Определение малых концентраций мышьяка в выдыхаемом воздухе биологическим путем

Аннотация

В докладе д-ра Плещицера 1/Х1І 1931 года на Объединенной конференции химических секций Института профболезней им. Обуха и Центрального Института Охраны Труда о состоянии здоровья рабочих мышьякового цеха было подчеркнуто, что постановка исследований вы­дыхаемого воздуха на мышьяк через несколько часов по окончании ра­боты представляет большой интерес и что учитывая выдыхание мышьяка легкими, принимая во внимание громадную ее поверхность, можно было бы получить более полное представление о балансе поступления и выве­дения As у этих рабочих.

Полный текст

В докладе д-ра Плещицера 1/Х1І 1931 года на Объединенной конференции химических секций Института профболезней им. Обуха и Центрального Института Охраны Труда о состоянии здоровья рабочих мышьякового цеха было подчеркнуто, что постановка исследований вы­дыхаемого воздуха на мышьяк через несколько часов по окончании ра­боты представляет большой интерес и что учитывая выдыхание мышьяка легкими, принимая во внимание громадную ее поверхность, можно было бы получить более полное представление о балансе поступления и выве­дения As у этих рабочих. В выводах автора было указано, что очеред­ной тематикой динамического наблюдения следует считать выяснение вопроса о выделении мышьяка легкими. Имеются определенные указания на выде­ление As легкими лишь в отношении AsH3 (Гельман, Коelsch, Lehman) мышьяковистого теллурия (Гельман), люизита (As Cl3. CH :СН CI, Линдеман) и органических соединений (Salvarsan и др., Кешни)

В отношении других неорганических соединений мышьяка не имеет­ся точных указаний. Многие авторы, работающие в области профгигиены и профпатологии, ничего не говорят о выделении мышьяка и его неор­ганических солей легкими (Вигдорчик, Гельман, Löwy, К. В. Lehman, Legge, Kober, Meyer и Gottlieb, R. Kushny, Koelsch). Ряд других авторов указывает на выделение мышьяка лег­кими. Кравков приводит данные экспериментальных исследований на животных, произведенных Бурнашевым, говорящие о том, что глав­ными путями выведения мышьяка служат желудочно-кишечный канал и почки. Кроме Того, мышьяк в незначительных количествах выделяется кожей (в волосы молочными железами и легкими) в виде каких-то лету­чих соединений.

Zпggег указывает, что при приеме внутрь Dimethy 1-Natrium arseniat часть его выделяется легкими в виде летучего dimethyl-arsen— соединения. W. Lindeman отмечает, что доказательством выделения через легкие служит образование анатомических повреждений, прежде всего явственной эмфиземы и ателектаза вследствие впрыскивания под кожу некоторых боевых ядов, содержащих мышьяковые соединения.

Экспериментальные исследования, поставленные авторами в целях вы­яснения вопроса выделения As легкими дали противоречивые результаты. Biome nd al (1908 г.) сажал кролика, после получения 20 mg. Nat­rium cacodyllicum, под стеклянный колпак, из которого он просасывал ~ от 30 до 40 литров воздуха в минуту. Этот воздух обрабатывался по­следовательно щелочным раствором марганцовокислого калия, раствором азотнокислого серебра, содержащего примеси азотной кислоты и раство­ром сулемы. Через 12 часов автор обнаружил мышьяк в растворе пер­манганата. В другом опыте, где кролику было введено 8 mg. As2O3, мышьяк не обнаруживался в вышеуказанных растворах. I. и Е. Keeser (1925 г.) указывают на работы, произведенные в Фармакологическом институте Берлинского ун-та д-ром Sріnnеr’ом, изучавшего выделе­ние мышьяка легкими у экспериментальных животных. Последние, по­лучившие мышьяк, в течение ряда дней выдерживались под стеклянным колпаком, из которого воздух просасывался через сулемовый раствор. Spinner’y не удалось ни разу обнаружить мышьяк в растворе. На основании этих работ I. и Е. Keeser приходят к выводу, что мышьяк не выделяется легкими.

