Гигиеническая оценка опасности поступления в водоемы синтетических огнестойких масел

Актуальность темы

Значение гигиенического регламентирования факторов окружающей среды в общей системе обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения трудно переоценить (Г.Г.Онищенко, 1995; Г. Н. Красовский, 1997; З. И. Жолдакова, 1998; М. А. Пинигин, 1999; Н. Ф. Измеров, 2000; Ю. А. Рахманин, 2002, 2003 и др.).

Известно, что на сегодняшний день около трети заболеваний связано с побочным воздействием на человека измененной в процессе производственной и хозяйственной деятельности окружающей среды (Н.В.Зайцева, 1997, 2000; В. Г. Маймулов, С. В. Нагорный, А. В. Шабров, 2000; Г. Г. Онищенко, С. М. Новиков, Ю. А. Рахманин, 2002). В этой связи разработка мероприятий по охране ее объектов, в частности водоемов, от загрязнения сточными водами является актуальной задачей гигиенической науки и санитарной практики (А.А.Королев, В. Т. Мазаев, 1998; Ю. А. Рахманин, Г. И. Румянцев, С. М. Новиков, 2001; Г. Н. Красовский, З. И. Жолдакова, Н. А. Егорова, 2002).

Среди различных химических соединений, которые могут оказывать отрицательное влияние на водные объекты и здоровье человека, определенное место занимают синтетические огнестойкие масла (СОМ), синтезированные на основе сложных эфиров ортофосфорной кислоты. Систематически появляются новые сообщения об эффективности использования их в системах регулирования и смазки турбоагрегатов, в гидросистемах машин литья металлов под давлением и в других гидросистемах, работающих в условиях повышенной взрыво-пожароопасности.

В связи с постоянным ростом производства и расширением сфер применения синтетических огнестойких масел повышается возможность поступления их в составе сточных вод в поверхностные водоемы, служащие источниками хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования населения.

Впервые жидкости на основе изомеров трикрезилфосфатов, отвечающие техническим требованиям к огнестойким маслам, были синтезированы в нашей стране в 50-х годах прошлого столетия. Однако, при внедрении их в промышленность появились случаи отравления в производственных условиях с отдаленными последствиями в виде парезов и параличей конечностей (К.В.Цомая, 1957; Е. Т. Лыхина, 1962; Eto М., Abe M., Takahara, 1971).

В результате экспериментальных исследований в ряду арилфосфатов были выделены «токсоформные» группы — фенильная, ортокрезильная и 2-ксиленильная, вызывающие специфическое нейротоксическое действие при их нахождении в орто-положении (Ю.Д.Зильбер, 1971; Heuschler D., 1958, 1960). Кроме того, дальнейшие исследования показали, что закономерность между строением и действием в проявлении нейропаралитических свойств арилфосфатов не ограничивается только орто-положением метальной группы при фенильном радикале, но и зависит от количества ортозамещенных метилфенильных радикалов (Э.А.Дрогичина, М. С. Толгская, 1954; Ю. Д. Зильбер, 1974; Aldridge W.W., 1966).

Несмотря на то, что к настоящему времени токсикологии арилфосфатов посвещено значительное число работ (Ю.С.Каган, 1957; Ю. Д. Зильбер, 1971, 1974; В. А. Трофимов, Э. А. Дворкин, 1974; Г. И. Сидорин, А. Д. Фролова, М. П. Чекунова и др., 1995; MacFarland H.W., Punte R., 1966; Smith Н., Carpenter C.P., Wail C.S., 1979 и др.), ряд сторон их биологического действия все еще остается недостаточно изученным. Кроме того, появление на промышленном рынке огнестойких масел, синтезированных на основе новых триарилфосфатов с содержанием радикалов, обеспечивающих специфические технические параметры (например, стойкость к радиации), в еще большей степени определяет необходимость исследования их общей и специфической токсичности и опасности при поступлении в составе сточных вод в водоемы.

