ГІГІЄНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЦТВА ДИМЕКСИДУ ТА ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Краткое содержание

Матеріали та методи досліджень. Відповідно до поставленої мети та завдань, намічені дослідження виконані в декількох напрямках, взаємопов’язаних між собою.

Перший напрямок досліджень включав вивчення й оцінку технологічного процесу виробництва димексиду та опрацювання способу знешкодження промислових відходів, відповідно до нормативних документів. За ДСанПіНом 2.2.7.029-99 К., 1999, визначили клас небезпеки відходів згідно з формулами документа. Розроблено та запропоновано спосіб знешкодження відходів виробництва димексиду. При цьому визначений відсоток вмісту інгредієнтів до і після нейтралізації, розраховано сумарний індекс небезпеки кубових залишків (КЗ), порівняно з нормативними показниками. Окрім того, визначали інтегруючі показники - хімічне споживання кисню (ХСК) і біохімічне споживання кисню (БСК₂₀) у водній витяжці (1 кг КЗ на 1 л води).

Другий напрямок досліджень передбачав проведення токсиколого-гігієнічних досліджень і послідовне обґрунтування (ОБРВ, ГДК м.р.) диметилсульфоксиду в атмосферному повітрі, відповідно до офіційних документів МОЗ України, а саме: Методических указаний № 2630-82, М., 1982; Временных методических указаний № 4681-88, М., 1989. Визначення параметрів токсикометрії проводили в обсязі, необхідному для обгрунтування гігієнічних нормативів в атмосферному повітрі населених місць. До основних параметрів токсикометрії, обов’язкове визначення яких передбачається офіційними методичними рекомендаціями, належить у гострому досліді ЛД₅₀, яку при введенні ДМСО per os визначали на трьох видах лабораторних тварин: 20 білих щурах та 20 білих мишах, 10 мурчаках. Лабораторні тварини утримувались на стаціонарному раціоні віварію. Встановлено термін загибелі тварин та клінічну картину отруєнь. Оскільки величинні значення ЛД₅₀ описані в літературі (Филиппова З.Х., М., 1979) раніше, то для перевірки їх значень, застосували метод одної точки (Штабский Б.М. и соавт., М., 1980). ЛД₅₀ вираховували аналітичним методом після розрахунку дози-ефект у пробіт-логарифмічній шкалі за рівнянням, що було розраховано на наше прохання Б.М. Штабським. Розрахувавши коефіцієнт міжвидової розбіжності (КМР) (Саноцкий И.В., М., 1975), подальші токсикологічні дослідження проводили тільки на білих щурах. Кумулятивні властивості препарату оцінили за індексом кумуляції І_к  та середнім часом ЕТ₅₀₍₁₎ загибелі тварин (Штабський Б.М., Гжегоцький М.Р., 1999). За термінами загибелі тварин (10 дослідних білих щурів), при введенні дози препарату, що дорівнює величині ЛД₅₀, розрахували середній час летального наслідку ET₅₀₍₁₎. Оцінку подразнювальної дії ДМСО на слизову ока двох кролів було проведено шляхом одноразового внесення 0,5 мл чистого (99 %) димексиду у кон’юнктивальний мішок ока. Вивчення місцево-подразнювальної дії проводили за Методическими указаниями № 2196-80, М., 1980 на 18 дослідних та 6 контрольних білих щурах з нанесенням на шкіру препарату, виходячи з розрахунку 20 мг/см² (розрахунок дози: 1 мл ДМСО – 8000 мг/кг; 0,1 мл – 800 мг, площа аплікації 4 × 4 = 16 см², доза речовини 1600 мг/кг і 8000 мг/кг, середня вага тварини 200 ± 5 г; об’єм ДМСО становив 0,2 мл із застосовуванням спеціального скляного ковпачка. Шкірно-резорбтивна дія ДМСО визначена на 6 білих щурах (6 контроль) за Методическими указаниями № 2102-79, М., 1980. ЛД₅₀ per cutanum визначали на 12 білих щурах (по 6 у групі) і 6 (контроль) за допомогою спеціальних скляних ковпачків. З урахуванням ЛД₅₀ проведено розрахунок ЛК₅₀ за формулою Новикова С.М. (Москва, 1979). Поріг гострої інгаляційної дії розраховували за формулою Люблиной Е.И. (Ленинград, 1967; Москва, 1979).                                                       