Невыясненность этого вопроса в целом, противоречивые результаты, полученные экспериментальными исследованиями, актуальность этого во­проса для профпатологии и профгигиены поставили перед нами задачу организации ряда исследований в этом направлении.

Учитывая то обстоятельство, что при приеме мышьяка в лечебных целях его выделение должно происходить в минимальных количествах, не могущих быть обнаруженными химическим путем, мы поставили опы­ты определения мышьяка в выдыхаемом воздухе биологическим методом, находившем себе применение раньше и зарекомендовавшем себя для обна­ружения минимальных количеств As.

Обнаружение As в воздухе состоит из двух моментов: 1) поглоще­ние летучих соединений и их перевод в нелетучие соединения и 2) оп­ределение As в поглотителе. Поглощение летучих As-соединений обыч­но производится просасыванием воздуха через различные окисляющие жидкости: бромную воду, марганцево-кислый калий, гипохлорит, бромно- ватисто-кислый калий, йодистый водород и т. д., в которых летучие сое­динения As, напр., AsH3, окисляются до As203. Определение As в по­глотителе производится колориметрическим (Марш-Либих), нефеломет­рическим и объемным методами.

В нашей работе для поглощения летучих As-соединений исследу­емый воздух просасывался через трубку Лунге с бромной водой не способу Rackleben’a и Lockernаn’a. Вг—вода полностью абсорби­рует и окисляет мышьяковистый водород (AsH3) в мышьяковистый ан­гидрид (As2 О3) при пропускании через трубку Лунге 1 литра воздуха за 20 минут (Гроздовский). Бромная вода после просасывания воз­духа насыщается аммиаком для удаления свободного брома, выпарива­нием концентрируется и подвергается исследованию на присутствие As.

Обнаружение As нами производилось биологическим методом Gоsіо. Плесневый грибок Pénicillium brevicaule при росте на субстратах с нич­тожными следами мышьяка образует летучее органическое соединение As, диэтиларсин ( (С2 Н5)2Н As), легко определяемое по чесночному за­паху. Способ Gosio является наиболее чувствительным из всех методов открытия минимальных количеств As и во много раз превосходит хими­ческий метод Марша (Омелянский).

В качестве подопытного животного для нашей работы был взят кролик. Подготовка- его состояла в подкожных инъекциях 0,1% Sol. N. аrsеnісісі в повы­шающихся количествах с 0,2 до 2,0 в течение 10 дней, а затем в ежедневных инъекциях того же раствора в размере 2,0. Исследование выдыхаемого воздуха на присутствие As у этого кролика производилось 3 раза: 1) через 5 дней инъецированные Sol. N. аrsеnісісі в количестве 2,0, 2) через 15 дней и 3) через 25 дней. Для отбора выдыхаемого воздуха кролик помещался в камеру с двумя отверстиями. Через одно отверстие (диам. 0,5 см.) воздух из камеры водоструй­ным насосом просасывался через трубку Лунге с бромной водой, через другое (диам. 2,5 см.) в камеру входит свежий воздух. Количество бромной воды в труб­ке Лунге равнялось—100—120 см3. Просасывание производилось со скоростью 5—10 литров в час и продолжалось в 1 опыте—5 часов, во II и III по 15 час. По окончании просасывания воздуха бромная вода в химическом стакане насы­щалась аммиаком и выпаривалась на водяной бане до объема 5—10 ст3. Полу­ченная жидкость вносилась в количестве 2—3 куб. см. в пробирки с культурами Реп. brevicaule на картофеле, которые закрывались сверх ватной пробки резино­выми колпачками. По развитию чесночного запаха, т. е. образованию в культурах диэтиларсина делалось заключение о присутствии мышьяка в добавленной к куль­турам сконцентрированной из бромной воды жидкости и, следовательно, присут­ствии его в выдыхаемом воздухе.

Опыты:                                                Результаты:

1  Слабый, едва ощутимый чесночный запах на 5 — 6 день.

2  Слабый, но хорошо различимый чесночный запах на 3-й день.

