О правомерности и условиях применения реагентов второго класса опасности в водоподготовке (на примере производных оксиэтилидендифосфоновой кислоты)

26

ЗНиСО ноябрь №11

О ПРАВОМЕРНОСТИ И УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ РЕАГЕНТОВ ВТОРОГО КЛАССА ОПАСНОСТИ В ВОДОПОДГОТОВКЕ

З.И. Жолдакова, О.О. Синицына

ON THE LEGITIMACY AND APPLICATION CONDITIONS OF SECOND HAZARD CLASS REAGENTS IN WATER TREATMENT (ILLUSTRATED ON THE DERIVATIVES OF HYDROXYETHYLIDENE

DIPHOSPHONIC ACID)

Z.I. Zholdakova, O.O. Sinitsyna

ФГБУ «Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина»

Дано научное обоснование к введению единой ПДК и изменению класса опасности оксиэтили-дендифосфоновой кислоты и ее производных, широко применяемых для борьбы с солеотложени-ем в системах горячего водоснабжения. Предложены условия применения реагентов 2 класса опасности в питьевом водоснабжении и открытых системах горячего водоснабжения при соблюдении ограничения: рабочие дозы не должны превышать ПДК в воде.

Ключевые слова: производные оксиэтилидендифосфоновой кислоты, реагенты для водоподготовки, открытые системы горячего водоснабжения.

The article presents the scientific substantiation for the introduction of a unified MAC and for the change of the hazard class of hydroxyethylidene diphosphonic acid and its derivatives, which are widely used to control scaling in hot water systems. The application conditions of second hazard class reagents in drinking water supply and open hot water systems are proposed — applied doses should not exceed the MACs in water.

Keywords: derivatives of hydroxyethylidene diphosphonic acid, reagents for water treatment, open hot water systems.

Согласно «Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно -эпидемиологическому надзору (контролю)» (гл. II, раздел 3), утвержденным Решением Комиссии Таможенного союза ЕвразЭС от 28 мая 2010 г. № 299 «О применении санитарных мер в Таможенном союзе», и СанПиН

2.1.4.2652—10 в качестве реагентов в водоснабжении разрешается применять только соединения 3—4 классов опасности (за исключением средств дезинфекции воды) [2]. Допускается применение реагентов 2 класса опасности в закрытых системах теплоснабжения, а также оборотного водоснабжения в технологически необходимых концентра-

Ш №11 (Ш

27

циях при соблюдении гигиенического норматива (ПДК) реагентов в этих водах в случае их сброса в водные объекты.

В системах горячего водоснабжения наибольшее распространение получили различные про-^¡Е изводные оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФК). Безопасные уровни содержания в воде ОЭДФК и шести ее производных были обоснова-^ ны Красовским Г.Н., Дергачевой Т.С и др. более 20 лет назад. Несмотря на различия в величинах -чт ПДК, все они были отнесены к 3 классу опасно-^ сти. После изменения в 2007 г. класса опасности £2 ОЭДФК и ее производных стали поступать запросы от санитарной службы о возможности применения данных реагентов в открытых системах горячего водоснабжения [3].

В связи с этим, цель настоящей публикации — обоснование правомерности изменения класса опасности ОЭДФК и ее производных и обсуждение условий их применения на практике.

Необходимость новых исследований ОЭДФК и ее производных была обусловлена новыми данными о характере влияния комплексонатов на кальциевый обмен в зависимости от возраста [4]. Такие особенности не были учтены при обосновании нормативов ОЭДФК и ее производных в воде и гигиенических рекомендаций к их использованию.

Хелатообразующая способность ОЭДФК легко связывать кальций, а так же современные данные литературы о влиянии фосфонатов на электролитный обмен позволили предположить о возможном развитии рахита у животных юве-нильного возраста при внутрижелудочном поступлении. В связи с этим в условиях подострого эксперимента изучалось влияние ОЭДФК в дозах 4, 0,4 и 0,04 мг/кг на формирование костного скелета и минеральный обмен у крыс-отъемышей. Продолжительность эксперимента определялась временем достижения полового созревания животных и составила 15 суток. Воздействие ОЭДФК в дозе 4 мг/кг в течение 10 суток вызывало снижение активности щелочной фосфатазы в сыворотке крови животных (р <0,01), что может рассматриваться как проявление гипопарати-реоза, приводящего к уменьшению реабсорбции кальция в канальцах почек и увеличению его экскреции с мочой. Подтверждением может служить достоверное снижение кальция в крови детенышей той же группы на 15 сутки.

