|
ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ В БЫТУ УДК 615 28 ТОКСИКОЛОГО-ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА СИНТЕТИЧНИХ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН (огляд літератури) І.В.Мудрий, д.м.н. Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя МОЗ України, Київ В нашій країні існує державний санітарний нагляд за розробкою синтетичних поверхнево-активних речовин (ПАР) та їх впровадженням у виробництво і різні галузі народного господарства. Необхідно, щоб ПАР відповідали ряду токсиколого-гігієнічних вимог. В малих дозах і концентраціях вони не повинні виявляти токсичної, сенсибілізуючої, мутагенної, ембріотоксичної, тератогенної, гонадотоксичної та канцерогенної дії на організм. ПАР в залежності від структури гідрофільної частини молекули, їх здатності до дисоціації в водних розчинах, а також від типу іонів, розподіляються на 4 класи: аніонні, катіонні, амфотерні (амфолітні) та неіоногенні [1]. Аніонні ПАР в розчинах утворюють негативно заряджені органічні частинки (аніони), катіонні — позитивно заряджені (катіони). Амфотерні ПАР в кислому середовищі виявляють катіонні властивості, а в лужному аніонні. Неіоногенні ПАР в воді не утворюють іонів. Розчинність їх зумовлена функціональними групами, що мають схожість з водою, утворенням водневого зв'язку між молекулами і кисневими атомами, що входять в поліетиленгліколевий радикал неіоногенних ПАР. Гостра токсичність ПАР При пероральному надходженні аніонних ПАР в організм білих щурів їх середньосмертельні дози (ЛД50) встановлені на рівні 1400-4000 мг/кг маси тіла тварин. При одноразовому нанесенні аніонних речовин на неушкоджену шкіру білих щурів ЛД50 відповідає 2300-14000 мг/кг. При цьому спостерігається гіперемія шкіри, ерозії, в окремих випадках — утворення виразок, які зникають на 6-8 день спостережень. Тварини гинуть в основному на 2-4 добу від початку гострого досліду [3, 4, 17, 21]. Розраховані шкірянооральні коефіцієнти показали, що швидкість проходження ПАР через шкіру зменшується в ряду: сульфонол хлорний —> первинний амоній алкілсульфат —> алкілсульфонат Б —> вторинний алкілсульфонат натрія [4]. Серед аніонних ПАР більша токсичність спостерігається у сполук, які мають ароматичне кільце, в порівнянні з речовинами, в яких гідрофобна частина молекули представлена жирними радикалами. Доведено, що алкілсульфати є сильнішими гемолітичними агентами, ніж четвертні амонійні солі. Гемоліз, який викликають ПАР, затримується в присутності холестерину, фосфоліпідів, сироватки або плазми [4, 17]. При інгаляційній одноразовій 4-годинній затравці аерозолями ПАР (сульфонол) білих щурів спостерігається пригнічений стан, прискорене дихання, виділення з верхніх дихальних шляхів. Середньолетельна концентрація (ЛК50) при цьому була на рівні 1033±155 мг/м3 [19]. ЛК50 вогнегасячого порошку "Пірант — А" на основі ПАР дорівнює 2480±256 мг/м3, зона гострої дії відповідала 18,7 мг/м3 [19]. Неіоногенні ПАР володіють меншою токсичністю, ніж аніонні. Величини ЛД50 при пероральному та перкутанному надходженні в організм білих щурів складають відповідно 2250-20000 мг/кг та 7000-30000 мг/кг [3, 17, 18]. По даним [17], найнижчу токсичність має сінтамід — 5. Можливо це пояснюється присутністю в його структурі складно-ефірного зв'язку у відмінності від більш токсичних ПАР, побудованих по типу простих ефірів. При вивченні неіоногенних ПАР групи неонолів АФ 4-9 та АФ 9-25 встановлено, що АФ 6-9, 8, 10, 12, 14 відносяться до 3 класу помірно-небезпечних речовин. Зі збільшенням ступеню оксіетилювання з 4 до 12 молекул їх токсична дія підвищується. Але, починаючи з неонола 9-14, токсичні властивості зменшуються. Неонол