Таким образом, результаты трех опытов по определению As в воз­духе, выдыхаемом кроликом, получавшем подкожные инъекции мышьяка положительны. Для определения As в выдыхаемом воздухе у людей по­лучающих инъекции лечебных доз 1% S. N. аrsеnісісі воздух отбирался .в мешки Дугласа, а затем пропускался, как и в опытах е кроликами, через бромную воду.

Исследование выдыхаемого воздуха у людей производилось 4 раза.

Взято воздуха: 1 опыт—100 литров, II—250, III—500, IV—около 1000 литров.

Обработка бромной воды после просасывания через нее в трубке Лунге воздуха производилась аналогично опытам с кроликом. Сконцентрированная жид­кость вносилась в пробирки с культурами Р. bгеѵ. на картофеле в количестве —3 сm3 и пробирки закрывались резиновыми колпачками.

Опыты:                                                       Результаты:

• Слабый едва ощутимый чесночный запах на 3-й день.
• Слабый чесночный запах на 3-й день.
• Чесночный запах на 3-й день.

Обнаружив таким образом мышьяк в выдыхаемом воздухе, веред нами встал вопрос, каков механизм выделения мышьяка в летучем со­стоянии из легких. Этот вопрос совершенно не разработан. Имеются лишь немногие литературные источники, дающие некоторые косвенные указания в этом направлении.

Вводя мышьяк в виде 1% Na2HAsO4 мы уже в растворе имеем диссоциацию

Na2 HAs 04 :                          2 Na + HAs О4

Попадая в кровь, мышьяк, по мнению Р. Кёшни, очень быстро исчезает и захватывается тканями, в которых он образует прочные сое­динения с нуклеинами“. В последних, благодаря большому химическому сродству элементов фосфора и мышьяка (которые, как известно, нахо­дятся в одной группе, 5-й, Менделеевской системы) возможно замещение фосфора и мышьяка. Аналогичное замещение можно считать возможным в фосфатидах (имеющих большое распространение в организме) и в уг­леводном обмене в тканях при синтезе и ресинтезе гексозофосфорных соединений, из которых могут образовываться разнообразные летучие As—соединения (метил-и этиларсины и др.). Об образовании органи­ческих соединений мышьяка в виде лабильного gexosenarsenatsäuresterung и выпадении фосфорной кислоты в неорганическом состоянии, о- переходе прибавленного неорганического мышка в органическое соеди­нение сообщают Браунштейн и Левитов.

Параллельно с летучими органическими соединениями следует до­пустить возможность образования неорганических летучих соединений. В отношении образования AsH3 имеется возражение Кёшни, считаю­щего, что нет никаких оснований для предположения, что мышьякови­стые соли образуют некоторые количества AsH3 в организме“.

Невыясненность этого вопроса выдвигает необходимость организа­ции исследований в направлении выяснения механизма образования ле­тучих соединений мышьяка в организме и их выделения легкими.

Выводы. 1) На основании полученных нами результатов экспери­ментальных исследований следует считать доказанным наличие выделе­ния мышьяка легкими в виде летучих соединений.

• Выведение мышьяка легкими имеет не меньшее значение, чем выведение его кишечником, почками и кожей, принимая во внимание громадную легочную поверхность.
• Наличие выведения As легкими имеет большое профпатологиче­ское значение, позволяющее делать вывод, что наряду с поступлением мышьяка в производственной обстановке, имеющее место путем вдыхания, проглатывания, через раневые поверхности кожи и слизистых оболочек, организм располагает могучими орудиями выведения As: легкими, кишеч­ником, почками и кожей, что обуславливает сбалансирование его в оп­ределенных пределах, не вызывая токсического действия.
• Учитывая, что мышьяк в виде примеси встречается довольно часто в различного рода хемикалиях, в руде, в промежуточных продук­тах обработки металлов, откуда он может попасть в воздух, определение минимальных количеств As в воздухе имеет большое профгигиеническое значение.
• Биологический метод Gоsiо, примененный нами для определе­ния As в воздухе, выдыхаемом легкими, следует рекомендовать также для профгигиенических исследований. Следует всегда помнить, что при наличии очень малых количеств As—после посева Pénicillium brevic. мо­жет пройти от 3 до 5 дней, а иногда и больше, пока разовьется чес­ночный запах, характерный для летучих арсинов.