Гигиеническая оценка комбинированного действия формальдегида и ацетата свинца в атмосферном воздухе населенных мест

Среди огромного разнообразия ксенобиотик, загрязняющих объекты окружающей среды, одними, наиболее часто присутствующими совместно в атмосферном воздухе городов и населенных мест, в настоящее время, являются свинец (I класс опасности) и формальдегид (II класс опасности). Свинец широко применяется в производстве труб и радиаторов, красок и красителей, строительных материалов, батарей кислотных аккумуляторов, добавок к бензину. Формальдегид находит широкое применение в химической промышленности, производстве различных синтетических волокон, пластиков и покрытии#. Водный раствор формальдегида широко применяется как дезинфицирующее и антисептическое средство, при этом ежегодное производство формальдегида в мире составляет 21 млн.т [3].

Основной же вклад в прямые выбросы в городах формальдегида и свинца, наряду с металлургическими, химическими и нефтехимическими производствами, пластмасс и строительных материалов, теплоэлектроцентрали является автотранспорт, поскольку в состав бензина специально добавляется тетраэтилсвинец в период сжигания жидкого топлива - бензина образуется формальдегид. Совместеное присутствие во вдыхаемом воздухе свинца и формальдегида в значительнаой мере может усложнять характер ответной реакции организма на действие смеси ядов в малых концентрациях.

В связи с этим, возникает необходимость изучения общих закономерностей характера комбинированного действия смесей, состоящих из свинца и формальдегида в условиях эксперимента. Целью исследований явилось экспериментальное изучение характера резорбтивного действия различных концентраций смеси формальдегида(ФА) и ацетата свинца (АС) на организм животных при кратковременном и длительном (4мес) ингаляционном пути поступления, с последующей разработкой коэффициента комбинированного действия их смеси.

Материалы и методы исследования. Качественная и количественная оценка характера совместного действия ФА, и АС- на организм животных проводились по двум существующим методическим приемам, которые в одних случаях базировались на определении биологической эквивалентности (изоэффективности) концентраций ФА, а АС на основе «концентрация - время-эффект» [5,6,7,] а в других случаях -на основе 4 месячного хронического эксперимента по традиционному методу «концентрация-эффект». Для установления биологической изоэффективности концентрации ФА и АС проводили определение концентрации веществ по кривым, полученным при раздельном действии ядов (Табл.1,2). При этом установлено, что для 10 часов (по СПИ) для АС соответствует концентрация 250 мг/м3, для ФА- 35мг/м3, для 50 часов 14 и 5 мг/м3, для 250 часов-0,70 и 0,70 мг/м3, для 800 часов 0,075 и 0,18 мг/м3 соответственно. Поскольку при изучении комбинированного действия смесей исходили из 2-х веществ, то полученные изоэффективние концентрации делили пополам и получили 4 смеси АС и ФА (I смесь-125,0 мг/м3 АС и 17,5 мг/м3 ФА; II смесь - 7,0 и 2,5 мг/м3, III- 0,35 и 0,35 мг/м3, IV- смесь 0,035 мг/м3 АС и 0,09 мг/м3ФА).

Таблица 1 - Время (в часах) наступления достоверного (на 25-30% по сравнению с контролем) изменения биохимических, физиологических и гонадотоксических показателей у белых крыс при ингаляционном воздействии формальдегида и ацетата свинца

Концентрация и время наступления фиксированного эффекта, угол наклона кривой по ацетату свинца приведены по данным А.Х.Камильджанова, 1983 (4). Для изучения характера биологического действия смеси AC и ФА на организм экспериментальных животных традиционному методу «концентрация-эффект» был проведен 4- месячной хронический эксперимент на 60 крысах - самцах массой 120-140 г, которые были распределены на 4 группы по 15 особей в каждой.

Животных содержали на обычном рационе. Ингаляционные затравки животных осуществляли в камерах 200 л. Воздух в камеру подавали со скоростью 40 л/мин, что обеспечило 20- кратный обмен воздуха. Животные 1-й группы подвергались воздействию смеси AC и ФА соответственно 0,015 и 0,1 мг/м3, 2-й группы- 0,001 и 0,012 мг/м3, 3-й группы-0,0002 и 0,002 мг/м3, 4-я группа была контрольной. Для оценки биологического действия веществ в эксперименте использовались те же биохимические, физиологические, гематологические и гонадотоксические показатели AC и ФА, которые были применены при изучении изолированного действия. (СИН, SH группы, активность фермента холинэстеразы цельной крови, количество лейкоцитов, эритроцитов, гемоглобина, время движения сперматозоидов и др.).

