Дедкова лариса Александровна научное обоснование спектрофотометрических методов определения цианидов для токсикологических и гигиенических исследований
| Вид материала | Автореферат |
СодержаниеИзучаемое действие цианида калия |
- Новая методология прогнозирования развития, 273.94kb.
- Лучкевич Владимир Станиславович Доктор медицинских наук, профессор Кочорова Лариса, 358.38kb.
- Учебник, 9611.43kb.
- Обоснование и разработка методов изучения структурных особенностей углей для определения, 494.44kb.
- Учебная программа дисциплины Методология и методы психолого-педагогических исследований, 490.85kb.
- Использованные источники информации, 201.36kb.
- Целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» Мероприятие, 311.58kb.
- Этот старинный метод получил в наше время свое второе рождение и научное обоснование, 51.3kb.
- Петушкова Надежда Викторовна 2009 2010 г пояснительная записка, 72.08kb.
- Кряжева Лариса Александровна, учитель географии высшей квалификационной категории моу, 41.61kb.
Примечание. С – среднеарифметическое результатов параллельных определений, мг/см2.
Настоящая методика обеспечивает выполнение измерений, при доверительной вероятности Р = 0,95 с суммарной погрешностью 19,2%.
Изучение воздействия цианистых соединений (на примере цианида калия) на кожные покровы и дальнейшего обоснования предельно допустимого уровня загрязнения кожи (ПДУзкп) были начаты с проведения острых опытов по определению параметров токсичности с целью уточнения величины LD50 и дальнейшего использования полученных результатов для расчетов среднесмертельной величины цианида калия при поступлении через кожу (LD
).В острых опытах при внутрижелудочном введении белым крысам были испытаны дозы цианида калия от 20 до 1 мг/кг (по CN-). Статистическая обработка результатов выполнена по методу Литчфилда и Уилкоксона. В результате установлена величина среднесмертельной дозы (LD50) цианида калия и её доверительные границы, которая равна 5,25 (4,86 ÷ 5,67) мг/кг. Полученные данные свидетельствуют об узком диапазоне между минимально переносимыми и абсолютно смертельными дозами, что согласуется с данными литературы (Лазарев Н.В., 1977).
На основании полученных данных была рассчитана величина LD
, которая составила 21,8 мг/кг (по CN-). Для этого было использовано рекомендуемое уравнение (МУ, 1980):lg LD
крысы = 0,79 × lg LD
крысы в/ж + 0,77 (4)Среднеэффективное время гибели животных (ТL
) рассчитывают по уравнению (5): TL = 1,19 × lg LD − 1,78, которое составило 3,5 минуты.При исследовании резорбтивного действия цианида калия были испытаны растворы в дозах от 60 до 10 мг/кг. При нанесении на кожу белых крыс растворов цианида калия в дозах от 45 до 20 мг/кг отмечалась гибель животных. По результатам опыта была получена величина LD
на уровне 36,4 мг/кг (по CN-) или 91,0 мг/кг по KCN. При этом среднеэффективное время (TL) до появления выраженных явлений отравления составило 12,5 минут. Полученные параметры токсичности цианида калия характеризуют его, согласно ГОСТ 12.1.007−76, по величине LD при внутрижелудочном введении и по величине LD как вещество, относящееся к 1 классу опасности (менее 15 мг/кг).Картина отравления (короткая стадия беспокойства и возбуждения, животные принимают боковое положение, появляются клонико − тонические судороги, лапки и нос имеют выраженную красную окраску) при накожном пути поступления и при внутрижелудочном введении раствора цианида калия была одинакова, только в первом случае она замедлена во времени.
Для установления ПДУзкп цианистыми соединениями нами было исследовано раздражающее действие растворов цианида калия на слизистые глаза кроликов, сенсибилизирующее (кожа морских свинок), местное, кожно − резорбтивное и хроническое действие растворов цианида калия на кожу белых крыс (табл. 5).