АФ 9-25 практично нетоксичний [29]. ЛД50 катіонних ПАР алкамона ДС при пероральному надходженні в організм для щурів складає 370 мг/кг, для мишей — 300 мг/кг, етамона ДС — відповідно 4425 мг/кг та 3500 мг/кг. Клінічний перебіг отруєння характеризується ураженням нервової системи та травного каналу. При проникненні через непошкоджену шкіру ЛД50 для алкамона ДС складає 2940 мг/кг, для алкілтриметіламонія хлорида — 1300 мг/кг [14]. Середньосмертельні дози деяких ПАР подані в таблиці. Для токсиколого-гігієнічної характеристики ПАР важливе значення має вивчення їх кумулятивних властивостей. По даним літератури [3, 17], більшість аніонних ПАР (натрія алкілбензолсульфонат, сульфонол НП-1, алкілсульфати та ін.) не володіють кумулятивними властивостями. У деяких неіонних ПАР (сінтанол ДС-10, альфапол — 8) кумулятивні властивості більші, ніж аніонних. Для сінтаміда — 5 показник кумуляції не встановлений, але на основі вірогідних змін по ряду тестів припускають, що він здатний накопичуватись в організмі [18]. Неіоногенні ПАР на основі первинних жирних спиртів фракції С16-С18 з різним рівнем оксіетилювання володіють помірними кумулятивними властивостями. Катіонний ПАР алкамон ДС виявляє більш виражені кумулятивні властивості, коефіцієнт кумуляції відповідає 1.93 [28]. Кумулятивний ефект алкілтриметіламонія хлорида та алкамона ДС при перкутанних аплікаціях виявляється в дозі 1/5 ЛД50 [14]. Біологічна дія ПАР в умовах тривалого надходження в організм тварин В умовах довготривалого нанесення на шкіру миючих засобів на основі аніонних ПАР морських свинок подразнюючої дії не виявлено [10]. Ряд авторів [20, 51] при перкутанних аплікаціях тваринам водних розчинів білкового гідролізату, сульфополу та сульфоуреїду негативного впливу на шкіру не встановили. Проте більшість дослідників вважає, що ПАР володіють подразнюючою дією на шкіру [3, 4, 14, 17, 21]. Максимальні подразнюючі властивості були виявлені у мила та ПАР, які мали алкільний ланцюг С12. Доведена залежність шкірно-подразнюючої дії ПАР від хімічної будови та технології їх виробництва [29]. Подразнюючий вплив алкілсульфатів на шкіру тварин збільшується зі зменшенням молекулярної маси ПАР [4]. Пояснити залежність подразнюючої дії ПАР від їх хімічної структури не завжди є можливим, тому що пошкоджуючий вплив на шкіру залежить також від виробничих, технологічних процесів, якості сировини [3]. Аплікації ряду ПАР трьох основних класів на шкіру морських свинок викликає розвиток дерматиту [3, 26]. Це найбільше відноситься до катіонних речовин. Вони знижують збудливість рецепторів, що проявляється в збільшенні сенсорної хронаксії, проникності капілярів, функціональних зрушеннях в вегетативній нервовій системі та змінах рН шкіри в лужне середовище [14]. Катіонні речовини — алкілтриметіламонію хлорид та алкамон ДС в 3-5 % водних концентраціях при одноразових і довготривалих аплікаціях на шкіру морських свинок викликають різко виражені дерматити, зміни в поведінці тварин. Для алкілтриметіламонія хлорида пороговою концентрацією за подразнюючим дії є 2 % водний розчин. В підгострому досліді після нанесення на шкіру тварин катіонних ПАР в дозі 5 мг/кг спостерігається слабке подразнення шкіри, в дозі 53 мг/кг — розвиток контактного дерматиту [14]. Аніонні ПАР за перебігом дерматиту, а також по тривалості відновного періоду займають проміжне становище. Аплікації аніонних ПАР викликають незначні зміни хронаксії, реобази, проникності капілярів та рН шкіри. При дії триетаноламінових і натрієвих солей на шкіру тварин збільшується вміст натрія, калія та кальція в місцях запалення [32]. В більшості випадків 2 % водні розчини аніонних ПАР не володіють подразливою дією