланилина, о-толуидина; Ы,Ь)-диметиланилина, N1-эгиланилина, М,М-диэтил-м-толуидина, 4-нитро-диэтил анилина, Ы-этил-о-толуидина,

N-этил-м-толуидина, м-толуидина, 4-нитротолуола, N.N-диэтиланилина в воде водоемов при совместном присутствии на уровне 0,1-0,5 ПДК.

2. Разработать и апробировать газохроматографический метод определения анилина, N-метиланилина, N.N-диметиланилина, о-толуидина, N-этиланилина, N,N-дютиланшшна, Гч'-этил-о-толуиднпа, М.Ы-диэтил-мтолуидина в атмосферном воздухе на уровне 0,8 ПДК.

3 Разработать и апробировать метод определения изомеров толуидина (о, -т, -п) и анилина в воде водных объектов методом ВЭЖХ на уровне 0,1-0,5 ПДК.

4. Разработать и апробировать газохроматографический метод определения о-толуидина в биосредах (кровь, моча и гомогенаты тканей) в концентрациях, соответствующих максимально недействующим дозам (МНД), изучить транспортно-распределительные процессы поведения о-толуидина в биосредах.

5. Изучить влияние биохимического, химического и температурного факторов и УФО на возможность трансформации и деструкции исследуемых компонентов ( на примере п-толуидина ).

6. Дать оценку эффективности химико-аналитического обеспечения для решения задач химического и биологического мониторинга нитро- и аминосоединений в окружающей среде и организме человека.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Показана возможность максимально эффективного концентрирования нитро-и аминосоединений из воды при оптимально подобранных условиях, а именно: при использовании в качестве растворителя-хлороформа, высаливателя-хлористого натрия и рН среды 10-11.

Впервые установлена количественная оценка полноты разделения смеси исследуемых компонентов путем расчета значения критерия разделения и связанных с ним оптимальной температуры и скорости газа-носителя. Максимальная полнота разделения смеси достигнута при значениях критерия разделения для воды Кв=3,0-4,0 при температуре колонки-110 С и скорости газа-носителя-55 смЗ/мин. Для воздуха Ка=1,14-3,0 при температуре колонки-110 С скорости газа-носителя-40 смЗ/мин.

Исследована эффективность селективного газохромато-графического разделения 12 компонентов нитро-и аминосоединений в воде водных объектов на неподвижной жидкой фазе 5%OV-ll и 3%OV-l на хроматоне N-cynep при следующих оптимальных условиях хроматографирования: температура термостата колонок -110 С, температура испарителя-180 С, температура детектора-130 С, скорость газано ителя-55 смЗ/мин. Определение исследуемых компонентов ведется на уровне 0,1-0,5 ПДК при погрешности определения -12,39%.

Показана возможность определения изомеров толуидина (о, -м, -п) и анилина при совместном присутствии с аминосоединениями бензольного рада в воде водных объектов на сорбенте Силасорб-600 с подвижной фазой гексан : хлороформ = 80 : 20 при установленных значениях критерия разделения К = 1,17-3,125.

Исследована эффективность селективного газохроматографического разделения 8 компонентов нитро- и аминосоединений в атмосферном воздухе на неподвижной жидкой фазе 5%OV-25na хроматоне-N- AW и 3%OV-l на хроматоне N-cynep при следующих условиях хроматографирования: температура термостата колонок-110 С, температура испарителя-180 С, температура детектора-130 С, скорость 1аза-носителя-40 смЗ/мин. Определение исследуемых компонентов ведется на уровне 0,8ПДК при погрешности определения -9,8%.

Экспериментально установлено, что равновесные концентрации изучаемых соединений в микропотоке паровоздушной смеси имеют логарифмическую зависимость от скорости микропотока при константе скорости-1,2908-3,0012.

Показана возможность количественной идентификации о-голуидина в биологических средах (кровь, моча и гомогенаты тканей) в концентрациях соответствующих МИД при погрешности определения-2,2%. Условия хроматографирования: НЖФ - 3 % OV - 1 на хроматоне N-cynep, температура термостата колонок 110 С, температура испарителя 180 С, температура детектора - 120 С, скорость газа-носителя - 33 счЗ/мин.

