CC BY
25
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2019
Масленников А.А., Демидова С.А., Коба А.А., Великородная Ю.И.
ХАРАКТЕРИСТИКА НЕГАТИВНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ 3,3-БИС(ХЛОРМЕТИЛ)ОКСЕТАНА ПРИ СОДЕРЖАНИИ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» Федерального медико-биологического агентства (ФГУП «НИИ ГТП» ФМБА России),
400048, г. Волгоград
Цель. Эколого-токсикологическая оценка опасности содержания 3,3-бис(хлорметил)оксетана в воде водоемов.
Материал и методы. В качестве объекта исследований использован стандартный образец 3,3-бис(хлорметил)оксетана (пентапласт, пентон, БХМО). Плотность вещества 1,2951 г/см3. Молекулярная масса 70000 - 200000. Номер по CAS 78-71-7. Экспериментальные исследования опасности содержания в воде БХМО проводили по органолептическому, общесанитарному и санитарно-токсикологическому признакам вредности в соответствии с требованиями действующих методических указаний.
Результаты и обсуждение. Установлено, что экотоксикант при содержании в воде в концентрации 130,0 мг/л приводил к пенообразованию воды (высота=1,0 мм). Кроме того, при внесении соединения в воду в том же количестве данная среда приобретала ароматический запах. Исходя из изложенного, указанная концентрация БХМО определена в качестве пороговой по органолептическому признаку вредности. В ходе изучения влияния токсиканта на общий санитарный режим водоёмов (биохимическое потребление кислорода, сапрофитная микрофлора, процессы нитрификации) доказано его негативное воздействие на все рассматриваемые процессы самовосстановления и самоочищения воды. По всем трем показателям принята единая пороговая концентрация вещества - 1,0 мг/л. В опытах на лабораторных животных в условиях внутрижелудочного введения установлено, что однократное воздействие тестируемого ксенобиотика вызывало достоверное изменение ряда физиологических, поведенческих и гематологических показателей. Порог однократного общетоксического действия БХМО равен 128,9 мг/кг. При субхроническом поступлении установлено его негативное влияние на крыс всех трех опытных групп. Судя по незначительному превалированию количества показателей в первую половину опыта, химагент не проявлял кумулятивных свойств. Пороговая доза БХМО в подостром эксперименте составила 1,0 мг/кг. Полученные в ходе хронического шестимесячного эксперимента данные, свидетельствуют о том, что компонент порохов во всех дозах оказывал на животных общетоксическое действие. При этом негативный эффект возрастал с увеличением дозы вещества как по широте, так и глубине эффекта, что свидетельствует о наличии прямолинейной дозо-эффективной зависимости. Порог хронического общетоксического действия соединения соответствует значению 0,03 мг/кг. Выявленные особенности поведения 3,3-бис(хлорметил)оксетана в воде водоемов учтены при обосновании его ПДК в данной экосистеме.
Ключевые слова: вода; 3,3-бис(хлорметил)оксетан; санитарный режим водоёмов; общетоксическое действие; пороговые дозы и концентрации.
Для цитирования: Масленников А.А., Демидова С.А., Коба А.А., Великородная Ю.И. Характеристика негативных проявлений 3,3-бис(хлорметил)оксетана при содержании в воде водоемов. Медицина экстремальны ситуаций. 2019; 21(1): 59-70.
Для корреспонденции: Масленников Александр Александрович, доктор биол. наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией экологической токсикологии ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» Федерального медико-биологического агентства (ФГУП «НИИ ГТП» ФМБА России), 400066, г. Волгоград. Е-mail: [email protected]
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Maslennikov A.A., Demidova S.A., КоЬа А.А., Velikorodnaya Yu.I.
CHARACTERISTICS OF NEGATIVE MANIFESTATIONS OF 3,3-BIS (CHLOROMETHYL) OXETANE IN THE POLLUTION OF WATERS RESERVOIRS
Research Institute for Hygiene, Toxicology and Occupational Pathology, Federal Medical and Biological Agency of Russia, Volgograd, 400048, Russian Federation
Aim of the study. Ecological and toxicological risk assessment of the content of 3,3-bis (chloromethyl) oxetane in the water of reservoirs.
Material and methods. A standard sample of 3,3-bis (chloromethyl) oxetane (pentaplast, pentone, BHMO) was used as an object of research. The density of the substance is 1.2951 g /cm3. The molecular weight is of 70000-200000. The number according to CAS is 78-71-7. Experimental studies of the danger of water pollution with BHMO were conducted according to organoleptic, all-sanitary and sanitary-toxicological signs of harm in accordance with the requirements of the current guidelines. Results and discussion. The ecotoxicant, when it was contained in water at a concentration of 130.0 mg/l, was established to lead to water foaming (height 1,0 mm). In addition, when the compound was added to water at the same concentration, this medium acquired an aromatic odor. Based on the above, the specified level of BHMO is defined as a threshold for organoleptic evidence of harm. In the course ofstudying the effect of the toxicant on the general sanitary regime ofwater bodies (biochemical oxygen consumption, saprophytic microflora, nitrification processes), its negative impact on all considered processes of self-healing and self-purification of water has been proved. For all three indices adopted a single threshold concentration of the substance - 1.0 mg/l. In experiments on laboratory animals under conditions of oral administration, it was established that a single exposure to the tested xenobiotics caused a significant change in a number of physiological, behavioral and hematological indices. The threshold for a single general toxic effect of BHMO accounted for 128.9 mg/kg. Under the subchronic administration, there was established its negative impact on animals of all three experimental groups. Judging by the insignificant prevalence of the number of indices in the first half of the experience, the chemical agent did not exhibit cumulative properties. The threshold dose of BHMO in the subacute experiment was of 1.0 mg/kg. The data obtained during the chronic six-month experiment indicates that the component of the powders in all doses had a general toxic effect on animals. At the same time, the negative effect increased with an increase in the dose of the substance both in the breadth and depth of the effect, which indicates the presence of a straightforward dose-effective relationship. The threshold level of the chronic general toxic effect of the compound corresponds to a value of 0.03 mg/kg. The revealed behavioral patterns of 3,3-bis (chloromethyl) oxetane in the water of reservoirs should be taken into account when justifying its MAC in this ecosystem.