Третій напрямок досліджень включав фізіолого-гігієнічне обґрунтування механізму токсичної дії ДМСО на організм з урахуванням ольфакторних реакцій. Для оцінки та інтерпретації впливу димексиду на організм, визначено динаміку холінестеразної активності в тканинах мозку та еритроцитах лабораторних тварин (72 білих щурів) методом Хестріна (Hestrin S., 1949) впродовж 48 год за одноразового 30-хвилинного інгаляційного впливу ДМСО в концентрації 188 мг/м³ (132 аналізи). Вивчення умов праці працівників хімічного цеху (апаратники та пакувальники) підприємства, де випускається димексид, здійснено відповідно до “Гігієнічної класифікації праці за показниками шкідливості та небезпечності факторів виробничого середовища, важкості та напруженості трудового процесу”, К., 2001 та нормативних документів ДСН 3.3.6.037-99, К., 2000 і ДСН 3.3.6.042-99, К., 2000. Як показник стану імунорезистентності і компенсаторно-адаптаційної реакції до дії ксенобіотиків, у вказаних працівників підприємства АТ ”Галичфарм” (І група – 7 працюючих з димексидом, стаж роботи яких понад 10 років; ІІ група – 7 працюючих з ДМСО зі стажем роботи до 5 років; ІІІ група - контрольна, 7 осіб-волонтерів, що не контактують з ДМСО), визначали вміст імуноглобулінів класів А, М, G у сироватці крові з використанням нефелометричного методу Манчіні (Mancini C. et al., 1965). Проведено 63 аналізи у 21 особи. Дослідження проводили на апараті BeCKMAN ICS Analyzerl при довжині хвилі 620 нм за допомогою моноспецифічних сироваток протиімуноглобулінів людини. Експериментальні дослідження порогу відчуття запаху ДМСО при інгаляційному надходженні та обгрунтування ГДК м.р. проводили відповідно до вимог методичних вказівок (ВМУ № 4681-88, М., 1989). У дослідженнях брали участь 20 волонтерів. При цьому вивчено ефект впливу 4 концентрацій: 0,8 мг/м³, 0,4 мг/м³, 0,2 мг/м³, 0,1 мг/м³. Кожну концентрацію досліджували тричі, з інтервалом 1 год. Результати впливу кожної концентрації аналізували у процесі проведення досліджень. Обчислення ЕС₁₆, ЕС₅₀, ЕС₈₄ проведено аналітичним методом пробітів, приймаючи за встановлений поріг запаху ЕС₁₆. Метод пробітів певною мірою об’єктивізує оцінку Lim _olf, однак не задовільняє вимог сенсорної фізіології (Штабський Б.М., Гжегоцький М.Р., 1999). Тому ми провели одорометричні дослідження визначення порогів розрізнення при різній силі подразника, щоб встановити залежність “концентрація - інтенсивність запаху” (градуйований ефект) і перевірити отримані дані на відповідність закону Вебера – Фехнера, як це робиться в гігієні води (Методические указания по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов, М., 1996). Проведено спеціальні дослідження з визначення порогових концентрацій (Lim _olf) препарату за оцінкою (в балах) органолептичних властивостей води в присутності препарату. Концентрації, що вивчались знаходились в діапазоні 0,025 - 12,8 мг/дм³ з різницею інтервалу у 2 рази між кожною з них, що надавали воді запах від 0 до 5 балів. У дослідженнях брали участь 32 спеціально підготовані одоратори.