В доступной литературе отсутствуют сведения по гигиенической и токсикологической характеристике внедряемых в промышленность синтетических огнестойких масел «Турбомас» и «Mobil Pyrotec HFD 46». Гигиенические нормативы в водной среде до настоящего времени разработаны только для отдельных представителей: родственных им соединений, относящихся к группе арилфосфатов (С.Я.Зяббарова, Е. В. Теплякова, 1968; М. Н. Куклина, В. В. Гайдамака, П. Г. Ромашов, 1991 и др.).

В общей концепции санитарной охраны водоемов важное значение отводится очистке промышленных сточных вод от химических примесей (Л.В.Воробьева, 1991; М. П. Захарченко, Н. Ф. Кошелев, П. Г. Ромашов, 1996; В. В. Семенова, Г. И. Чернова, 2001). Для очистки технических и сточных вод Н. Н. Стремиловой (2002) предложены коагулянты на основе титана — КТ-1 и КТ-2. Если для коагулянта КТ-1 разработаны условия применения и ПДК в воде водоемов (А.В.Коврякова, 2001; В. В. Семенова, П. Г. Ромашов, З. И. Жолдакова, 2003), то внедрение в практику коагулянта КТ-2 требует его эколого-гигиенической апробации.

Отсутствие в отечественной и зарубежной литературе данных, касающихся гигиенической оценки новых синтетических огнестойких масел применительно к проблеме санитарной охраны воды водоемов, определило актуальность и основные направления проведенного комплексного исследования.

Цель и задачи исследования

Целью настоящего исследования явилась гигиеническая и токсикологическая оценка новых синтетических огнестойких масел и обоснование безопасных условий их поступления в воду водоемов.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи: исследовать в эксперименте на животных общее и специфическое (нейропаралитическое) действие СОМ «Турбомас» и «Mobil Pyrotec HFD 46», синтезированных на основе эфиров ортофосфорной кислотыизучить стабильность синтетического огнестойкого масла «Турбомас» в водной среде, влияние на органолептические свойства воды и процессы самоочищения водоемовобосновать безвредные уровни содержания в воде водоемов масла «Турбомас" — провести эколого-гигиеническую апробацию нового коагулянта КТ-2 для внедрения в технологии очистки технической воды энергетических установокнаучно обосновать и внедрить в практику комплекс мероприятий, направленных на санитарную охрану водоемов при поступлении синтетических огнестойких масел.

Научная новизна. Впервые с позиции санитарной охраны водоемов дана комплексная гигиеническая и токсикологическая характеристика нового синтетического огнестойкого масла «Турбомас», синтезированного на основе дифенил-(я-третбутилфенил)фосфата. Определен характер общетоксического и специфического (нейротоксического) действия масла «Турбомас» и «Mobil Pyrotec HFD 46» при различных путях поступления (через желудок и кожу) и длительности воздействия. Показано, что изученные синтетические масла не обладают выраженным специфическим нейротоксическим действием. Однако установлено, что они проникают через кожу, вызывая повышение активности цитохром Р-450 зависимых монооксигеназ.

Установлены пороговые концентрации вредного действия масла «Турбомас» по влиянию на органолептические свойства воды, санитарный режим водоемов, обоснованы пороговые и недействующие концентрации по токсикологическому показателю.

Впервые дана гигиеническая оценка нового коагулянта КТ-2 и обоснованы условия его применения в технологии очистки сточных вод энергетических установок, разработана методика определения КТ-2 в воде.

Практическая ценность и внедрение результатов. На основании выполненных исследований разработаны гигиенические нормативы масла «Турбомас» и коагулянта КТ-2 в воде водоемов (справка о внедрении от 17.12.04 N 02−10/589) — оформлено санитарно-эпидемиологическое заключение на огнестойкую гидравлическую жидкость «Mobil Pyrotec HFD 46» (№ 78.01.06.025.П.559.01.02 от 29.01.2002) — определены условия применения нового коагулянта КТ-2 в технологии очистки воды энергетических установок.

Значимость разработанных гигиенических нормативов определяется тем, что соблюдение их создает благоприятные условия водопользования, обеспечивая безопасность воды для здоровья населения. Установленные нормативы позволяют рассчитать нормы предельно допустимых сбросов (ПДС) и использовать их при государственном санитарно-эпидемиологическом надзоре. ПДК масла «Турбомас» и коагулянта КТ-2 дают возможность судить, в какой мере вредны и при каких условиях могут быть безвредными промышленные загрязнения, а также об эффективности водоохранных мероприятий.