на шкіру [4, 34]. Неіоногенні ПАР подразнюють шкіру тварин в концентраціях вище 10 % [7]. Для оксіетильованих спиртів, алкілфенолів встановлена пряма залежність підвищення порогових концентрацій від збільшення кількості молекул оксіду етилена [22]. При зануренні в 2 % водний розчин суміші алкілбензолсульфоната та лаурілсульфоната активність ферментів шкіри знижується [35]. Існує думка [3], що рівень знежирення шкіри є однією із основних причин виникнення дерматитів у людей з підвищеною чутливістю шкіри до хімічних речовин. В умовах широкого застосування ПАР не виключене випадкове їх попадання на рогівку ока. Встановлено, що подразнююча дія на рогівку ока кроля знижується в послідовності: катіонні —> аніонні —> амфотерні —> неіоногенні [30]. Пероральне надходження аніонних ПАР в організм тварини може викликати зміни біоелектричної активності шлунку, злущення епітелію в стравоході, набряки в підслизовому шарі та вогнищеві виразки в шлунку, діарею [36]. ПАР прискорюють всмоктування іонів натрію з кишечника. Алкілбензолсульфонат натрія та лаурілсульфат впливають на наднирники, знижуючи при цьому вміст аскорбінової кислоти в організмі [34]. Дослідники [36] використали метод кишечної рециркуляції in situ для визначення впливу твіну-80, тритону-100, додецілсульфату натрія та цетілтриметіламонію броміда на всмоктування n-ацетамінобензойної кислоти. ПАР підсилюють її всмоктування в послідовності тритон-100 —> додецілсульфат натрія —> цетілтриметіламонія бромід —> твін-80. Катіонні, аніонні та неіоногенні ПАР при дії на поверхню серозної оболонки товстої кишки суттєво зменшують кількість клітин в сплетінні симпатичного нерва. Високі концентрації катіонних та неіоногенних ПАР викликають у щурів деструкцію гладких м'язів, перфорацію кишок і смерть тварин [31]. Аніонні ПАР можуть діяти подібно антидіуретичним гормонам, збільшуючи транспорт води стінкою сечового міхура (глюконат натрію на 125 %, додецілсульфат натрію на 275 %, сапонін на 144 %). Припускають, що ПАР впливають на активність гіалуронідази, сприяючи при цьому більш швидкому руху води по осмотичному градієнту [4]. Ряд авторів [3, 4, 7, 13, 29] вивчав в хронічних експериментах при перкутанних аплікаціях біологічну дію аніонних ПАР (первинного алкілсульфата натрію, сульфонолу, волгонату). Досліджувались слідуючі дози: волгонату — 10, 20, 100 мг/кг, сульфонолу — 200, 500, 1000 мг/кг, первинного алкілсульфату натрія — 200, 500 мг/кг. Після 5-6 аплікацій волгоната спостерігалось вогнищеве облисіння на всій поверхні шкіри з подальшою появою лущення. Через 1,5-2 міс подразнююча дія поступово зменшувалась і через 3 міс і до кінця досліду змін на шкірі не спостерігалось, відновився волосяний покров. Волгонат в дозі 1 мг/кг протягом всього періоду хронічного досліду не викликав змін на шкірі. Під впливом цього ПАР в дозах 10,20, 100 мг/кг відмічалoсь збільшення кількості лейкоцитів. Після аплікацій волгоната в дозах 20 та 100 мг/кг вміст холестерину та загального білку в сироватці крові збільшувався протягом 6 міс і знижувався при дозі 10 мг/кг. При перкутанних аплікаціях морським свинкам сульфонолу в зазначених вище дозах активність холінестерази в крові збільшувалась через 1 міс. Цей ефект спостерігався протягом 3 місяців експеримента, після чого активність ферменту знижувалась. Аналогічні зміни відбувалися також при аплікаціях водних розчинів алкілсульфату натрія в дозах 200 та 500 мг/кг. При вивченні токсичності неіоногенних ПАР (сінтанола ДС-10, альфапола — 8, проксанола — 186, проксаміна — 385, сінтаміда — 5) які надходили довготривалий час в організм тварин з водою, встановлено, що найбільш токсичним є альфапол — 8, найменше — сінтамід — 5 [20]. Катіонні ПАР більш токсичні, ніж аніонні. Вони порушують передачу збудження з нерва на скелетний м'яз. Деякі похідні первинних, вторинних, третинних амінів являють собою отруту, що діє на центральну нервову систему [3]. Доведено, що алкілбромдиметілхлорид (АБДМ — хлорид) в дозі 2 мг/кг токсичний для білих щурів [3]. Катіонні ПАР (алкілтриметіламонія хлорид, алкамон ДС)при аплікаціях в концентрації 0,25 % мають властивісті курареподібної отрути, паралізуючи при цьому нервово-м'язову передачу та знижуючи активність холінестерази і внутрішньоклітинних окислювальних ферментів [14]. Існує думка, що синтетичні ПАР можуть проникати через непошкоджену шкіру в організм як в гострих, так і в довготривалих експериментах. Встановлено, що надходження ПАР перкутанним шляхом не перевищує 1,5 % дози, що нанесена на шкіру [3, 8, 33]. Доведено, що незалежно від шляху надходження в організм накопичення ПАР відбувається в основному в печінці, дещо менше в нирках, кишечнику і ще менше в крові. З організму близько 50 % ПАР виводяться через 72 години. Розпад ПАР в організмі може проходити з утворенням 15-20 метаболітів. Продукти біотрансформації поверхнево-активних речовин виводяться з організму в основному з фекаліями (52-84 %) та сечею (6-29 %) [33]. Затримуючись в організмі, аніонні та іоногені ПАР накопичуються в печінці, головному мозку, сироватці крові. Доведено, що сульфонол підвищує рівень ендогенних ПАР в органах та системах. Неіоногенний ПАР сінтамід — 5 при перкутанному та пероральному надходженні знижує концентрацію ендогенних аніонних ПАР в сироватці крові та печінці [5]. Неіоногенні сполуки в незначних концентраціях здатні нормалізувати синтез ендогенних ПАР при виникненні їх дефіциту в шлунково-кишковому тракті або в органах дихання. Багатьма авторами [3, 4, 14, 17, 19, 26] доведено, що незалежно від шляхів надходження ПАР в організм вони можуть впливати на обмінні процеси, зокрема ліпідний, білковий та вуглеводний. Гіперхолестеринемія є показником негативного впливу ПАР та миючих засобів на їх основі на організм [5, 14, 17, 19]. При дії ПАР в концентрації 100-1000 мг/л підсилюється синтез ліпідів в печінці і збільшуються їх відкладення на стінках аорти [19]. ПАР також змінюють величину постсинаптичних потенціалів [2]. ПАР можуть впливати на серцево-судинну систему, знижувати активність підшлункової залози та фільтруючу активність нирок, змінювати параметри електролітного балансу сечі [11], активність ряду ферментів крові (каталази, пероксидази, холінестерази, аланінамінотрансферази тощо), впливають на вміст в сироватці крові сульфгідрільних груп [4, 9, 17, 19, 26]. Деякі дослідники [3, 4, 14, 17, 19, 28] в хронічних дослідах визначили порогові дози ПАР по токсичному ефекту. При перкутанних аплікаціях для аніонних речовин вони складають 10-20 мг/кг, неіоногенних — 20-40 мг/кг, катіонних — 1 мг/кг. При пероральному надходженні аніонних ПАР в організм тварин їх порогові дози дорівнюють 10-15 мг/кг, неіоногенних (сінтамід-5) — 5 мг/кг, катіонних — нижче 1 мг/кг. Порогові концентрації пилу сипучих миючих засобів в повітрі складає 17 мг/м3 [11]. Порогова концентрація сульфонолу по рефлекторній дії визначена на рівні 0,014 мг/м3. Алергенна дія ПАР В ряді праць [4, 6, 9, 14, 17, 19, 27] підтверджена здатність ПАР викликати алергічні реакції у тварин. Вони найбільше виражені у катіонних речовин, найменше — у неіоногенних, аніонні ПАР займають проміжне становище. Поріг алергенної дії аніонних (первинний та вторинний алкілсульфати натрію, алкілсульфонат, алкілбензолсульфонат, сульфонол НП-3) та неіоногенних ПАР (сінтамід-5, сінтанол ДС-10) знаходиться в межах 10-20 мг/кг. Пил сипучих синтетичних