Четвертий напрямок досліджень включав гігієнічну оцінку забруднення атмосферного повітря ДМСО в районі розташування фармацевтичного підприємства, яку проведено відповідно до вимог нормативного документа ДСП–201-97, К., 1997. Кількісну та якісну характеристику викидів в атмосферу проведено за матеріалами інвентаризації джерел викидів, а визначення рівня приземних концентрацій забруднювальних речовин відповідно до нормативного документа ОНД-86, Л., 1987.      

На наступному етапі досліджень опрацьовано методику фотоколоримет-ричного визначення концентрації ДМСО в атмосферному повітрі, яка базується на інгібуванні ДМСО в кислому середовищі і утворенні забарвленої сполуки (триметинового комплексу) при взаємодії малонового диальдегіду з тіобарбітуровою кислотою. Для постановки цієї методики використовували супернатант мозку білого щура (використано 5 білих щурів).            

Заключний напрямок досліджень включав гігієнічну оцінку впливу виробництва димексиду на стан навколишнього середовища та обґрунтування розмірів СЗЗ АТ “Галичфарм” відповідно до вимог нормативних документів: ДБН А 2.2-1-95 К., 1996; ДСП № 173, К., 1996; Руководства по проектированию СЗЗ промышленных предприятий, М., 1984. При цьому вимірювання шуму на сельбищній території та в приміщеннях житлових будівель і громадських споруд проводили за ГОСТ 23337-78, згідно з СН 3077-84, М., 1984, приладом ВШВ-003-М2 № 9251 (20 вимірювань). Загальна кількість проведених досліджень становить 1635 вимірів, використано 185 лабораторних тварин. У дослідженнях брали участь 87 волонтерів. Результати досліджень опрацьовували загальноприйнятими методами математичної статистики з розрахунком середніх арифметичних (М), їх середніх помилок (m) і критерія Стьюдента (t).

Результати дослідження та їх обговорення. Гігієнічна характеристика технологічного процесу виробництва димексиду та заходи щодо зменшення небезпеки промислових відходів. На Львівському промисловому підприємстві АТ “Галичфарм” переробляють 112 т диметилсульфоксиду на рік. Технологічний процес виробництва димексиду складається з очищення та дистиляції неочищеного (70 %) диметилсульфоксиду. При цьому з кожної тонни продукту отримують 920 кг чистого (99,5 %) димексиду та 40-50 кг кубового залишку (КЗ). Всього за рік утворюється 5,3 т промислових відходів КЗ, котрі повинні транспортуватись на спеціальний полігон для поховання високотоксичних і небезпечних відходів, який відсутній у районі, де розташоване фармацевтичне підприємство. Відповідно до вимог нормативного документа ДСанПіН 2.2.7.029-99, К., 1999, визначений сумарний індекс токсичності КЗ відповідає І класу - “надзвичайно небезпечні” відходи, про що свідчать також визначені інтегральні показники БСК₂₀ - 20000 мгО₂/дм³ та ХСК - 65000 мгО₂/дм³. Розроблений і впроваджений нами спосіб зменшення небезпеки відходів виробництва димексиду полягає у жорсткому окисненні КЗ хлорним вапном, завдяки чому сполуки двох-чотирьохвалентної сірки переводяться у 6-валентну сполуку. Останні є екологічно нешкідливими, не мають неприємного запаху і не забруднюють атмосферу. Аналогічно розраховано сумарний індекс токсичності К_å = 12,9 (ДСанПіН-2.2.7.029-99, К., 1999), що відповідає IV класу небезпеки, отже знижується з І класу до IV. Відповідно БСК₂₀ становить 150 мгО₂/дм³, а ХСК - 260 мгO₂/дм³, що відповідає IV класу небезпеки. Процес окислення кубових залишків заслуговує позитивної оцінки, за рахунок утворення кальцієвих солей сірковмісних сполук та елементарної шестивалентної сірки, які мають властивості неелектролітів і нерозчинні, а пахучі речовини -меркаптани ), які мають запах на рівні одного балу дезодоруються за рахунок окислення до сульфонів (шестивалентна сірка). Після вивантаження у тару впродовж однієї години відходи перетворюються у тверду масу і можуть використовуватись на полігоні твердих побутових відходів (ТПВ) як ізолюючий матеріал (без обмежень) відповідно до вимог нормативного документа ДСанПіН-2.2.7.029-99, К., 1999, або повинні вивозитись у кар’єри для рекультивування.