Keywords: water; 3,3-bis (chloromethyl) oxetane; sanitary regime of water bodies; general toxic effect; threshold doses and concentrations.
For citation: Maslennikov A.A., Demidova S.A., Коbа А.А., Velikorodnaya Yu. I. Characteristics of negative manifestations of 3,3-bis (chloromethyl) oxetane in the pollution of waters reservoirs. Meditsina ekstremal'nykh situatsiy (Medicine of Extreme Situations) 2019; 21(1): 59-70. (In Russ.).
For correspondence: Aleksander A. Maslennikov, MD, Ph.D., DSci., Senior Researcher, Head of the Laboratory of Environmental Toxicology, Research Institute of Hygiene, Toxicology and Occupational Pathology of the Federal Medical and Biological Agency of Russia, Volgograd, 400066, Russian Federation. Е-mail: [email protected]
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The study had no sponsorship. Received: 19 June 2018 Accepted: 21 February 2019
Введение
Производство в промышленных масштабах нового поколения порохов является одним из перспективных направлений инновационного развития оборонно-промышленного комплекса РФ [1].
При этом, следует учитывать, что в процессе наладки и функционирования данных произ-
водств не исключено поступление компонентов порохов в воздух рабочей зоны, а также в объекты окружающей среды (в том числе воду водоёмов, вследствие миграции из загрязненного воздуха, почвы, а также сточных вод). Данный факт предполагает проведение обязательных эколого-токсикологических исследований для
последующей разработки соответствующих гигиенических нормативов, необходимых службам, осуществляющим санитарно-эпидемиологический контроль на предприятиях по их производству, складированию и потреблению в своих технологических процессах. На момент выполнения работы для двух соединений, используемых при производстве порохов, проведена оценка опасности их содержания в воде водоемов [2, 3]. Однако для 3,3-бис(хлорметил) оксетана такие исследования отсутствовали, что и предопределило цель настоящей работы. Материал и методы
В качестве объекта настоящих исследований использован стандартный образец 3,3-бис(хлорметил)оксетана (поли-3,3-бис(хлорметил)оксетан, пентапласт, пентон, БХМО). Прозрачная бесцветная жидкость. Полиэфир, термопластичный линейный полимер [- OCH2C (CH2Cl)2CH2-] n. Плавится при 185,0 °С. Плотность вещества 1,2951 г/см3. Молекулярная масса 70000 - 200000. Номер по CAS 78-71-7. Пентапласт стоек к действию многих растворителей, концентрированных минеральных кислот при нагревании до 100,0 °С. Растворим только в циклогексано-не и хлорбензоле при повышенных температурах. Разрушается сильными окисляющими агентами: азотной кислотой и олеумом [4, 5].
Исследования влияния БХМО на органолеп-тические свойства воды и ее санитарные характеристики выполняли в соответствии с требованиями действующих методических указаний [6] и положениями соответствующих монографий [7, 8]. При этом анализ качества воды проводили по следующим показателям: прозрачность, цветность, наличие пены (пенообразование) и запаха.
Воздействие токсиканта на общесанитарный режим воды оценивали по состоянию основных процессов её самоочищения: биохимическое потребление кислорода (БПК5) методом йодометрического титрования по Винклеру [7, 9]; развитие и отмирание сапрофитной микрофлоры [6, 7, 10]; динамика процессов нитрификации азотсодержащих органических веществ (аммиачный азот, нитриты и нитраты) [6, 11-13]. Достоверными принимали отклонения
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
показателей в опыте, выходившие за пределы отличий соответствующих контрольных значений: 15% - угнетение; 20% - стимуляция [6].
При характеристике санитарно-токси-кологического признака вредного действия 3,3-бис(хлорметил)оксетана проводили оценку необходимых параметров его общей токсичности в условиях однократного, субхронического и хронического внутрижелудочного введения в организм лабораторных животных [6]. В качестве биомодели использовали 184 белых беспородных крыс-самцов с исходной массой тела 200,0-220,0 г (по 8 особей в каждой группе). Опыты проводили с учетом принципов гуманного обращения с экспериментальными грызунами [14].
В виду особенности физико-химических свойств и невозможности, вследствие этого, использования тестируемого соединения в натив-ной форме необходимые его количества, содержащиеся в виде взвеси в 2,5 % растворе водного крахмала, вводили внутрижелудочно крысам при помощи зонда из расчёта 1,0 мл на 100,0 г массы тела. Животные контрольных групп получали адекватные объёмы водного крахмала.
Общерезорбтивное действие вещества оценивали по клинической картине отравления, а также с помощью комплекса физиологических, поведенческих, гематологических, биохимических, патоморфологических и иммунологических методов.
Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли с применением критерия t-Стьюдента-Фишера [15], используя пакет Primer of Biostatistics 4.03.
Результаты и обсуждение
В процессе проведения эколого-токсиколо-гических исследований установлено, что присутствие тестируемого химагента в воде в концентрациях 130,0, 25,0 и 5,0 мг/л не изменяло цветность и прозрачность воды.
Однако токсикант в количестве 130,0 мг/л приводил к пенообразованию воды (высота пены равна 1,0 мм), вызывая появление пузырьков на поверхности при t 20,0-25,0 °С (комнатная) и 60,0 °С.
Помимо указанного при внесении 3,3-бис(хлорметил)оксетана в концентрации
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Таблица 1 Воздействие 3,3-бис(хлорметил)оксетана на процессы БПК5 в воде
Период проведения исследований,сут Показатель Контроль Концентрация 3,3-бис(хлорметил)оксетана, мг/л
5,0 1,0 0,2
1 БПК, мгО2/л 1,05 0,39 0,81 0,92
Отличие от контроля, % - 62,86^ 4 22,86^ 4 12,38
3 БПК, мгО2/л 4,14 2,20 3,43 3,91
Отличие от контроля, % - 46,86^ 4 17,15^ 4 5,56
5 БПК, мгО2/л 6,73 5,59 5,93 6,11
Отличие от контроля, % - 16,94^ 4 11,89 9,12
Примечание. Здесь и в табл. 2, 3: ♦ - достоверное отклонение величины (в %) и направленность эффекта (Ц).