Методами математического моделирования транспортнораспределительных процессов, на примере о-толуидина, показано, что процессы накопления-выведения подчиняются экспоненциальному закону. Установлено, что зависимость Стах в биосреде-доза подчиняется параболическому закону с преимущественным экспоненциальным выведением о-толуидина почками, при этом приоритетным органом обмена является кровь Стах= 1,928 мкг/мл, органы-мишени: селезенка Стах-1,797 мкт/г, почки Сшах= 1,422 мкг/г, сердце Стах=1,128 мкг/г.

На основе экспериментальных процессов естесственного самоочищения водоемов показана возможность прогнозирования пороговых концентраций исследуемых соединений на общесанитарный режим водоема (ПКсан.) t использованием разработанных методов аналитического контроля.

Впервые на примере детского контингента, и группы диспансерного наблюдения ( 65-85 лет ), проживающих в зоне экологического риска, показана эффективность разработанных методов как аналитической основы мониторинга нитро- и аминосоединений, что позволило рекомендовать их в качестве скринингового при проведении медико-экологических мероприятий.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

I. Рекомендуемые разработанные газохроматографические методы и ВЭЖХ аналитического контроля нитро- и аминосоединений могут быть использованы органами государственного надзора, аналитической службой учреждений Минприрода по контролю за выбросами и при решении арбитражных вопросов идентификации источников, для проведения санитарно-гигиенических и натурных исследований водных объектов, атмосферного воздуха и химического анализа мочи и слюны человека в зоне химического загрязнения предприятий анилино-красочой промышленности.

2. Применение разработанных методов, как основы химико-аналигического обеспечения для контроля состояния водных объектов, атмосферного воздуха и для диагностики химического носительства в организме человека, оптимизирует дифференцированную оценку влияния выбросов предприятий анилино-красочной промышленности на объекты окружающей среды с обоснованием гигиенических рекомендаций по ее оздоровлению.

3. Разработанный способ идентификации о-толуидина в биосредах позволил дать количественную оценку транспортно-распределительных процессов поведения токсичного вещества в организме.

4. Методика газохроматографического определения А. М-МА, О-Т, К'.М-ДМА, 1М-ЭА, 4-НТ, Ы.Ы-ДЭМТ, ]\Г,М-ДЭА, Ы-ЭОТ, М-ЭМТ, МТ в воде водных объектов, методика раздельного определения о, -м, -п толуидинов и анилина в воде водных объектов методом ВЭЖХ, методика газохроматографического определения А, К-МЛ, Ы.К-ДМА, О-Т, Ы-ЭА, М,М-ДЭА, М-ЭОТ, М,Ы-ДЭМТ в атмосферном воздухе утверждены секцией по физико-химическим методам исслледований окружающей среды при Проблемной комиссии НИИ ЭЧ и ГОС им.А.Н.Смсина РАМН "Научные основы ш-гиены окружающей среды " и рекомендованы для практического использованя (Справка 17-5аот 30.11. 89, справка 17-5'от 30.11.89, справка 17-5/85сот 10.10.90).

5. На способ определения о-толуидина в крови получен патент N 4931210/04/ от 15.11.94 Бюл. N21.

6. Методы определения нитро- и аминосоединений в воде водных объектов внедрены в практику санитарного контроля качества воды р.Камы Областным центром сан-эпиднадзора (Письмо зам. Главного государственного санитарного врача Пермской области N 304 от 15.03.90.).

7. Методы определения нитро- и аминосоединений в воде водных объектов внедрены и использованы Городским центром санэпиднадзора в практике санитарно-

химического контроля качества воды р.Камы (Письмо Главного государственного санитарного врача г.Перми N227 от 14.03.90.).

8. Методы определения нитро- и аминосоединений в атмосферном воздухе, в воде водных объектов внедрены и ипользуются в практике санитарно-химического контроля отделом Охраны природы ПХЗ им.С.Орджоникидзе (Справка ПХЗ N 41/19 от 05.03.92., справка N 41/18 от 05.03.92., справка N 41/17 от 05.03.93.).

9. В практике Областного центра Госкомсанэпиднадзора РФ используются разработанные методы химико-аналитического контроля за содержанием нитро- и аминосоединений в биологических средах при создании системы социально-гигиенического мониторинга (Справка от 07.02.96.)

10. Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре охраны окружающей среды ПГТУ по курсу "Химия окружающей среды" для практических занятий студентов "Основы экологии химии окружающей Среды" (Акт внедрения N 122 от 06.02.96.).

11. На метод определения К-этиланилина и К-этил-о-толуидина в моче и способ определения М-алкиламинов в воздухе и биосредах получены рационализаторские предложения N3/151 от 20.02.85 и N45/312 от 13.06.88.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты и основные положения работы доложены на Всесоюзной конференции " Медико-биологические и социально-экономические аспекты охраны окружающей среды в индустриально развитых регионах " (Пермь-1990), на Международной конференции " Безопасность окружающей среды: медицинские, экономические и правовые аспекты " (Пермь-1992), на Международном симпозиуме" Механизмы действия сверхмалых доз ". Секция биологически активные соединения " (Москва-1992).

ПУБЛИКАЦИИ

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, шести глав, выводов, внедрения результатов в практику, списка литературы и приложений. Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 30 рисунков. Список литературы включает -177 источников, из них -52 иностранных авторов.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ 1. Высокая чувствительность и селективность разработанного метода контроля 12 компонентов в воде водоемов достигается при сочетании оптимальных условий хро-матографирования и эффективного концентрирования исследуемых соединений из воды ( растворитель-хлороформ, высаливатель-хлорид натрия, рН-10-Н и НЖФ 3% ОУ-1 ).

2. Определение нитро- и аминосоединений ( 8 компонентов) на уровне 0,8 ПДК

из атмосферного воздуха достигается концентрированием исследуемых компонентов на неподвижный слой силикагеля, элюировании этиловым спиртом в сочетании с оптимальными условиями хроматографирования ( НЖФ 5% OV-25 ).

3. Транспортно-распределительные процессы поведения нитро- и аминосоедине-ний в организме характеризуется нелинейностью во времени, параболической зависимостью концентраций от вводимой дозы в приоритетной области обмена ( кровь ) и преимущественным экспоненциальным выведением ( моча ).

4. Разработанный комплекс методов селективного определения нитро- и аминосо-единений может быть использован для целей мониторирования качества объектов окружающей среды и является химико-аналитической основой скрининговых исследований при проведении медико-экологической реабилитации.

2. МЕТОДЫ И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с основной целью работы осуществляли разработку аналитического обеспечения химического и биологического мониторинга содержания нитро- и ами-носоединений в окружающей среде (вода водных объектов, атмосферный воздух, биосреды, организм человека).

Разработанные методы апробированы при гигиеническом изучении зоны химического загрязнения ПХЗ им.Орджоникидзе.В процессе исследований по разработке газо-хроматографического метода определения нитро-и аминосоединений в воде водных объектов изучено влияние природы сорбента и неподвижной жидкой фазы, оптимального температурного режима и скорости газа-носителя на эффективность разделения анализируемых соединений, исследованы способы концентрирования микропримесей из воды, изучено мешающее влияние сопутствующих веществ. При выполнении описанных исследований проведено 700 анализов. Для разработки метода определения нитро-и аминосоединений в атмосферном воздухе было исследовано качественное разделение изучаемых компонентов на различных неподвижных фазах, изучено влияние оптимального температурного режима и скорости газа-носителя на эффективность разделения, проведены исследования по обоснованию выбора условий отбора и концентрирования анализируемых смесей, исследованы способы по приготовлению паровоздушных смесей для проверки газохроматографического метода. При выполнении описанных исследований проведено 750 анализов.

Исследования по разделению о, -ш, -п-толуидинов и анилина в воде водных объектов проводились методом ВЭЖХ на хроматографе "Милихром-4" с УФ-спектрофото-метрическим детектором. Была изучена эффективность разделения исследуемых веществ на различных сорбентах и от правильного выбора растворителя-элюента в ка-

честве подвижной фазы, изучено влияние сопутствующих веществ. При выполнении описанных исследований было проведено 420 анализов.

По прогнозированию токсичности изучаемых соединений (на примере о-толуидина) были проведены исследования по изучению транспортно-распределитель-ных процессов поведения о-толуидина в организме при введении в дозе 1\25 ЛД 50 белым крысам выявлена приоритетная область обмена вещества, органы-мишени. Разработан способ идентификации о-толуидина в биологических средах, изучен ввод биопробы (сыворотки крови,мочи) в хроматограф'ическую колонку, исследованы условия проведения анализа. При выполнении этих исследований использовано 280 лабораторных животных, проведено 1120 определений.