Результаты исследований могут быть использованы при проектировании очистных сооружений как на предприятиях, осуществляющих синтез изученных веществ, так и применяющих их.

Материалы диссертационного исследования внедрены в деятельность ЦГСЭН в Санкт-Петербурге (акт о внедрении от 15.02.2005), АО «Ленинградский металлический завод» (справка о внедрении от 10.02.2005), в учебный процесс кафедры гигиены окружающей и производственной среды СПбГМА им. И. И. Мечникова (акт о внедрении от 16.02.2005).

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались и были одобрены на:

Международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2004);

Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Архангельск, 2004);

Всероссийской научно-практической конференции «Гигиенические проблемы водоснабжения населения и войск» (Санкт-Петербург, 2003) — «Современные технологии исследований в гигиене и экологии» (Санкт-Петербург, 2004);

Научно-практической конференции «Проблемы укрепления здоровья и профилактика заболеваний» (Санкт-Петербург, 2004) — :

Личный вклад автора. Автором разработана программа и методическая схема, осуществлено планирование и организация опытно-промышленных и экспериментальных исследований по всем разделам диссертации.

При непосредственном участии автора проводились обобщение информации, статистическая обработка, анализ и интерпретация результатов работы. Лично автором организовано проведение экспериментальных исследований и исследований по оценке эффективности очистки технической воды энергетических установок с применением нового коагулянта КТ-2. Отдельные исследования (гистологические, санитарно-химические) выполнены совместно со специалистами других организаций, за что автор выражает благодарность. Доля личного участия автора в накоплении информации более 80%, в обобщении и анализе материала — 100%.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 — в материалах конференций с международным участием, 6 — в материалах Всероссийских научно-практических конференций, 1 — в справочно-энциклопедическом издании.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, 5 глав собственных исследований, главы обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы и приложения. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, иллюстрирована 3 рисунками и 37 таблицами. Указатель литературы включает 184 работы отечественных и 57 зарубежных авторов.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Синтетические огнестойкие масла «Турбомас» и «Mobil Pyrotec HFD 46», синтезированные на основе эфиров ортофосфорной кислоты, являются малотоксичными веществами, не обладают выраженным специфическим (нейротоксическим) действием и с гигиенических позиций являются перспективными для широкого внедрения в различные отрасли промышленности.

2. Масло «Турбомас», попадая в водоемы со сточными водами, может оказывать неблагоприятное воздействие на органолептические свойства воды и санитарный режим водоемов, ограничивая тем самым водоснабжение населения или использование водоема для культурно-бытовых целей. Пороговые концентрации составляют: по органолептическому признаку вредности — 0,5 мг/л (по мутности) — по общесанитарному — 2,5 мг/л (влияние на процессы БПК).

3. Качество технической воды энергетических установок, очищенной титановым коагулянтом КТ-2, выше, чем воды, обработанной коагулянтами на основе алюминия. Коагулянт КТ-2 при поступлении в водоемы не образует опасных для человека соединений ни сам по себе, ни в комбинации с обработкой воды хлором и ультрафиолетовым облучением. Он не накапливается в организме, прямой контакт с ним не вызывает раздражения кожи.

4. Научно обоснованы предельно допустимые концентрации масла «Турбомас» и коагулянта КТ-2 в воде водоемов на уровне 0,5 мг/л и 0,1 мг/л соответственно и методы их определения в водных растворах.

117 ВЫВОДЫ Проведенные нами исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Синтетическое огнестойкое масло «Турбомас» в воде водоемов относительно стабильно (группа В), оно способно к трансформации в результате хлорирования, константа скорости трансформации «К» составляет 0,0164 мин.

2. Неблагоприятное влияние масла «Турбомас» на водоемы сказывается в изменении органолептических свойств воды. Пороговая концентрация по этому признаку вредности (мутность) составляет 0,5 мг/л. При более высоких концентрациях СОМ «Турбомас» наблюдается повышение величины биохимического потребления кислорода (2,5 мг/л), торможение процессов нитрификации (25 мг/л), губительное действие на простейшие микроорганизмы (25 мг/л).