Параметри токсикометрії диметилсульфоксиду та розрахунок його ОБРВ в атмосферному повітрі. Проведено гострий дослід на трьох видах лабораторних тварин: білих щурах, мишах (роздільно самці і самиці) і мурчаках. Ми враховували той факт, що Філіппова З.Х. і співавт., 1979, працювали з хімічно чистим димексидом, а наш препарат був з домішками (диметилформамід 0,1 % диметилсульфон 0,1 %, органічні домішки 0,5 %) і сцецифічним запахом. Лабораторним тваринам, що були розділені на групи (по 10 в кожній) вводили ДМСО в дозі 10000 мг/кг. ЛД₅₀ оцінювали методом одної точки, після розрахунку залежності дози - ефект в пробіт - логарифмічній шкалі. Розрахунки проводили за рівнянням Штабського Б.М., яке в даному, конкретному випадку має вигляд: Р = 12,85lgD – b; де P – пробіт, D – доза (мг/кг), b – вільний член. Загибель білих щурів (самців) після введення дози 10000 мг/кг становить 80 %, що відповідає пробіту Р = 5,84 (Беленький М.Л., 1963), тоді 12,85 ´ lg10000 - b = 5,84, і відповідно b = 45,56. Отже для пробіту P = 5 (що відповідає дозі ЛД₅₀ ) маємо 5 = 12,85lgD - 45,56, звідси ЛД₅₀ для білих щурів становить - 8602,6 (7682,1 ... 9634,9) мг/кг. Аналогічно проведено розрахунок для білих щурів самиць. Загинуло 90 % тварин, що відповідає Р =  6,28, отже b = 45,12, а ЛД₅₀ = 7950,4 (7099,7 ... 8904.4) мг/кг; для білих мишей (самців): Р = 5,52, b = 45,88, а ЛД₅₀ = 9110,3 (8135,5 ... 10203.5) мг/кг; для білих мишей (самиць): Р = 6,28, b = 45,12, ЛД₅₀ = 7950,4 (7099,7 ... 8904,4) мг/кг; для мурчаків: Р = 5,52, b = 45,88, ЛД₅₀ = 9110,3 (8135.5 ... 10203,5) мг/кг. Визначена ЛД₅₀ методом одної точки, після розрахунку дози-ефект в пробіт - логарифмічній шкалі становить: 8602,6 мг/м³, що відповідає ІV класу - малотоксичні речовини. Отримані результати підтверджують, що ДМСО за величинами ЛД₅₀ при введенні рer os, належить до IV класу небезпеки - малотоксичні речовини. Приймаючи до уваги результати гострого досліду, коефіцієнт міжвидових розбіжностей (КМР) становить за співвідношенням: білі щурі самці / білі миші самці – 0,94; білі щурі самиці / білі миші самиці – 1,0; білі щурі самці / мурчаки (самці) - 0,94, в усіх випадках менше 3, тобто відмінності у варіабельності міжвидових розбіжностей не виражені. Клінічна картина гострого отруєння при введенні ДМСО рer os у білих щурів, білих мишей та мурчаків була однотипною і характеризувалась порушенням функцій холінергічних систем організму та супроводжувалась такими симптомами: короткочасне збудження після введення ДМСО, що змінювалось загальним пригніченням; в’ялість, порушення координації рухів, диспептичні явища, судоми, прогресуюче порушення дихання, синюшність шкіри та видимих слизівок, загибель при явищах асфіксії. Рання загибель тварин опосередковано вказує на відсутність кумулятивних властивостей ДМСО. Розрахунковий індекс кумуляції (І_к) дорівнює нулю, що за класифікацією кумулятивності речовин, ДМСО належить до групи речовин ІІ Б – слабка кумуляція. Середній час загибелі тварин (ефективний час) у гострому досліді при дії речовини в дозі, що дорівнює ЛД₅₀ становив для білих щурів самців 1,9 год, для білих щурів самиць 1,5 год, тобто £ 0,5 доби, що за класифікацією Штабського Б.