Разработанный метод аналитического определения вещества в биосубстратах (кровь, моча, гомогенаты тканей) использовали для оценки результатов экспериментальных исследований токсикокинетических процессов с помощью построения математической модели, описывающей кинетические процессы поступления и выведения соединения из крови мочи и тканей внутренних органов. Для этого использовали численные методы нелинейного программирования (метод Хука-Дживса), реализованных в пакете прикладных программ для ПЭВМ (" 1ВМ-РС/АТ "). Определены кинетические параметры: константа накопления (К), константа выведения(х), коэффициент насыщения (В), установлен уровень максимальной концентрации (Стах) и время ее достижения (Тшах), расчитаны значения коэффициента распределения (К). При этом вычислено 52 математических параметра для 10 уравнений. Разработанная методика определения нитро- и аминосоединений в воде водоемов апробирована при анализе нормативно-чистой воды, общезаводского стока и р.Камы, а также для проведения натурных исследований атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов ПХЗ им.Орджоникидзе. При этом выполнено 150 анализов.

Разработанный метод контроля позволяет дать оценку эффективности схем медико-экологической реабилитации путем выполнения исследований на содержание нит-ро- и аминосоединений в биосредах до лечения и после проведения реабилитационных мероприятий. При этом выполнено 450 анализов. Разработанные методы определения нитро-и аминосоединений использованы при проведении исследований по изучению процессов трансформации и стабильности исследуемых веществ при их гигиеническом нормировании. Результаты проведенных исследований позволили расчитать пороговую концентрацию исследуемого вещества по влиянию на общесанитарный режим водоема (ПКсан.). При этом выполнено 50 анализов.Общее количество проведенных исследований составило 3640.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

При разработке газохроматографических методов определения и метода ВЭЖХ нитро- и аминосоединений большое внимание было уделено изучению качественного разделения исследуемых компонентов на различных неподвижных жидких фазах. Для исследования качественного разделения исследуемых компонентов апробированы следующие неподвижные жидкие фазы различной полярности: неполярная S % SE-30, слабополярная 3 % OV-1, 5 % OV-11, 3 % OV-25, 3 % OV-225, Силасорб-600, Силасорб-300, Сепарон С18, Ультрасфер. Наибольшая степень разделения была достигнута для воды водоемов -на сорбенте с НЖФ 3 % OV-1 (рис.1); для атмосферного воздуха - 5% OV-25; для изомеров толуидина и анилина-Силасорб-600 рис.2.

ХРОМАТОГРАММА СМЕСИ НИТРО- И АМИНОСОЕ-ДИНЕНИЙ и ВНУТРЕННЕГО СТАНДАРТА.

1-анилин, 2-1Ч-мстиланилин, 3-о-толуидин, 4-N.N-димстиланилин, 5-М-этиланилин, 6-4-нитротолуол 7-М,М-диэткланилин, 8-М,1М-дютил-м-толукдин, 9-дифснил.

I «

Рис.2. ХРОМАТОГРАММА СМЕСИ ИЗОМЕРОВ ТОЛУИДИНА И АНИЛИНА В ПРИСУТСТВИИ СОПУТСТВУЮЩИХ ком. ПОНЕНТОВ:

1-п-толуидин, 2-м-толуидин, 3-анилин, 4-о-толуидин, 5-Ы-мстиланилнн, 6-М-этиланилин, 7-Ы-этил-о-толу- ' идин.

Для количественной оценки полноты разделения исследуемых компонентов расчитан критерий разделения (Кр) и изучено влияние температурного режима и ско-

рости газа-носителя на эффективность хроматографической колонки. Для разделения исследуемых компонентов рекомендованы следующие оптимальные условия хромато-графнрования: для воды водных объектов температура термостата колонок-110 С, температура испарителя-180 С, температура детектора-130 С, скорость газа-носителя-55 смЗ/мин, скорость водорода-33 смЗ/мин, воздуха-ЗОО смЗ/мин. Работу проводили с использованием детектора ионизации в пламени. Для атмосферного воздуха-температура термостата колонок-110 С, температура испарителя-180 С, температура детектора-130 С, скорость газа-носителя - 40 смЗ/мин, скорость водорода-33 смЗ/мин, воздуха-ЗОО смЗ/мин. Работу проводили с использованием детектора ионизации в пламени. Для разделения изомеров толуидина и анилина использовали подвижную фазу гексан: хлороформ=80: 20, детектор спектрофотометрический -УФ.