130,0 мг/л вода (при 20,0-25,0 °С - комнатная) приобретала слабый ароматический запах (1 балл). Нагревание этой пробы до 60,0 °С способствовало образованию более насыщенного органического запаха (2 балла).
При снижении содержания токсиканта в исследуемой экосистеме до 25,0 мг/л и ниже значимых отличий от контроля не выявлено.
С учётом изложенного, пороговая концентрация 3,3-бис(хлорметил)оксетана по органо-лептическому показателю вредности составляет 130,0 мг/л, а максимально недействующая -25,0 мг/л.
Исходя из результатов органолептических исследований, в ходе изучения общесанитарного признака вредности БХМО вносили в «искусственные» водоёмы в количестве 5,0, 1,0 и 0,2 мг/л.
Исследования возможности вещества проявлять негативное влияние на биохимическое потребление кислорода (БПК5) в воде водоёмов выполнены в 3 независимых сериях опытов [6].
Установлено, что химагент, содержащийся в искусственных водоёмах в концентрациях 5,0 и 1,0 мг/л, оказывал выраженное угнетающее воздействие на рассматриваемые процессы биохимического окисления в течение всего эксперимента с 1-х по 5-е сутки (учитывая практически равные значения, в табл. 1 приведены средние данные по трем сериям). Однако при снижении содержания соединения до 0,2 мг/л отрицательного влияния на анализируемую реакцию самоочищения воды не отмечено.
Следовательно, пороговая концентрация 3,3-бис(хлорметил)оксетана по влиянию на БПК воды составила 1,0 мг/л, а максимально недействующая - 0,2 мг/л.
В процессе выполнения исследований по воздействию токсиканта на жизнеспособность сапрофитной микрофлоры установлено, что вещество в концентрациях 5,0 и 1,0 мг/л при попадании в водоём способствовало как угнетению, так и стимуляции роста и развития количества колоний сапрофитной микрофлоры (табл. 2). Данный негативный эффект зарегистрирован с 0-х по 10-е сутки исследований. Так, в процессе наблюдений установлено, что в начале происходит значительное возрастание количества колоний бактерий, а затем резкий спад численности данных микроорганизмов. При снижении содержания соединения до значения 0,2 мг/л достоверных отличий развития сапрофитов в водоёмах от контроля не отмечено.
Таким образом, по данному общесанитарному показателю в качестве пороговой определена концентрация 3,3-бис(хлорметил)оксе-тана в воде - 1,0 мг/л, а максимально недействующий - 0,2 мг/л.
При изучении влияния токсиканта на процессы нитрификации исходили из общеизвестных положений о том, что основу органических соединений во всех водах, включая подземные, составляют азотсодержащие вещества (нитраты N0^, нитриты N0^ и аммонийные соли №Н4+). Рассматриваемая группа ионов находится в тесной взаимосвязи.
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Таблица 2 Достоверные изменения численности сапрофитной микрофлоры воды, загрязненной 3,3-бис(хлорметил)оксетаном (количество колоний/1 мл)
Период посева Концентрация БХМО в воде, мг/л Контроль
5,0 1,0 0,2
1 ч 35 550,0 (50,64^ |) 29 700,0 (25,85^ |) 25 550,0 (8,26) 23 600,0
3 часа 41 910,0 (36,52^ Î) 38 908,0 (26,74^ |) 29 970,0 (2,38) 30 700,0
1-е сут 61 530,0 (44,10^ Î) 59 287,0 (38,85^ |) 45 217,0 (5,89) 42 700,0
2-е сут 85 910,0 (48,66^ Î) 73 070,0 (26,44^ |) 62 400,0 (7,98) 57 790,0
3-е сут 39 150,0 (20,35^ 4) 40 455,0 (17,70^ 4) 44 544,0 (9,38) 49 155,0
4-е сут 29 500,0 (20,70^ 4) 34 905,0 (6,17) 38 030,0 (2,23) 37 200,0
5-е сут 18 000,0 (28,00^ 4) 25 817,0 (3,27) 23 260,0 (6,96) 25 000,0
8-е сут 8900,0 (25,46^ 1) 10 967,0 (8,15) 11 700,0 (2,01) 11 940,0
10-е сут 5900,0 (16,90^ 1) 6500,0 (8,45) 7300,0 (2,82) 7100,0
В процессе выполнения опыта установлено, что БХМО в концентрациях 5,0 и 1,0 мг/л оказывал негативное воздействие на триаду азота (табл. 3).
Выявленные сдвиги характеризовались раз-нонаправленностью определяемых параметров,
что свидетельствует об изменении процессов самоочищения рассматриваемой экосистемы, т.е. разбалансировке соотношения между содержанием различных форм азота, необходимых для нормального функционирования жизнедеятельности фауны и флоры в водоемах.