М., 1999, характеризує слабкий ступінь кумулятивної дії. Результати впливу ДМСО на слизову оболонку ока двох кролів за однократного внесення 0,5 мл 99 % розчину в кон’юнктивальний мішок ока із бальною градацією за ступенем гіперемії, набубнявіння та кількості виділень свідчать, що на першу добу після внесення препарату спостерігалось почервоніння кон’юнктиви рогівки (3 бали); набубнявіння повік (2 бали); зволоження повік, з виділеннями (3 бали). Сумарна кількість становить 8 балів (<10), що характеризує препарат як речовину, яка викликає слабовиражені пошкодження. На 3-4 добу наступило відновлення кон’юнктиви та рогівки. Занурення на ²¤₃ довжини хвостів тварин у пробірки з нативним препаратом впродовж 4 год, дозволило зареєструвати шкірно-резорбтивну дію, доказом якої була виражена клінічна картина інтоксикації: млявість, порушення координації рухів, однак загибелі тварин не спостерігалось. Реєстрація реакції шкіри через 1 год і 16 год після одноразової 4 - годинної аплікації ДМСО в дозі 1600 і 8000 мг/кг дозволили виявити зміни на шкірі, що характеризувались появою помірно вираженої еритеми (рожево – червоний фон) – 1 бал, та набубнявінням шкіри (товщина шкірної складки 0,3 мм – 1 бал). Сумарний бал подразнення - 2. Таким чином, ДМСО можна вважати речовиною зі слабоподразнювальною дією – IV клас небезпеки. Слід відмітити, що ДМСО всмоктувався повністю і подальше спостереження за тваринами дозволило зареєструвати ще клінічні прояви інтоксикації: пригнічений стан, прискорене дихання, які свідчать про резорбцію речовини. Усі вищенаведені зрушення функцій змінювались на 2-3 добу. Подальші дослідження були проведені з метою встановлення порогу подразнювальної дії за умов одноразової аплікації на шкіру розчинів препарату. Таким чином, у прийнятих умовах експерименту мінімальне розведення речовини, що викликало подразнення шкіри,- 1:5- можна прийняти як порогове. Нанесення під ковпачок ДМСО в дозі 16000, 24000 мг/кг (12 щурам по 6 у групі ) не викликало загибелі, тобто ЛД₅₀ per cutanum розрахувати не вдалося. За результатами гострого досліду на трьох видах тварин при введенні ДМСО per os, були розраховані параметри токсикометрії за інгаляційного впливу, а саме ЛК₅₀ становить 35877 мг/м³ (32734…38323) - 3 клас небезпеки; поріг гострого інгаляційного впливу Lim _ac - 188,6 мг/м³, зона гострої дії Z _ac - 190,2 (більше 54) - 4 клас небезпеки. Встановлено розрахунковий орієнтовно безпечний рівень впливу ДМСО за параметрами токсичності в межах 0,1-0,8 мг/м³, за фізико-хімічними властивостями, а саме: за молекулярною масою становить 0,42 мг/м³, а за температурою кипіння при 760 мм. рт. ст. - 0,03 мг/м³. Приймаючи до уваги температуру кипіння ДМСО 189^о С, можна було б запропонувати ОБРВ в атмосферному повітрі - 0,03 мг/м³, але у реальних виробничих умовах  за яких температура у реакторі сягає + 55^о С, величина 0,03 мг/м³ має суто гіпотетичне значення і тому, орієнтуючись на найменші величини ОБРВ, запропоновано величину 0,1 мг/м³.