В результате проведенных исследований были разработаны газохроматографиче-ские методы определения: А, Ы-МА, О-Т, 1М,М-ДМА, 4-НТ, К,М-ДЭА, Ы,Ы-ДЭМТ, М-ЭОТ, М-ЭМТ, М-Т, 4-НДЭА в воде водных объектов при совместном присутствии из одной пробы, диапазон измеряемых концентраций 0,02-6,0 мг/дмЗ при концентрировании из воды хлороформом в присутствии высаливателя хлорида натрия при рН среды 10-11 с последующим упариванием экстракта; разработан газохроматографическкй метод определения: А, Ы-МА, К-ЭА, Ы.М-ДМА, N-301, Ы,М-ДЭА, О-Т и Ы^-ДЭМТ в атмосферном воздухе, диапазон измеряемых концентраций 0,02-8,8 мг/мЗ при концентрировании веществ на силикагель марки АСК с последующим элюированием этиловым спиртом.

Разработан метод раздельного определения изомеров толуидина и анилина методом ВЭЖХ в воде водных объектов, диапазон измеряемых концентраций 0,04-11 мг/дмЗ при концентрировании веществ из воды хлороформом в присутствии высалива-теля-хлорида натрия при рН среды 10-11 с последующим упариванием экстракта

При разработке газохроматографического метода определения ОТ в биосредах использовали стеклянную колонку с НЖФ 3 % ОУ - 1, диапазон измеряемых концентраций 0,7-140 мкг/мл при погрешности определения 2,2 %. При предварительной подготовке пробы для анализа проводили депротеинизацию образцов хлороформом с последующим кипячением 15 с. При этом достигали две цели: осаждение белка и экстракция исследуемого вещества. После удаления белка центрифугировали при 7000 об/мин в течении 15 мин, центрифугат идентифицировали газохроматографическим методом. Достигнутый положительный эффект методических разработок представлен в таблице I.

Таблица 1.

ДОСТИГНУТЫЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ МЕТОДИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК

Объекты исследования Известные способы Недостатки Предложенные способы Достигнутый положительный эффект

1. ВОДА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ Метод определения анилина, М-метилаки-лина,Ы,Ы-диметил-анилина экстракцией подщелоченной пробы воды диэтиловым эфиром, упариванием экстракта потоком воздуха с последующим ГХ разделением наНЖФ 15% хромо-сорба. Низкая чувствительность: 0.1 мг/дм', мало ингредиентов. Концентрирование аминосоединений из воды хлороформом в присутствии высали-вателя ЫаС1 при рН среды 10-11 с последующим упариванием экстракта и ГХ определение экстракта на НЖФЗ%ОУ-1. Высокая чувствн-тель"-ть. Диапазон из* ия концент-рацл,.. 0.02-6.0 мг/дм1. Определение 12 компонентов из одной пробы воды.

г. АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ Метод основан на концентрировании аминосоединений на силикагель, элю-ировании метиловым спиртом и ГХ определение на НЖФ 5 % БЕ-ЗО. Определение на уровне ПДК м.р., высокотоксичный метанол. Концентрирование аминосоединений на силикагель марки АСК с последующим элюи-рованием этиловым спиртом и ГХ определением на НЖФ 5 % ОУ-25. Высокая чувствительность. Диапазон измерения концентраций: 0.02-8.8 мг/ м!.

3. ЦЕЛЬНАЯ КРОВЬ Определение аминосоединений осуществляли путем отбора проб крови. 1-5 см1, центрифугирование при 3000 об /мин 15 мин, осаждение белков 10% СНЗСООН. Низкая чувствительность: 0.6 мкг/ мл. Депротеиниэация биопробы хлороформом, кипячение 15с., центрифугирование при 7000 об/мин 15 мни. Идентификация центрифугата ГХ методом на НЖФ 3 % ОУ-1. Высокая чувствительность способа: 0.04 мкг/мл.