Таблица 3
Достоверные изменения показателей, характеризующих процессы нитрификации в воде, содержащей 3,3-бис(хлорметил)оксетан
Показатель Срок наблюдения Концентрация БХМО в воде, мг/л контроль
5,0 1,0 0,2
Азот 27-е сут 0,25 (56,90^ 4) 0,48 (17,24^ 4) 0,59 (1,72) 0,58
аммонииныи (по ^ЫН4+), мг/л 30-е сут 0,03 (50,00^ 4) 0,05 (16,67^ 4) 0,06 (0,00) 0,06
33-и сут 0,03 (50,00^ 4) 0,05 (16,67^ 4) 0,06 (0,00) 0,06
Азот 10-е сут 0,67 (43,22^ 4) 0,65 (44,92^ 4) 1,16 (1,69) 1,18
нитритов (по да2), мг/л 14-е сут 0,61 (63,47^ 4) 0,63 (62,28^ 4) 1,59 (4,79) 1,67
17-е сут 1,23 (64,66^ 4) 1,32 (62,09^ 4) 3,40 (2,30) 3,48
21-е сут 1,87 (63,55^ 4) 3,34 (34,89^ 4) 5,20 (1,37) 5,13
23-е сут 2,50 (66,67^ 4) 2,95 (60,67^ 4) 6,97 (7,07) 7,50
27-е сут 4,40 (54,87^ 4) 5,10 (47,69^ 4) 8,88 (8,92) 9,75
30-е сут 9,15 (16,82^ 4) 10,27 (6,64) 10,91 (0,82) 11,00
Азот нитратов Через 1 ч после внесения БХМО в воду (0-е сутки) 0,90 (15,89^ 4) 0,97 (9,35) 1,10 (2,80) 1,07
(по дад мг/л 1-е сут 1,45 (23,93^ Î) 1,34 (14,53) 1,27 (8,55) 1,17
3-е сут 1,52 (53,54^ Î) 1,33 (34,34^ Î) 1,10 (11,11) 0,99
7-е сут 0,90 (22,41^ 4) 1,00 (13,79) 1,03 (11,21) 1,16
10-е сут 1,13 (26,97^ Î) 1,13 (26,97^ Î) 0,91 (2,25) 0,89
14-е сут 1,45 (35,51^ Î) 1,10 (2,80) 1,03 (3,74) 1,07
21-е сут 1,20 (16,08^ 4) 1,36 (4,90) 1,39 (2,80) 1,43
23-е сут 1,36 (27,27^ 4) 1,48 (20,86^ 4) 1,71 (8,56) 1,87
27-е сут 1,06 (20,30^ 4) 1,26 (5,26) 1,29 (3,01) 1,33
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Таблица 4 Достоверные сдвиги, установленные после однократного внутрижелудочного воздействия 3,3-бис(хлорметил)оксетана
Показатель Доза вещества, мг/кг Контроль
128,9 25,8
Физиологические:
масса тела, г 245,0 ± 3,3* 253,8 ± 4,2 257,5 ± 2,5
Показатели поведенческих реакций:
вертикальная активность, усл. ед. 7,63 ± 1,03* 6,50 ± 0,71* 3,63 ± 1,03
суммарная активность, усл. ед. 70,62 ± 2,08* 57,62 ± 3,31 51,25 ± 7,12
Гематологические:
лейкоциты, •109/л 6,62 ± 0,68* 9,71 ± 1,29 9,35 ± 0,68
лимфоциты, • 109/л 4,85 ± 0,61* 6,34 ± 0,92 7,15 ± 0,61
Примечание. Здесь и в табл. 5, 6: * - статистически достоверные различия при р < 0,05 и находящиеся в пределах (М± 2а) показателей контрольной группы животных; ** - статистически достоверные различия прир < 0,05, выходящие за пределы (М ± 2а) показателей контрольной группы животных.
При снижении содержания вещества в исследуемой среде до значения 0,2 мг/л выявленных нарушений процессов нитрификации не отмечено.
С учетом представленных данных концентрация токсиканта 1,0 мг/л принята в качестве пороговой, а 0,2 мг/л - максимально недействующий.
При выполнении санитарно-токсикологиче-ских исследований, в виду отсутствия гибели животных при внутрижелудочном воздействии тестируемого компонента порохов в максимально возможных дозах (низкий уровень токсичности), в остром опыте определяли только порог однократного общетоксического действия. Вещество вводили самцам двух опытных групп в максимально достижимой дозе - 128,9 мг/кг и в пять раз ниже - 25,8 мг/кг соответственно. В ходе выполнения эксперимента определено, что его поступление не вызывало видимых клинических признаков отравления у крыс. Однако у лабораторных грызунов, получавших тестируемое соединение в большей дозе, обнаружено достоверное снижение массы тела, не выходящее за пределы бисигмальных отклонений параллельного контроля (табл. 4).
Помимо этого, при оценке поведенческих реакций у особей рассматриваемой группы установлено существенное повышение значений вертикальной (на 210,2%) и, как следствие, сум-
марной (на 137,8%) активности по отношению к соответствующим показателям в контроле.
В процессе анализа гематологических показателей крыс, получавших полимер в дозе 128,9 мг/кг, выявлено статистически значимое снижение уровня лейкоцитов и лимфоцитов.
Следует отметить, что при воздействии хи-магента в меньшей дозе установлено только достоверное увеличение вертикальной активности животных (см. табл. 5).
Учитывая, что однократное внутрижелу-дочное введение 3,3-бис(хлорметил)оксета-на в дозе 128,9 мг/кг приводило к выраженному по отношению к контролю изменению 5 физиологических, поведенческих и гематологических показателей, данный уровень ксенобиотика принят в качестве порога однократного общетоксического действия. Доза вещества - 25,8 мг/кг определена, как близкая к пороговой.
В субхроническом эксперименте изучали способность тестируемого соединения проявлять кумулятивные свойства. Исходя из результатов острого опыта, БХМО испытывали в следующих дозах: 26,0, 5,2, и 1,0 мг/кг.
Данные выполненных исследований свидетельствуют о том, что ксенобиотик на протяжении 28-суточного эксперимента во всех дозах оказывал на крыс негативное воздействие, проявлявшееся как по широте, так и глубине
изменений (см. табл. 4). Так по окончании двухнедельной экспозиции, у особей всех опытных групп выявлено достоверное снижение частоты дыхательных движений, выходящее за пределы бисигмальных отклонений параллельного контроля (табл. 5).
В процессе регистрации поведенческих реакций у подопытных животных, подвергавшихся воздействию вещества в большей дозе в оба срока тестирования, зафиксировано снижение норкового рефлекса.
Кроме того, на 28-е сутки аналогичные изменения обнаружены у крыс при поступлении соединения в двух более низких дозах.