Таблица 5
Токсикологическая оценка воздействия растворов цианида калия на кожные покровы экспериментальных животных
| Изучаемое действие цианида калия | Испытанные концентрации и дозы цианида калия | Биологическое действие и его оценка |
| Раздражающее (на слизистые глаза кроликов) | 0,04% и 0,5% водные растворы | Общая реакция в 1 − 2 балла |
| Местное (на кожу белых крыс) | 2,0; 1,5 и 1,0 мг/кг | Слабо раздражающее действие. Общая реакция 1 балл. |
| Сенсибилизирующее (на кожу морских свинок) | 0,5% водный раствор | Слабо выраженная сенсибилизация (положительные кожные пробы и снижение фагоцитоза) |
| Кожно − резорбтивное (на кожу белых крыс) | Погружение хвостов в 0,04% и 1,0% растворы цианида калия в 0,5% растворе щелочи | На 8 − 10 сутки наблюдения самоампутация хвостов у трех животных. Гибели животных не отмечали. |
| Аппликации 0,04% и 0,5% водными растворами | Видимых изменений со стороны кожи не обнаружено. Выявлены функциональные изменения (биохимические, гистохимические) | |
| Хроническое (на кожу белых крыс) | 2,0; 0,2 и 0,02 мг/кг | Видимых изменений со стороны кожи не обнаружено. Выявлены функциональные изменения (биохимические, гистохимические) |
В эксперименте по оценке кожно − резорбтивного действия растворов цианида калия аппликации вещества выполнены на освобождённую от шерсти кожу спины животных площадью 16 см2. Животным 1 группы наносили 0,04% водный раствор цианида калия. Животным 2 группы наносили 0,5% водный раствор цианиды калия. Животным контрольной группы наносили дистиллированную воду. В течение эксперимента определяли содержание тиоцианатов в моче подопытных животных (табл. 6).
Таблица 6
Содержание тиоцианатов в моче белых крыс при накожном пути
поступления цианида калия
| Сроки наблюдения | Содержание тиоцианатов в моче белых крыс (Сср ± ∆), мкг/см3 | ||
| Контрольная группа (n=6) | 1 группа (n=6) | 2 группа (n=6) | |
| 5 сутки | 0,12 ± 0,01 | 0,43 ± 0,05 | 2,75 ± 0,31* |
| 10 сутки | 0,13 ± 0,02 | 2,35 ± 0,30* | 2,17 ± 0,16* |
| 20 сутки | 0,10 ± 0,01 | 2,18 ± 0,22* | 2,43 ± 0,26* |
* − различия статистически достоверны по сравнению с данными контрольной группы,
р < 0,01
Установлено, что содержание тиоцианатов в моче подопытных животных в зависимости от периода наблюдения в 3,5 – 24,0 раза выше, чем у животных контрольной группы. При этом была отмечена прямая зависимость между дозой и длительностью поступления цианида калия в организм подопытных животных. Случаев гибели животных не отмечалось. Определение тиоцианатов в моче проводили усовершенствованным нами спектрофотометрическим методом, суммарная погрешность которого составляет 12%.
Таким образом, при количественном определении тиоцианатов в моче белых крыс был установлен факт проникновения цианида калия через кожу подопытных животных.
Для определения скорости поступления (U) 1% раствора цианида калия в организм подопытных животных проводили эксперименты с изолированной кожей крысы. Через 60 минут от начала эксперимента отбирали пробу и определяли в ней содержание цианида. В данных условиях эксперимента скорость поступления 1% раствора цианида калия равна 0,00007± 0,00001 мг/см2∙мин.
Необходимость проведения исследований по изучению сенсибилизирующих свойств цианидов была обусловлена имеющимися литературными данными о кожных аллергических заболеваниях у рабочих, непосредственно контактирующих с цианистыми соединениями (Колпаков Ф.М. с соавт., 1978; Тареева Е.Ф. с соавт., 1976; Raiht L., 1980). Результаты исследований показали, что накожные аппликации 0,5% водным раствором цианида калия вызывают у части морских свинок развитие реакций, по показателям ППН и РСАЛ, характерных для состояния слабо выраженной сенсибилизации. Кроме того, воздействие цианида калия в эксперименте способствует уменьшению количества активных фагоцитирующих нейтрофилов, незначительно уменьшая их поглотительную функцию.
Хроническое действие растворов цианида калия изучали на белых крысах в трёх подопытных группах, а четвёртая являлась контрольной. Животным первой группы наносили концентрацию цианида калия 0,02 мг/см2, второй – 0,002 мг/см2, а третьей – 0,0002 мг/см2 на поверхность кожи размером 16 см2 в области спины. Контроль за остаточным количеством цианида калия на коже экспериментальных животных проводили периодически на первом, третьем и четвёртом месяцах наблюдения.
Определение цианида калия в смывах с кожных покровов белых крыс проводили после четырёхчасового контакта по 5 раз в неделю на протяжении 4-х месяцев. В таблице 7 представлены средние данные остаточного количества цианида калия на коже белых крыс за каждый месяц наблюдения.