4. МОЧА Осаждение белков сульфатом цинка, хроматографирова-ние проб мочи на НЖФ 5 % БЕ-30. Низкая чувствительность: 3 мг/л, определение одного ингредиента М-этил-о-толуидина. Концентрирование аминосоединений из мочи хлороформом в присутствии высали-вателя ЫаС1 с после-дую-щим упариванием и ГХ определение экстракта на НЖФ 3% ОУ-1. Высокая чувствительность: 0.3 мг/л. Идентификация в моче аминов в диапазоне биологического возраста человека 3-85 лет.

АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ В ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Разработанная методика определения нитро-и аминосоединений в воде водоемов и сточных водах апробирована при анализе промышленных стоков некоторых производств ПХЗ и р.Камы, нормативно-чистой воды, сточной воды ливневой канализации, общезаводского стока. Проведенные исследования показали, что сточные воды предприятия содержат значительные количества А от 60 до 97 мг/дмЗ (производственная сточная вода цеха N4), М-МА до 116 мг/дмЗ (производственная сточная вода цеха N4), ЫД-ДМА от 76 до 107 мг/дмЗ (производственная сточная вода цеха N3), N -ЭА до 162 мг/дмЗ (производственная сточная вода цеха N3).

Проведенные натурные исследования атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов Пермского химического завода показали, что на расстоянии 1000 м от источника выбросов атмосферный воздух содержит количества А до 0,027 мг/мЗ, N.N-ДМА до 0,0025 мг/мЗ, N-ЭА-до 0,014 мг/дмЗ. На расстоянии 2000 м от источника выбросов-А до 0,225 мг/мЗ, N-MA до 0,0525 мг/мЗ, N-ДМА до 0,0033 мг/мЗ, N-ЭА до 0,046 мг/мЗ. Превышение ПДК на стационарном посту отмечалось у N-ЭА до 0,048мг/мЗ. Разработанный способ аналитического контроля позволяет идентифицировать О-Т в биосредах, а также позволяет дать оценку экспериментальных исследований токсикокине-тических процессов с помощью построения математической модели поведения исследуемого вещества в крови, моче и тканях внутренних органов лабораторных животных. При изучении транспортно-распределительных процессов была получена математическая модель, описывающая динамику концентрации вещества в биосредах при поступлении в систему известной дозы вещества и последующего удаления дозы по аналогичному закону:

С=В( е-х< - е-1" )

С- концентрация вещества в биосубстрате, мкг/мл;

В - коэффициент насыщения, мкг/мл;

К- константа накопления, ч-1;

X -константа выведения, ч-1;

t - время, ч.

По результатам аналитического определения о-толуидина в крови, моче и тканях внутренних органов после однократного внутрижелудочного введения в дозе 1/25 ЛД 50 были расчитаны константы накопления (к) и выведения (х) вещества, установлена максимальная концентрация исследуемого вещества в крови,моче и тканях внутренних органов (Стах) и времени ее достижения (tmax) (рис.3). Значения к, х, Cm ах и tmax, расчитанные по предложенной формуле на ЭВМ " IBM-PC/AT " представлены в табл.2.

Таблица 2.

Кинетические уравнения, описывающие динамику концентрации о-толуидина в биосредах

Вещество Доза Биологическая Стах, tmax, Кинетические

среда мкг/г ч уравнения

О-ТОЛУ- 1/25 КРОВЬ 1.85 0.45 С=2.05(е-°231 - е8 21)

ИДИН ЛД МОЧА 140.75 3.34 С=325.3(е° l5t-e-°52t)

50 ПОЧКИ 1.42 0.93 C=1.71(e-°47,-e"-2U)

ПЕЧЕНЬ 0.862 0.36 С=5.59(е-224|-е-34181)

СЕРДЦЕ 1.13 0.06 C=1.43(e-28ll-e-48 281>

ГОЛМОЗГ 0.75 0.27 С=2.10(е-115,-е-5981)

СЕМЕННИКИ 0.18 0.14 C=0.20(e-052t-e-2,-78t)

Разработанный способ качественной и количественной оценки нитро- и амино-соединений в воде водных объектов позволил количественно установить пороговую концентрацию исследуемых соединений на примере п-толуидина на общесанитарный режим водоема (ПКсан.), которая составила -1,7 мг/дмЗ. Такая концентрация соединения не может существенно повлиять на баланс растворенного кислорода, тем самым и на общий санитарный режим водоема. На основании экспериментальных данных оценены сроки полураспада соединений (Т1/2).