Помимо указанного, у самцов 1-й опытной группы по окончании эксперимента отмечено снижение горизонтальной, а также суммарной активности (см. табл. 5).
При оценке красной и белой крови у особей, получавших вещество в дозе 26,0 мг/кг, выявлено увеличение уровня гемоглобина на 14-е и количества лимфоцитов на 28-е сутки воздействия.
У животных второй опытной группы по завершении 2 недель эксперимента так же зафиксировано увеличение значений ряда гематологических показателей: эритроцитов, тромбоцитов, гемоглобина и гематокрита (см. табл. 5).
В результате проведенных биохимических исследований отмечено, что ежедневное пе-роральное поступление БХМО в течение 28 сут вызывало определенные изменения процессов метаболизма у подопытных особей, получавших компонент порохов в 2 больших дозах. У самцов 3-й группы зарегистрировано только однократное повышение концентрации билирубина по завершении периода воздействия.
Помимо этого, при расчёте относительной массы внутренних органов отмечено достоверное снижение данного показателя легких у животных 3-й опытной группы на 14-е сутки опыта и печени у крыс, получавших полимер на протяжении эксперимента в дозе 5,2 мг/кг (см. табл. 5).
Выполненные патоморфологические исследования не выявили дистрофических, деструктивных и иных патологических изменений во внутренних органах самцов.
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Кроме того, вещество на протяжении периода воздействия не вызывало изменений иммунного статуса подопытных особей.
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что, судя по незначительному превалированию количества показателей в первую половину эксперимента, соединение не проявляет кумулятивных свойств. Характеризуя количественные изменения у подопытных особей при введении им токсиканта, следует отметить, что ксенобиотик, поступавший в организм крыс в большей дозе, вызывал изменение 11 показателей, один из которых выходил за пределы бисигмальных отклонений параллельного контроля. Снижение количества вводимого самцам токсиканта в 5 раз способствовало появлению практически идентичного количества изменений, как по широте, так и глубине эффекта (10/1).
При поступлении вещества в минимальной дозе выявлено 4 достоверных сдвига с выходом одного значения за пределы двух сигм аналогичного показателя в контроле.
Исходя из изложенного, доза 3,3-бис(хлор-метил)оксетана 1,0 мг/кг принята в качестве пороговой в подостром эксперименте (ПДпэк).
Учитывая отсутствие кумулятивных свойств и низкую степень токсичности химагента, при выборе уровней воздействия в хроническом шестимесячном опыте к величине ПДпэк введен понижающий фактор 3. При этом реальные значения компонента порохов составили: 0,3 мг/кг; 0,1 мг/кг; 0,03 мг/кг.
В процессе проведения исследования установлено, что экотоксикант при длительном внутрижелудочном поступлении проявлял токсическое воздействие на различные системы организма подопытных особей преимущественно в двух больших дозах. После 1 месяца эксперимента у крыс 2-й группы отмечено статистически значимое снижение частоты дыхательных движений относительно контроля. Вещество вызывало также брадикардию у самцов данной группы в середине хронического опыта. Подобное нарушение выявлено у особей 1-й опытной группы после 4 месяцев экспозиции. К концу периода воздействия у животных 2-й группы зарегистрировано снижение чувствительности на тепловое воздей-
65
О)
си
п ^
I
I
Об
Ь Ь
Б §
С
а
о ®
и О
Ь
?
9
ь ь
№
ф
§
1 о а
£
Та 6л ица 5
Достоверные сдвиги, установленные после субхронического иерорального воздействия БХМО
Сроки обследования и дозы вещества, мг/кг
Показатель 14-е сутки контроль 28-е сутки
26,0 5,2 1,0 26,0 5,2 1,0 контроль
Физиологические тесты
ЧДД в мин 75,50 ±2,87** 76,50 ±2,06** 81,00 ± 5,54** 99,42 ± 1,6 (90,87-107,97) 98,50 ±3,54 96,50 ± 1,59 100,50 ± 5,60 102,50 ± 3,60
Поведенческие реакции в условиях открытого поля
Горизонтальная активность. 34,38 ±3,70 26,63 ± 5,63 28,38 ±5,11 34,00 ± 4,74 18,50 ± 4,10* 22,62 ± 4,77 23,25 ±4,31 30,50 ±2,85
усл. ед.