Таблица 2 - Основные токсикометрические показатели формальдегида и ацетат свинца* при ингаляционном поступлении по схеме зависимости «концентрация-время-эффект»

Токсикометрические показатели ацетата AC свынца проведены по данным А.Х.Камильджанова, 1983 (4).

Определение ФА в воздухе проводилось колориметрическим методом М.В .Алексеевой, чувствительность метода 0,02 X. В объеме 5 мл [1] определение АС в воздухе проводилось колориметрическим методом по В.А.Хрусталевой, чувствительность метода 0,5 X в 1 мл раствора [2]. Воздействие смеси АС и ФА в затравочных камерах при изучении метода по зависимости «концентрация-время-эффект» продолжалось до получения отклонения эффектов на 25-30% от контрольного показателя при статистически достоверности различий на уровне Р<0,01 - 0,001, а при традиционном методе в течение 4 месяцев.

Результаты и обсуждение: Как показали результаты экспериментов, совместное действие высоких концентраций ФА и АС (17,5 мг/м3 и 125 мг/м3) вызывали беспокойство, возбуждение, дрожание, учащение дыхания, раздражение слизистых оболочек глаз и кожи, понос, обильное слюноотделение, выделение жидкости изо рта, потерю аппетита, которые наблюдались при их изолированном действии. Однако, в случае совместного действия указанные изменения были более выраженными. Ири этом гибели животных не отмечалось, масса тела статистически достоверно не изменялась, что, по-видимому, связано с кратковременным воздействием их в течение от 9,5 до 12 часов. Меньшие концентрации смеси ФА и AC (0,09 и 0,0375 мг/м3) даже при длительном воздействии (в течение 83 суток) не вызывали изменений общего состояния, в поведении и весе животных, как и при изолированном воздействии тех же концентраций веществ.

При воздействии смеси ФА и AC наблюдались четкие изменения как со стороны интегральных общетоксических показателей (СПИ, SH группы), так и со стороны гонадотоксических (время движения сперматозоидов). При этом по мере снижения концентраций веществ в смеси время наступления первых (2530%) статистически достоверных токсических эффектов возрастало. При этом, как правило, время появления изменений какого-либо показателя из показателей при комбинированном воздействии смесей ФА и AC было меньше времени появления того же эффекта при изолированном поступлении веществ в тех же концентрациях. Так, изменения содержания SH группы цельной крови при использовании ФА в концентрациях 17,5 мг/м3 и AC в концентрации 125 мг/м3 в смеси возникали на 12ч. Воздействия, - а при изолированном воздействии - соответственно к 40 й 22 час, т.е. время появления одинакового эффекта при изолированном поступлении веществ в 3,33 и 1,83 раза больше чем при комбинированном. C понижением концентрации веществ как при совместном, так и при раздельном их действии, разница во времени ноступления эффекта постепенно уменьшалась. По результатам исследований определены изоэффективные концентрации изученных веществ при комбинированном воздействии и рассчитаны коэффициенты их комбинированного действия (Табл.3).

Таблица 3 - Коэффициенты комбинированного действия (ККД) (в процентах) рассчитанные по формуле Фении при одновременном ингаляционном поступлении формальдегида и ацетата свинца в различных эквивалентных концентрациях

Полученные значения ККД смесей завысили от уровня воздействующих концентраций и применяемых показателей. Так, на уровне высоких концентраций ФА и AC (17,5 и 125 мг/м3) Ккд колебались от 0,9 до 1,1, а на уровне низких концентраций (0,09 и 0,0375 мг/м3)- от 1,2 до 1,4. При этом, Ккд для SH групп колебались -от 1,0 до 1,325. Ккд для времени движения сперматозоидов - от 0,94 до 1,39 и для Cllll от 1,09 до 1,22.