3. Исследуемые «Турбомас» и «Mobil Pyrotec HFD 46» по величинам острой токсичности относятся к IV классу малотоксичных соединений, проявляют слабые кумулятивные свойства (Ккум. более 5). При однократном и повторном нанесении на кожу и слизистые не вызывают признаков раздражения, при этом они проникают через неповрежденную кожу, повышая активность микросомальных ферментов. Изученные масла не обладают сенсибилизирующими свойствами при повторном контакте с кожей.

4. При внутрикожном введении масел «Турбомас» и «Mobil Pyrotec HFD 46» в дозе эталонного вещества (1 г/кг трикрезилфосфата) специфического нейропаралитического эффекта у изучаемых синтетических огнестойких масел не установлено.

5. При длительном (в течение 3-х месяцев) поступлении в желудок с водой в дозе 1,6 мг/кг (32 мг/л) масло не вызывало изменений исследуемых показателей в сравнении с контролем (максимально недействующая доза). Доза.

14,4 мг/кг (288 мг/л) оказалась действующей по влиянию на центральную нервную систему, содержание лимфоцитов и кислотную резистентность эритроцитов, а также гемодинамические показатели в виде расширения капилляров и полнокровия печени. Доза 4,8 мг/кг (96 мг/л) определена как пороговая.

6. Опытно-промышленные испытания нового коагулянта КТ-2 в технологии очистки технической воды энергетических установок показали эффективность его использования для освобождения от органических веществ. Качество воды, очищенной коагулянтом КТ-2, выше, чем воды, обработанной коагулянтами на основе алюминия.

7. Период полураспада коагулянта КТ-2 в водных растворах при обычных условиях не превышает 3,5 часов. КТ-2 придает воде кисловато-вяжущий привкус. Порог органолептического действия — 0,25 мг/л. В этой концентрации коагулянт не придавал водным растворам запаха, окраски, мутности, не способствовал пенообразованию. В концентрации до 2,5 мг/л не угнетал процессы БПК, окисления аммония до нитритов, не подавлял развитие сапрофитной микрофлорыпороговая концентрация по общесанитарному признаку — 2,5 мг/л.

8. Коагулянт КТ-2 малотоксичен, не оказывает кожно-резорбтивного, аллергенного действия. В больших дозах (более 590 мг/кг) обладает политропным токсическим действиям с преимущественным поражением кроветворной системы, липидного обмена, оказывает мембрано-токсический эффект. Максимально недействующая доза составляет 0,6 мг/кг (12 мг/л).

9. Лимитирующим показателем вредности для изученных синтетического огнестойкого масла «Турбомас» и коагулянта КТ-2 является влияние их на органолептические свойства воды. В качестве предельно допустимой концентрации по этому признаку для масла «Турбомас» может быть рекомендована концентрация 0,5 мг/л (по мутности), 3 класс опасностидля коагулянта КТ-2 — 0,1 мг/л (по привкусу), 3 класс опасности. Указанные концентрации не будут оказывать вредного влияния на санитарный режим водоемов и не будут опасными в санитарно-токсикологическом отношении при их длительном поступлении в организм с питьевой водой.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Полученные в ходе выполнения работы токсикол ого-гигиенические данные, разработанные гигиенические нормативы и методы аналитического контроля рекомендуется использовать:

• Центрами Госсанэпиднадзора при осуществлении государственного санитарно-эпидемиологического надзоравыборе приоритетных показателей в системе социально-гигиенического мониторингасертификации оборудования, технологий, используемых в системах очистки сточных вод и промышленных выбросов, образующихся при производстве и применении синтетических огнестойких масел, коагулянтов на основе соединений титана.

• Комитетами по экологии, предприятиями при планировании и осуществлении природоохранных мероприятий на объектах, применяющих огнестойкие масла и коагулянтырасчете норм предельно допустимого сбросаоценке эффективности водоохранных мероприятий.

• Учреждениями гигиенического профиля, осуществляющими регламентирование химических веществ в объектах окружающей среды с целью оптимизации схемы нормирования новых огнестойких масел, синтезированных на основе эфиров ортофосфорной кислоты.