Норковый рефлекс, усл. ед. 4,50 ± 0,89* 5,75 ± 1,39 5,00 ± 1,45 8,25 ± 1,51 3,50 ± 0,62* 3,00 ± 0,91* 3,25 ±0,61* 6,12 ±0,83
Суммарная активность 51,00 ±4,78 40,13 ±7,47 47,25 ± 5,98 52,25 ± 5,37 38,25 ±5,61* 38,12 ±7,40 43,12 ±5,13 54,87 ±3,97
Гематологические показатели
Эритроциты, • 10|2/л 6,96 ± 0,20 7,60 ±0,21* 6,60 ± 0,55 6,82 ±0,15 6,68 ±0,15 3,23 ±0,30 6,65 ± 0,26 6,49 ± 0,32
Гемоглобин, г/л 149,8 ± 1,3* 151,0 ± 2,4* 145,4 ± 2,0 141,5 ±2,3 140,9 ± 1,1 134,7 ±9,8 136,0 ±4,9 131,7 ±6,5
Лимфоциты, г/л 12,54 ± 1,51 9,43 ± 1,29 10,32 ±0,55 10,51 ±0,80 12,00 ± 0,92* 9,22 ± 0,62 9,47 ± 1,43 7,40 ± 1,73
Гематокрит, л/л 42,55 ± 0,60 45,30 ± 0,87* 40,60 ±3,15 41,94 ±0,74 41,27 ± 1,46 39,28 ± 1,76 39,37 ± 1,38 39,32 ± 1,83
Тромбоциты, % 383,3 ±48,7 442,3 ± 16,2* 378,9 ±34,1 355,8 ±23,4 393,8 ± 14,5 442,8 ± 42,5 464,8 ± 46,8 470,9 ±55,7
Биохимические показатели крови
Триглицериды, ммоль/л 0,690 ± 0,056 0,563 ± 0,033* 0,579 ± 0,067 0,740 ± 0,052 0,705 ± 0,060 0,826 ± 0,096 0,910 ±0,065 0,859 ±0,039
Молочная кислота/ПВК 87,96 ±4,81 80,59 ± 5,46 90,21 ±3,83 89,97 ±3,54 90,6 ±2,61* 88,29 ± 4,00 87,87 ±2,58 80,03 ± 3,27
ЛДГ Е/л 719,4 ± 34,6* 450,8 ± 24,4 582,8 ± 54,6 561,8 ±52,2 640,6 ± 59,9 659,5 ± 50,5 520,6 ± 50,5 465,3 ± 84,2
Альбумин, г/л 34,89 ±0,41* 34,31 ±0,36 34,31 ±0,42 33,47 ±0,36 35,88 ±0,41 35,46 ±0,56 35,04 ± 0,67 34,91 ±0,39
Мочевина, ммоль/л 4,070 ± 0,109* 3,718 ± 0,237* 4,963 ± 0,389 4,463 ±0,152 4,615 ±0,195 4,464 ± 0,342 4,200 ± 0,236 3,983 ±0,227
Билирубин, мкмоль/л 10,19 ±0,30 10,09 ±0,13 10,88 ± 0,49 9,99 ±0,38 10,86 ± 0,46 11,32 ± 0,33* 11,55 ± 0,39* 9,97 ±0,37
Относительная масса внутренних органов крыс
Легкие 6,54 ±0,36 6,68 ±0,37 6,18 ± 0,26* 7,39 ±0,39 5,35 ±0,17 5,87 ± 0,20 5,67 ±0,53 5,73 ± 0,22
Печень 45,36 ±0,71 43,22 ± 0,97 44,77 ± 0,72 44,01 ±0,67 38,26 ± 1,10 36,31 ±0,91* 37,16 ±0,96 38,76 ± 0,63
Количество достоверных изменений при < 0,005 6 7 2 - 5 3 2 -
Отклонения, выходящие за М ± 28 контроля 1 1 1 - 0 0 0 -
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Таблица 6
Достоверные сдвиги, установленные при хроническом внутрижелудочном воздействии БХМО
Срок Доза вещества, мг/кг
Показатель выявления изменений, мес 0,3 0,1 0,03 Контроль
Физиологические тесты
ЧДД в мин 1 81,00 ± 5,33 64,00 ± 7,61* 80,00 ± 6,68 84,50 ± 4,17
ЧСС в мин 3 500,0 ± 13,1 482,5 ± 15,3* 492,5 ± 18,1 530,0 ± 11,3
4 457,5 ± 10,3* 460,0 ± 21,4 474,3 ± 12,9 507,5 ± 12,5
Порог болевой реакции, °С 6 48,94 ± 0,27 49,22 ± 0,26* 48,92 ± 1,10 48,25 ± 0,33
Поведенческие реакции
Горизонтальная активность, усл. ед. 3 34,00 ± 3,85** 34,00 ± 4,87** 24,62 ± 5,13 18,50 ± 2,72
Вертикальная активность, усл. ед. 3 7,88 ± 1,60** 7,25 ± 1,41* 5,86 ± 1,63 3,00 ± 0,80
Поисковый рефлекс, усл. ед. 3 6,38 ± 0,60* 5,25 ± 1,47 3,25 ± 1,19 4,00 ± 0,78
Груминг, с 1 11,38 ± 4,66 14,00 ± 2,71* 10,12 ± 4,16 5,50 ± 1,96
Суммарная активность, усл. ед. 3 57,12 ± 9,00** 53,75 ± 7,03** 45,12 ± 9,80 33,88 ± 4,72
Биохимические характеристики
АСТ, мкмоль/сл 2 216,4 ± 11,9* 203,7 ± 13,1* 226,4 ± 16,8 250,2 ± 9,4
Мочевина, ммоль/л 2 6,725 ± 0,246* 7,012 ± 0,453* 6,834 ± 0,229* 5,841 ± 0,222
4 5,827 ± 0,244* 4,811 ± 0,216 5,033 ± 0,241 4,710 ± 0,282
6 6,343 ± 0,246* 5,479 ± 0,435 6,127 ± 0,501 5,338 ± 0,329
Глюкоза, ммоль/л 2 4,246 ± 0,202* 4,561 ± 0,135 4,568 ± 0,155 4,825 ± 0,162
Общий белок, г/л 2 72,05 ± 1,12* 76,96 ± 0,96 74,54 ± 1,38 77,06 ± 0,94
Триглицериды, ммоль/л 6 0,600 ± 0,034* 0,656 ± 0,047 0,792 ± 0,078 0,704 ± 0,033
Билирубин, мкмоль/л 6 13,24 ± 0,43* 13,69 ± 0,76** 13,26 ± 0,51* 11,70 ± 0,33
Иммунологический статус
Интенсивность индуцированной фагоцитарной активности нейтрофилов, усл. ед. 2 377,1 ± 19,7*| 270,1 ± 13,3 306,4 ± 17,3 287,6 ± 15,3
Количество достоверных изменений 14 10 2 -
Отклонения, выходящие за 28 контроля 3 3 0 -
ствие, подтверждением чему является достоверное увеличение порогового температурного значения (табл. 6).
Длительное введение БХМО оказало влияние на поведенческие реакции крыс. Так, через 3 мес от начала поступления химагента у животных 1-й и 2-й опытных групп отмечено повышение значений горизонтальной активности, с выходом за пределы бисигмальных отклонений параллельного контроля (см. табл. 6). В этот же срок обследования у этих самцов зафиксировано увеличение показателя вертикальной активности, выходящее в 1-й группе за границы двух
сигм контроля. Кроме того, поступление соединения в максимальной дозе вызвало повышение поискового рефлекса.