миючих засобів (СМЗ) на основі аніонних ПАР (10 мг/м3) викликає у щурів дисбаланс функціонування клітин імунокомпетентної системи. Визначено порогову концентрацію (25 мг/м3) сипучих СМЗ на морських свинках по сенсибілізуючому ефекту. Інгаляційна дія їх в концентрації 50 мг/м3 веде до пригнічення неспецифічних факторів імунітету [11]. Віддалені наслідки дії ПАР на організм тварин Доведено, що сульфонол виявляє слабкий тератогенний ефект в дозі 40 мг/кг, сінтанол ДС-10 в дозі 100 мг/кг. Первинний алкілсульфат натрію, сульфонол, сінтамід-5, сінтанол ДС-10 при перкутанних аплікаціях в концентрації 0,4 % не впливають на цитологічну цілісність хромосомного апарату морських свинок [3,4]. Виявлена мутагенна активність в катіонних ПАР в дозах 10-50 мг/кг. Пероральне надходження в організм тварин аніонного ПАР олефінсульфонату в концентрації 5 мг/л викликає збільшення загальної та предімплантаційної летальності [16]. Катіонний ПАР — АБДМ-хлорід в дозі 2 мг/кг виявляє слабку мутагенну дію. Експериментальними дослідженнями доведено, що неоноли АФ 9-6 та АФ 9-12 в дозах 580 і 340 мг/кг відповідно при пероральному надходженні в організм не володіють гонадотоксичною, ембріотоксичною і тератогенною дією. Проте вони можуть негативно впливати на функціональний стан сперматозоїдів [14]. Деякі аніонні та неіоногенні ПАР можуть підсилювати канцерогенний ефект речовин. Попередня обробка шкіри тварин канцерогенною речовиною, а потім повторні нанесення на неї емульсії твінів, спанів, тритону-100 стимулює утворення пухлин [4]. При нанесенні первинного алкілсульфату натрію на шкіру в ній відмічаються атрофічні прояви, сульфонол викликає в дермі запальні процеси в поєднанні з гіперплазією епітелія [2]. Деякими авторами [3, 4, 17] виявлена також ембріотоксична активність ПАР. Сипучі СМЗ на основі аніонних ПАР при інгаляційній дії в концентрації 24 мг/м3 не володіють гонадотоксичними та мутагенними властивостями [23]. Вплив ПАР на біологічну активність хімічних речовин В останні десятиріччя збільшилась кількість досліджень по вивченню комплексної та комбінованої дії ПАР з іншими хімічними речовинами на організм. При комбінованій перкутанній дії аніонного сульфонолу і неіоногенного сінтаміду-5 виявляється антагонізм, тобто зниження токсичності в порівнянні з їх роздільним надходженням в організм [19]. Присутність аніонних ПАР в питній воді підсилює пошкоджуючу дію свинцю та нітратів на печінку,нирки та шлунково-кишковий тракт. При комбінованій дії ПАР з більш токсичними речовинами (анілін, тетраетіл-свинець, хлорофос) можлива не тільки сумація їх ефектів, але і потенціювання [17]. Сумісна дія ПАР з антибіотиками підсилює бактеріцидні властивості останніх щодо грамнегативних мікроорганізмів [25]. Встановлено, що неіоногенні ПАР, являючись малотоксичними речовинам, підвищують токсичність індиферентної речовини сульфату натрію [15]. ПАР можуть сприяти накопиченню пестицидів сімазіна та трихлорацету натрію в водоростях та рибі [4]. Доведена також можливість підсилення антимікробної, токсичної дії комбінації ПАР з капролактамом [26]. Таким чином, ПАР мають невисоку токсичність і згідно ГОСТ 12.1.007-76 відносяться в основному до 3 та 4 класу небезпечності, крім катіонних речовин, які відносяться до 2 класу небезпечності. ПАР здатні порушувати обмінні процеси в організмі. Визначені органи (печінка, шлунково-кишковий тракт, нервова система, нирки), які найбільш піддаються дії ПАР. ПАР володіють сенсибілізуючими властивостями і можуть викликати в організмі розвиток складного комплексу імунних реакцій. Окремі їх представники мають ембріотоксичні та тератогенні властивості в дозах, які значно вищі від токсичних. Література |