При 4 месячном ингаляционном воздействии ФА и AC наблюдались статистически достоверные изменения (Р<0,05-0,001) CIIH, SH групп в крови, холинэстеразы и снижение движения сперматозоидов и их количество, изменение осмотической и кислотной резистентности. (Табл.4). Как видно из таблицы 4, при хронической 4-х месячной круглосуточной ингаляционной затравке крыс смесью. ФА и AC в концентрациях 0,1 и 0,015 мг/м3 у животных 1 группы проявлялись симптомы общетоксического и гонадотоксического действий, которые выражались в функциональных изменениях UIIC (CU, активность холинэстеразы), нарушениях функции печени (АЛТ, ACT, SH), снижении неспецифической резистентности организма животных (лизоцим- сыворотки крови), картины крови (эритроциты, лейкоциты, гемоглобин - крови), изменениях функционального состояния сперматозоидов и способности самцов-крыс к оплодотворению.

Таблица 4 - Cводные данные по изучению и оценке характера резорбтивного действия смеси формальдегида и ацетата свинца в условиях 4 месячной хронической ингаляционной затравки крыс

Примечание: (+) - наличие статистически достоверных изменений (-) - их отсутствие

При снижении концентрации веществ в смеси на 1 порядок (II группа) изменения были менее выраженными, кратковременными, наступили лишь в конце эксперимента и носили непостоянный характер. Ингаляционное поступление в организм крыс III группы смеси в концентрациях изучаемых веществ соответственно 0,0021-0,00021 мг/м3 не вызывало у них каких-либо отклонений по сравнению с контрольными животными, и оказались недействующими. Нами установлен коэффициент комбинированного действия при 4-х - месячном хроническом эксперименте путем деления экспериментально установленных недействующих концентрации ФА и AC на соответствующие им ПДК в атмосферном воздухе.

0,002 0,00021

Ккд = + = 0,666+0,7= 1,36

0,003 0,0003

Сравнительный анализ и оценка двух методических приемов по оценке комбинированного действия ФА и AC показывает, что коэффициент комбинированного действия на уровне малых концентрации, в основном, совпадает и оценивается как «неполная суммация», ККД равен 1,36.

Выводы.1.На основе изучения резорбтивного действия исследуемой бинарной смеси веществ по двум существующим методам установлены коэффициенты комбинированного действия ФА и AC в атмосферном воздухе населенных мест. Характер комбинированного действия ФА и AC на уровне высоких концентраций проявляется по типу «суммации», а на уровне малых концентраций встречающихся в атмосферном воздухе по типу «частичной суммации». При совместном присутствии в атмосферном воздухе ФА и AC сумма их концентраций не должна превышать 1,36 при расчете по формуле.

C1 C2

+ < 1,36,

ПДК1 ПДК2

Где C1, C2 - фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе,

ПДК1, ПДК2 - предельно допустимые концентрации веществ в атмосферном воздухе.

При сравнительной оценке коэффициентов комбинированного действия, определенных на основе краткосрочных экспериментов с определением биологической эквивалентности (изоэффективности) веществ на основе «концентрация-время-эффект» и на основе традиционных 4-месячных хронических экспериментов установлено совпадение величин Ккд. Наряду с этим методическая схема определения биологической эквивалентности веществ имеет свои преимущества по времени проведения - эксперимента, возможности установления изоэффективных концентраций и т.д. Кроме того, опыт по установлению биологической эквивалентности намного доступней по себестоимости, чем традиционный хронический эксперимент.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеева М.В. Определение формальдегида в атмосферном воздухе:. В кн.: Определение атмосферных загрязнений под ред.чл.-корр.АМН CcCP, проф. Рязанова.- М.-1963. C.165-167.
2. Алексеева М.В. Определение аэрозоля свинца. В кн.: Определение атмосферных загрязнений под ред.чл.-корр.АМН СССР, проф. Рязанова.- М.-1963. С.93.
3. Соленова Л.Г. Формальдегид. Токсикологический вестник. 2008. №1. С.43.
4. Камильдлжанов А.Х. Экспериментальные данные к обоснованию предельно допустимой концентрации свинца в атмосферном воздухе. //Ж.Гиг. и сан.- 1983. №6. С.79-81.
5. Пинигин М.А. В кн.: Материалы научных исследований по гигиене атмосферного воздуха, гигиене воды и санитарной охране водоемов. М., 1972,ч.1, С.4-14.
6. Пинигин М.А. В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М.,1977, вып.5. С.8-11.
7. Сидоренко Г.И., Пинигин М.А. В кн.: Международный симпозиум по гигиене окружающей среды.Прага,1972, т.2. С.1-7.