Зарегистрированные изменения поведенческих реакций у грызунов, получавших токсикант в указанных дозах в течение 3 мес, способствовали достоверному (с выходом за пределы физиологических норм контроля) увеличению суммарной активности.
Наряду с выявленными отклонениями у подопытных животных 2-й группы после 1 мес воздействия отмечено увеличение времени гру-минга (см. табл. 6).
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Выполненные биохимические исследования позволили установить, что у животных 1-й опытной группы в разные сроки опыта отмечались изменения всех обменных процессов.
Снижение поступления БХМО в 3 и 9 раз оказывало менее негативное воздействие на протекание метаболических процессов в организме подопытных животных, а отмеченные отдельные изменения биохимических показателей имели аналогичную направленность, что и при воздействии токсиканта в более высокой дозе (см. табл. 6).
Расчет относительной массы внутренних органов подопытных животных не выявил у них принципиальных отличий соответствующих показателей от контрольных значений во все сроки обследования.
Проведенная последующая патоморфоло-гическая оценка органов также не обнаружила каких-либо отклонений у самцов всех опытных групп.
Исследование иммунотоксического действия БХМО позволило заключить, что вещество только после двухмесячного воздействия в максимальной дозе оказывало определенное раздражающее влияние на клеточные механизмы врожденного иммунитета, не приводя к серьезным изменениям состояния адаптивного иммунитета (см. табл. 6).
Полученные в ходе хронического эксперимента данные, свидетельствуют о том, что соединение во всех дозах оказывало на животных токсическое воздействие. При этом негативный эффект возрастал с увеличением количества вещества как по широте, так и глубине изменений (отклонения, выходящие за 25 контроля), что свидетельствует о наличии дозо-эффективной зависимости.
В частности, количество достоверных сдвигов у самцов, получавших вещество в наивысшей дозе составило 14, с выходом за 2 сигмы параллельного контроля 3 показателей. Во 2-й опытной группе крыс зарегистрировано 10 изменений, 3 из которых выходили за пределы бисигмальных отклонений контроля. У подопытных животных 3-й группы данное соотношение соответствовало 2/0 (см. табл. 6).
С учетом минимальных изменений, обусловленных поступлением БХМО, доза 0,03 мг/кг
признана в качестве порога хронического общетоксического действия (Ь1тсЬ11йе8).
Обобщая результаты вышепредставленных исследований, можно отметить, что исследуемое вещество оказывает неблагоприятное влияние на органолептические и общесанитарные свойства воды. Аналогичный негативный эффект соединение проявляет и при характеристике санитарно-токсикологического признака вредности в условиях как однократного, так и длительного внутрижелудочного воздействия на крыс-самцов.
Выявленные особенности поведения 3,3-бис(хлорметил)оксетана в воде водоемов учтены при обосновании его ПДК в данной экосистеме.
Выводы
1. 3,3-Бис(хлорметил)оксетан приводит к пенообразованию воды и появлению ароматического запаха. Концентрации 130,0 мг/л определена как пороговая по органолептическому признаку вредности.
2. Токсикант оказывает негативное влияние на биохимическое потребление кислорода, процессы нитрификации и жизнеспособность сапрофитной микрофлоры воды водоёмов. Пороговая концентрация вещества по общесанитарному признаку вредности составляет 1,0 мг/л.
3. При однократном поступлении порог общетоксического действия ксенобиотика установлен на уровне 128,9 мг/кг.
4. Субхроническое пероральное воздействие химагента, не зависимо от дозы, приводит к сдвигам в гомеостазе подопытных особей. Величина ПДПЭК равна 1,0 мг/кг.
5. В условиях хронического эксперимента компонент порохов оказывает явное токсическое действие на организм лабораторных животных, реализованное в многочисленных изменениях комплекса показателей. Величина Limchlnte8 соответствует значению 0,03 мг/кг.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ряховский Д.И., Тарасов Н.Н. Современные особенности функционирования предприятий оборонно-промышленного комплекса и их влияние на формирование стратегического развития. Доступ: http://www.ieay.ru/nauka-v-ieau/vestnik-ieau/publikacii-zhurnala-vestnik-ieau/vestnik-ieau-n-5/ryahovskij-d.i.-tarasov-n.n.-sovremennye-osobennosti-funkcionirovaniya-predpriyatij-oboronno-promyshlennogo-kompleksa-i-ih-vliyanie-na-formir/ (дата обращения: 26.05.2018).
2. Масленников А.А., Демидова С.А., Рябова А.В. Экспериментальная оценка опасности загрязнения компонентом порохов воды водоемов. Медицина экстремальных ситуаций. 2015;3: 78-86.
3. Масленников А.А., Демидова С.А., Рябова А.В. Эко-лого-токсикологическая оценка опасности загрязнения воды водоемов поливинилнитратом. Токсикологический вестник. 2018; 1:12-9.
4. Пентапласт. Химическая энциклопедия. Доступ: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_chemistry/3275/ пентапласт (дата обращения: 30.05.2018).
5. Способ получения 3,3-бис(хлорметил)оксетана. Банк патентов. Доступ: http://bankpatentov.ru/node/642823 (дата обращения: 30.05.2018).
6. МУ 2.1.5.720-98. Обоснование гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава РФ, 1999.
7. Унифицированные методы анализа вод. Под общ. ред. Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1971.
8. Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. СПб.: Крисмас, 2004.
9. ПНДФ 14.1:2:4.123-97. КХА вод. МВИ биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации (БПКполн.) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах. Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. М., 2004.
10. Цыганок В.М. Определение влияния исследуемых веществ на процессы естественного самоочищения при гигиеническом нормировании в области санитарной охраны водоемов. Сборник научных трудов НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана. М.: 1974.
11. ПНДФ 14.1:2.1-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в очищенных сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера. Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. М., 2004.
12. ПНДФ 14.1:2.3-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса. Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. М., 2004.
13. ПНДФ 14.1:2.4-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрат-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с сали-
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
циловой кислотой. Государственный комитет РФ по охране окружающей среды. М., 2004.