Установлено, что к 7 суткам распад вещества превысил 50% Ы^1-ДЭМТ (97,83%), что дало возможность отнести его к категории стабильных, к 30 суткам концентрация соединений О-Т, 4-НТ, 4-НДЭА снизилась более чем на 50% и убыль ее соответственно составляла 59,9%, 72%,71,4%. Полученные данные позволили оценить О-Т.4-НТ, 4-НДЭА как высокостабильные.

— - " ------М-.40* и.20 «. а)

/)\ / ! __/ ¡_ \ 1 \ 1 к ! = ! ! \ \ 1..........._

/ \ / | ""V Т ' "V I ! \ 1 1 1 \ ! \ \...... j

/ ! _ 1.............. > • ! \! 1 ■ [Ч !..................1

т г4 / \ 1 1 Т\1 ! | 1 !

I 1 1 .^Т" г!

..... ---------И"...........

в)

Рис.3. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ КРИВЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ О-ТОЛУИДИНА В КРОВИ И МОЧЕ БЕЛЫХ КРЫС ПРИ ОДНОКРАТНОМ ВВЕДЕНИИ В ДОЗЕ 1/25 ЛД 50: а) • кровь, б) - моча

Разработанный газохроматографический метод, как аналитическая основа мониторинга содержания нитро-и аминосоединений у населения (на примере детского контингента), позволил определение исследуемых соединений в моче и слюне. Результаты проведенных исследований даны в табл.3.

Таблица 3.

Данные по химическому носительству у детей , проживающих в зоне загрязнения выбросами предприятий анилнно-красочной промышленности

ГРУППА девочки мальчики по группам

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ слюна , м кг/мл моча, мг/л слюна , м кг/мл моча, мг/л слюна , мкг/мл моча, мг/л

ВЕЩЕСТВО средняя концентрация

Анилин 0.520 0.217 0.803 0.272 0.662 0.245

М-мегиланнлин н/о 0.227 5.750 0.539 5.750 0.383

О-! олуилим н/о 0.570 н/о 0.161 н/о 0.366

М,М-димст11лаш1ли11 н/о 0.097 0.375 0.634 0.375 0.365

N•311113111111111 н'/о 0.323 0.237 0.204 0.237 0.264

4-ннтротолуол н/о 0.109 0.150 0.073 0.150 0.091

1Ч,1Ч'-Д11этилаш1л1ш н/о 0.156 0.175 0.159 0.175 0.158

На основании результатов химико-аналитического контроля содержания нитро- и аминосоединений в моче у детей и у группы диспансерного наблюдения ( лица старшего возраста 65-85 лет ), проживающих на территории с повышенным экологическим риском ( Орджоннкидзевский район г.Пермь и г.Березники Пермской области ), дана оценка эффективности комплекса элиминационного воздействия до лечения и после выполнения реабилитационных мероприятий. Результаты проведенных исследований показаны на диаграммах рис. 4,5. Газохроматографическме методы определения нитро-и аминосоединений в воде водоемов, атмосферном воздухе, биосредах и метод ВЭЖХ определения изомеров толуидина и анилина рекомендованы органам государственного надзора и санитарным лабораториям предприятий, осуществляющих контроль за содержанием нитро- и аминосоединений в районе выбросов предприятий анилино-красочной промышленности.

И-метиланилин

о а я

>.15 с; « Е

е я ;

2

лЛ.

Рис.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СОДЕРЖАНИЯ НИТРО- И АМИНОСОЕДИНЕНИЙ У ДЕТЕЙ. ПРОЖИВАЮЩИХ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЗАВОДА ИМ.С.ОРДЖОНИКИДЗЕ: «).июн«, 6)-ыоч»

до лечения

до лечения

после лечения

Л

после лечения

дс лечения

до лечения с

5

1 К

после лечения

после лечения

_Л_

Рис 5 РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СОДЕРЖАНИЯ НИТРО- И АМИНОСОЕЦИНЕНИЙ В МОЧЕ У ДЕТЕЙ (ДО И ПОСЛЕ ЛЕЧЕНИЯ). ПРОЖИВАЮЩИХ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЗАВОДА ИМ.С ОРДЖОНИКИДЗЕ ПРИ МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИ ТАЦЙИ.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны селективные газохроматографические методы определения 12 компонентов нитро- и аминосоединений в воде водных объектов на уровне 0,02-0,15 мг/дм3 с погрешностью определения не более 15,44 %, а также 8-компонентов в атмосферном воздухе на уровне 0,02-8,8 мг/м3 с погрешностью определения - 9,8 %.

2. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии позволяет определять изомеры толуидина и анилин при совместном присутствии с аминосоединениями бензольного ряда на уровне 0,2-0,5 ПДК при погрешности определения -10,41 % .

3. Газохроматографический метод определения о-толуидина в биосредах позволяет количественно идентифицировать исследуемое соединение в крови, моче и гомогенатах тканей у животных ( на примере белых крыс ) с точночтью определения 0,0002 мкг в анализируемом объеме при погрешности определения 2,2 % .

4. С применением разработанного аналитического метода контроля количественно установлен процент убыли изучаемых соединений и оценены о-толуидин, 4-нитротолуол и 4-нитродиэтиланилин как высокостабильные, а М,М-диэтил-м-толуидин как стабильные.

5. Методами математического моделирования транспортно-распределительных процессов, ( на примере о-толуидина) показано, что процессы накопления-выведения носят нелинейный характер и подчиняются экспоненциальному закону. Зависимость Сча* в биосредах от дозы описываются полиномом второго порядка с преимущественным выведением о-толуидина почками, при этом приоритетным органом накопления является кровь.

6. Новый газохроматографический метод определения нитро- и аминосоединений в биосредах позволяет идентификацию экзогенных соединений в биологическом материале при проведении биомониторинга и планировании медико-экологических мероприятий по оздоровлению населения, проживающего на территориях с повышенным экологическим риском.

7. Рекомендуемые методы аналитического контроля нитро- и аминосоединений нашли применение в санитарно-гигиенических исследованиях водных объектов, атмосферного воздуха и биосред в зоне влияния предприятий анилино-красочной промышленности.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Определение анилина и изомеров толуидина в воде водных объектов методом жидкостной хроматографии / Гигиена и санитария.-1992.-К 7-8.-c.76.

2. Газохроматографическое определение нитро-и аминосоединений ароматического ряда / Гигиена и санитария.-1991 .-И 12,- с.82-84.

3. Газохроматографическое определение алкиланилинов и толуидинов в атмосферном воздухе // Медико-биологические и социально-экономические аспекты охраны окружающей среды в индустриально развитых регионах: Тез.докл. -Пермь, 1990.- с.53 (в соавторстве).

4. Механизмы мембраноповреждающего эффекта комплекса химических и физических факторов малой интенсивности // Механизмы действия сверхмалых доз: Тез.докл. -Москва, 1992 (в соавторстве).

5. Метод определения нитро-и аминосоединений в воде водных объектов. -Пермь, 1990. -Деп.в ВИНИТИ 22.03.90., N 1570-В90.

6. Патент 4931210/04/ Способ определения о-толуидина в крови. Опубл. 15.11.94.

7. Способ определения диазоаминобензола в крови.-Пермь, 1990.- Деп.в ВИНИТИ 22.03.90, N 1568-В90.

8. Медико-биологические исследования различных биоэффектов при воздействии нитро-и аминосоединений // Безопасность окружающей среды: медицинские, экономические и правовые аспекты. Международная конференция: Тез.докл. -Пермь, 22-24 сентября 1992.

9. Газохроматографическое определение М,К-диэтиланилина в сточ-ных водах и воде водоемов / Межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды: инф.листок,- Пермь, 1990.

10. Газохроматографическое определение анилина, о-толуидина, 14-метиланилина, К.М-диметиланилина в сточных водах и воде водоемов / Межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды: инф.листок. -Пермь, 1990.

11. Газохроматографическое определение М.Ы-дичтил-м-толуидина в водных средах / Межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды: инф.л'исток,- Пермь, 1990.

12. Определение 4-нитротолуола в водных средах методом газожидкостной хроматографии / Межотраслевой территориадьный центр научно-технической информации и пропаганды: инф. листок. -Пермь, 1990.