Таблица 7
Остаточное количество цианида калия на коже подопытных животных в хроническом эксперименте
| Сроки наблюдения | Концентрация цианида калия, нанесённая на кожу белых крыс, мг/см2 | ||
| 0,02 (n=10) | 0,002 (n=10) | 0,0002 (n=10) | |
| Остаточное количество цианида калия на коже животных (Сср ± ∆), мг/см2 | |||
| Первый месяц | 0,0070 ± 0,0010 | 0,0005 ± 0,0004 | 0,00006 ± 0,00001 |
| Третий месяц | 0,0088 ± 0,0001 | 0,0008 ± 0,0002 | Не обн. |
| Четвёртый месяц | 0,0079 ± 0,0010 | 0,0010 ± 0,0008 | Не обн. |
Анализ полученных данных указывает на прямую зависимость между остаточным количеством цианида калия и величиной наносимой на кожу дозы.
Используя данные таблицы 7, был рассчитан коэффициент резорбции (Крез) растворов цианида калия через кожные покровы крыс. Коэффициент резорбции выражает отношение количества вещества, проникшего через кожу животного за определённый промежуток времени (в нашем случае 4 часа), к количеству вещества, первоначально нанесённому на кожу (Лойт А.О. с соавт., 1996).
Цианид калия, cогласно классификации веществ по скорости испарения с поверхности кожи в зависимости от температуры кипения, относится к веществам 4 класса − это малая скорость испарения, температура кипения вещества более 2600С. Для веществ 4 класса нет существенных различий между отношением DL
при открытой и закрытой аппликации вещества крысам на кожу (Лойт А.О. с соавт., 1996).Количество проникшего цианида калия рассчитывают по рекомендованному уравнению (МУ, 1980):
С =
(6), гдеС − количество вещества, проникшее в организм в мг/кг;
А − количество вещества, нанесённого на кожу в мг;
В − количество вещества в смыве в мг;
М − масса тела в г.
Результаты расчетов количества проникшего в организм подопытных животных цианида калия и величины коэффициента резорбции представлены в таблице 8.
Анализируя полученную величину коэффициента резорбции, мы пришли к выводу, что за время экспозиции приблизительно 64% от величины цианида калия, нанесённой на кожу белых крыс, поступает в организм животных.
Таблица 8
Определение коэффициента резорбции (Крез.)
-
№
п/п
Доза, наносимая на кожу, мг/кг (n=10)
Количество цианида калия, проникшее через кожу, мг/кг
Крез.
1
2,00
1,390
0,66
1,190
0,57
1,290
0,62
2
0,20
0,160
0,76
0,130
0,62
0,110
0,52
3
0,02
0,015
0,70
± ∆ ≈ 0,64 ± 0,07
В условиях хронического эксперимента проводилось динамическое наблюдение за содержанием тиоцианатов в моче подопытных животных. Количество тиоцианатов в моче определяли на первом, третьем и четвёртом месяцах наблюдения. В таблице 9 представлены средние данные по каждому месяцу наблюдения.
Таблица 9
Содержание тиоцианатов в моче белых крыс при хроническом
действии цианида калия
| Сроки наблюдения | Концентрация цианида калия, нанесённая на кожу белых крыс, мг/см2 | |||
| 0,02 (n=10) | 0,002 (n=10) | 0,0002 (n=10) | Контрольная группа (n=10) | |
| Содержание тиоцианатов в моче белых крыс (Сср ± ∆), мкг/см3 | ||||
| Первый месяц | 0,26 ± 0,02 | 0,24 ± 0,03 | 0,19 ± 0,01 | 0,13 ± 0,02 |
| Третий месяц | 0,20 ± 0,02 | 0,14 ± 0,02 | 0,17 ± 0,02 | 0,12 ± 0,01 |
| Четвёртый месяц | 1,69 ± 0,16* | 1,10 ± 0,13 | 0,35 ± 0,04 | 0,18 ± 0,02 |
* − различия статистически достоверны по сравнению с данными контрольной группы,
р < 0,05
Установлено, что достоверное увеличение тиоцианатов в моче белых
крыс в зависимости от дозы и времени экспозиции наблюдалось на четвёртом месяце эксперимента в первой опытной группе животных.
Литературные данные указывают на отсутствие материальной кумуляции при воздействии цианистых соединений (Вигилев Н.С., 1954; Капустина М.П., 1959; Климкина Н.В. с соавт., 1967). На это же указывает быстрое обратное развитие признаков отравления, которое мы наблюдали в эксперименте по оценке кожно − резорбтивного действия растворов цианида калия, в случае прекращения с ним контакта.
На возможность функциональной кумуляции указывают изменения некоторых биохимических (содержание гемоглобина в цельной крови, гормонов щитовидной железы Т3 и Т4 в сыворотке крови) и гистохимических показателей (активность щелочной фосфотазы, содержания липидов и гликогена в клетках печени), которые имели место при оценке кожно − резорбтивного и хронического действия растворов цианида калия.