14. Приказ Минздрава России № 267 от 19 июня 2003 г. «Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных» (зарегистрировано в Минюсте РФ 25 июня 2003 г., регистрационный № 4809).
15. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа; 1990.
REFERENCES
1. Ryakhovsky D.I., Tarasov N.N. Modern features offunctioning of the enterprises of the defense-industrial complex and their influence on the formation of strategic development [Sovremennyye osobennosti funktsionirovani-ya predpriyatiy oboronno-promyshlennogo kompleksa i ikh vliyaniye na formirovaniye strategicheskogo raz-vitiya]. URL http://www.ieay.ru/nauka-v-ieau/vestnik-ieau/publikacii-zhurnala-vestnik-ieau/vestnik-ieau-n-5/ ryahovskij-d.i.-tarasov-n.n.-sovremennye-osobennosti-funkcionirovaniya-predpriyatij-oboronno-promyshlen-nogo-kompleksa-i-ih-vliyanie-na-formir (application date 26.05.2018). (in Russian)
2. Maslennikov A.A., Demidova S.A., Ryabova A.V. Experimental assessment of the hazard of water reservoirs contamination with a component of gunpowders. Medit-sina ekstremal'nykh situatsiy. 2015;3:78-86.(in Russian)
3. Maslennikov A.A., Demidova S.A., Ryabova A.V Ecological and toxicological assessment of the contamination of water reservoirs with polyvinylnitrate. Toksiko-logicheskiy vestnik.2018;1:12-9. (in Russian)
4. Pentaplast. Chemical Encyclopedia [Electronic resource] URL https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_chem-istry/3275/пентапласт (application date 30.05.2018). (in Russian)
5. Process for the preparation of 3,3-bis (chloromethyl) oxetane // Patent Bank [Electronic resource] URL: http://bankpatentov.ru/node/642823 (application date 30.05.2018). (in Russian)
6. MU 2.1.5.720-98. Substantiation of hygienic standards of chemical substances in water of water objects ofeconom-ic-drinking and cultural-household water use [ Obos-novaniye gigiyenicheskikh normativov khimicheskikh veshchestv v vode vodnykh ob"yektov khozyaystvenno-pit'yevogo i kul'turno-bytovogo vodopol'zovaniya]. Moscow: Federal Center for State Sanitary and Epidemiological Supervision of the Ministry of Health of the Russian Federation, 1999. (in Russian)
7. Unified methods of water analysis. [Unifitsirovannyye metody analiza vod] Ed. Lurie Yu.Yu. Moscow: Chemistry, 1971. (in Russian)
8. Muravyov A.G. Guidelines for the determination of water quality indicators by field methods [Rukovodstvo po opredeleniyu pokazateley kachestva vody polevymi metodami]. St. Petersburg: Krismas; 2004. (in Russian)
9. PNDF 14.1: 2: 4.123-97. KHA water. MVI biochemical oxygen demand after n-days of incubation (BOD) in surface fresh, underground (groundwater), drinking, sewage and treated wastewater [KKHA vod. MVI biokhimicheskoy potrebnosti v kislorode posle n-dney inkubatsii (BPKpoln.) v poverkhnostnykh presnykh,
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
podzemnykh (gruntovykh), pit'yevykh, stochnykh i ochishchennykh stochnykh vodakh. Gosudarstvennyy komitet RF po okhrane okruzhayushchey sredy]. State Committee for Environmental Protection. Moscow; 2004. (in Russian)
10. Tsyganok V.M. Determination of the influence of the substances to be studied on the processes of natural self-purification during hygienic rationing in the area of sanitary protection of water bodies [ Opredeleniye vliyaniya issleduyemykh veshchestv na protsessy yestestvennogo samoochishcheniya pri gigiyenicheskom normirovanii v oblasti sanitarnoy okhrany vodoyemov]. Proceedings of the Scientific Research Institute of Hygiene named after. F.F. Erisman. Moscow; 1974. (in Russian)
11. PNDF 14.1: 2.1-95. Methodfor performing measurements of the mass concentration of ammonium ions in treated sewage by photometric method with Nessler reagent [Metodika vypolneniya izmereniy massovoy kontsentrat-sii ionov ammoniya v ochishchennykh stochnykh vodakh fotometricheskim metodom s reaktivom Nesslera / Gosudarstvennyy komitet RF po okhrane okruzhayushchey sredy]. State Committee of the Russian Federation for Environmental Protection. Moscow; 2004. (in Russian)
12.PNDF 14.1: 2.3-95. Method for performing measurements of the mass concentration of nitrite ions in natu-
ral and waste waters using the photometric method with the Griss reagent [Metodika vypolneniya izmereniy massovoy kontsentratsii nitrit-ionov v prirod-nykh i stochnykh vodakh fotometricheskim metodom s reaktivom Grissa. Gosudarstvennyy komitet RF po okhrane okruzhayushchey sredy]. State Committee for Environmental Protection. Moscow; 2004. (in Russian)
13. PNDF 14.1: 2.4-95. Method for performing measurements of the mass concentration ofnitrate ions in natural and waste waters by photometric method with salicylic acid [Metodika vypolneniya izmereniy massovoy kont-sentratsii nitrat-ionov v prirodnykh i stochnykh vodakh fotometricheskim metodom s salitsilovoy kislotoy]. State Committee for Environmental Protection. Moscow; 2004.(in Russian)
14. Order of the Ministry of Health of Russia No. 267 of June 19, 2003, "Rules for carrying out work using experimental animals" [«Pravila provedeniya rabot s ispol>zovaniyem eksperimental>nykh zhivotnykh»] (registered with the Ministry of Justice of the Russian Federation on June 25, 2003, registration No. 4809). (in Russian)
15. Lakin G.F. Biometry [Biometriya].Tutorial. Moscow: Vysshaya shkola; 1990. (in Russian)
Поступила 19 июня 2018 Принята в печать 21 февраля 2019