Тщательно анализируя результаты экспериментальных исследований в качестве предельно допустимого уровня возможного загрязнения кожи (ПДУзкп) цианистыми соединениями нами была предложена величина цианида калия 0,00006 мг/см2 (по цианид − иону). При этом учитывался порог хронического воздействия 0,002 мг/см2. Коэффициент запаса 8.
Оценку степени загрязнения кожных покровов цианистыми соединениями проводили у работников основных профессиональных групп Нижне − Куранахской ЗИФ. В условиях ведения технологического процесса такие элементы ручного труда как отбор проб пульпы, регулировка вентилей и задвижек подачи технологических растворов, чистка и замена сеток грохотов и дренажных сеток пачуков, ремонт технологического оборудования, приводят к загрязнению кожи рабочих цианистыми соединениями, прежде всего кожи кистей рук.
Поведенный хронометраж производственной деятельности работников основных профессий показал, что суммарное время контакта с цианистыми растворами у аппаратчика сорбции составляет 18,4 ± 1,3% за смену, у аппаратчика регенерации 17,8 ± 1,8% за смену, у машиниста насосов и агитаторов 17,8 ± 1,2% за смену, у ремонтника технологического оборудования 64,5% за смену.
Данные о загрязнении ладонной поверхности кистей рук рабочих основных профессиональных групп представлены в таблице 10.
Таблица 10
Загрязнение цианистыми соединениями кожи кистей рук (ладонь) у
рабочих основных профессиональных групп Нижне − Куранахской ЗИФ (ПДУзкп 6,0 × 10-5 мг/см2)
| Профессиональная группа | Минимальное значение (Сmin.∙10-5), мг/см2 | Максимальное значение (Cmax.∙10-5), мг/см2 | Среднее значение (Сср ± ∆)∙10-5, мг/см2 |
| Аппаратчики сорбции и десорбции (n = 43) | 3,3 | 4,9 | 4,1 ± 0,6 |
| Машинисты насосов и агитаторов (n = 40) | 1,1 | 2,6 | 1,9 ± 0,4 |
| Ремонтные рабочие, слесари (n=31) | 3,6 | 6,5 | 5,1 ± 0,6 |
Данные, представленные в таблице 10, свидетельствуют о том, что загрязнение ладонной поверхности кистей рук наблюдалось у всех обследованных рабочих. Наиболее высокие концентрации цианистых соединений были обнаружены у ремонтных рабочих и слесарей. Их значения в ряде случаев (16% от общего числа обследованных) незначительно превышали величину предельно допустимого уровня загрязнения кожных покровов (ПДУ зкп) цианистыми соединениями.
В смывах с закрытых участков тела (кожа спины) у всех обследованных рабочих цианистые соединения обнаружены не были. В тоже время, в образцах ткани спецодежды рабочих, взятой на исследование со спины, были обнаружены концентрации цианистых соединений в пределах от 0,123 до 2,97 мг/дм2, что свидетельствует о надежных защитных свойствах используемой спецодежды.
Для изучения содержания цианистых соединений на кожных покровах щек были обследованы аппаратчики сорбции (6 человек), так как в воздухе отделения сорбции концентрации цианистого водорода превышают ПДКр.з. в 1,5 −10 раз (Рукавишников В.С. с соавт., 1980). Установлено, что в смывах со щеки средняя концентрация цианистых соединений составила 0,000042 ± 0,00001 мг/см2, что объясняется постоянным присутствием цианистого водорода в воздухе отделений сорбции а также попаданием капель жидкой цианистой пульпы на кожу лица работников.
У этих же аппаратчиков сорбции были обследованы кожные покровы предплечья (закрытый участок тела). Это связано с тем, что аппаратчики сорбции выполняют такую ручную операцию как чистка и замена сеток грохотов и дренажных сеток пачуков. Установлено, что в смывах с предплечья средняя концентрация цианистых соединений составила 0,000037 ± 0,000008 мг/см2. В образцах ткани спецодежды взятой на исследование с рукавов были обнаружены цианистые соединения в концентрациях от 3,0 до 10,0 мг/дм2. Такая значительная разница в содержании цианистых соединений на различных участках спецодежды обусловлена тем, что, при выполнении ручных операций рукава намокают в цианистых растворах.
В конце смены после принятия рабочими душа цианистые соединения в смывах с кожных покровов обнаружены не были. Следовательно, в случае соблюдения гигиенических процедур аккумулирования цианистых соединений на кожных покровах можно избежать.