Увеличение концентрации кальция в крови на 10 сутки при поступлении реагента в максимальной дозе и ее снижение при меньших уровнях воздействия согласуется с данными ряда авторов об изменении характера фармакологического действия фосфонатов при уменьшении дозы: за стимуляцией остеомаляции следует стимуляция остеосинтеза [5]. Поэтому наблюдавшееся достоверное снижение содержания кальция в крови может быть обусловлено не только усилением его выведения с мочой, но и активизацией процессов остеосинтеза. Хотя стимуляция процессов костеобразования является фармакологическим эффектом фосфонатов, их воздействие на детский организм может привести к ускорению замеще-

ния хрящевой ткани на костную и замедлить рост. Поэтому с гигиенических позиций такое явление не может рассматриваться как допустимое.

Таким образом, особенность биологического действия ОЭДФК на организм животных юве-нильного возраста заключалась в нарушении минерального баланса, обусловленном дисфункцией паращитовидной железы.

У половозрелых крыс проявились те же изменения показателей минерального обмена (индукция щелочной фосфатазы в сыворотке крови, уменьшение содержания кальция в крови и увеличение его выведения с мочой, снижение произведения количества кальция на количество неорганического фосфора в крови на 10 и 30 сутки) при поступлении ОЭДФК в дозах 4 и 0,4 мг/кг в хроническом эксперименте.

Поскольку паращитовидная железа ответственна за регуляцию минерального обмена, в конце эксперимента проводилась оценка ее структурно-функционального состояния. Исследования позволили выделить два процесса при хронической интоксикации ОЭДФК. I процесс — повреждение ткани в виде увеличения альтерации паратироцитов и тенденция к увеличению темных главных клеток, а также фибрози-рование трабекул и гемодинамические изменения, что может привести к уменьшению секреции паратирина, регулирующего уровень кальция в крови; II (компенсаторный) процесс — увеличение числа «пустых» паратироцитов с гликогеном, а также тенденция к увеличению объема главных клеток. Морфофункциональный анализ также свидетельствовал о нарушении фильтрационной способности почек при дозе ОЭДФК 4 мг/кг.

Комплекс выявленных изменений свидетельствует о токсическом действии ОЭДФК при дозе 4 мг/кг на минеральный обмен теплокровных животных. Изменения содержания кальция в крови и моче при воздействии ОЭДФК в дозе 0,4 мг/кг, хотя и наблюдались однократно и не сопровождались нарушением других показателей минерального обмена, свидетельствуют о пороговом уровне воздействия и должны оцениваться как значимые.

Таким образом, ОЭДФК при поступлении в дозах 4 и 0,4 мг/кг, независимо от возраста животных, вызывает нарушение кальциевого обмена, обусловленное снижением секреторной функции паращитовидной железы. Максимальная недействующая доза ОЭДФК — 0,04 мг/кг.

Сопоставление максимальной недействующей концентрации (МНК) ОЭДФК по санитарно-токсикологическому показателю вредности (0,8 мг/л) и обоснованных пороговых концентраций в исследованиях по органолептическому (0,6 мг/л) и общесанитарному (1 мг/л) показателям вредности подтверждает установленную ранее величину ПДК — 0,6 мг/л (Дергачева Т.С.) [1]. Совпадение МНК и ПКорг. дает основание для изменения лимитирующего показателя вредности на санитарно-токсикологический, а класс опасности — на второй (см. табл.).

Как видно из данных таблицы, гигиенические и токсикометрические параметры производных

28

ЗНиСО НОЯбРЬ №11

Сопоставление гигиенических и токсикологических параметров производных ОЭДФК

Соединение Параметры токсичности

ПКорг, мг/л /л г/ 5 щ о « П DL50, мг/кг ПДхр, мг/кг Характер токсического действия МНД, мг/кг МНК, мг/л ПДК (ОДУ) (мг/л), лимитирующий признак вредности, класс опасности

ОЭДФК 0,6 (5,0*) (привкус) 1 2 800 (1900*) 0,4* Влияние на секреторную функцию паращитовиддной железы,электро-литный обмен, функцию почек 0,04* 0,8* 0,6 с.-т., 2

Меддьдиаммонийный комплекс ОЭДФК 0,6 (привкус) 1 2 000 0,4 Влияние на электролитный обмен, ЦНС, функцию печени 0,04 0,8 0,6 с.-т., 3

Цинковый комплекс ОЭДФК 5 (привкус) 5 9 000 (ПДэмбр.= 2,5) Влияние на электролитный обмен, функцию печени, эмбриотоксическое действие (МНДэмбр. = 0,25) 5 5 с.-т., 2

Натриевая соль цинкового комплекса ОЭДФК 6,0 (привкус) - 8 800 - - 0,25 5 5 с.-т., 3

1-Гидроксиэтилиден-ддифосфонат тринатрия - 0,3 - - - - - (0.3) общ., 3

Оксиэтилиденди-фосфонат триаммония - 0,5 - - - - - (0,5) общ., 3

Оксиэтилиденди-фосфонат калия - 0,3 - - - - - (0,3) общ., 4

* — данные собственных исследований, «—» — сведения отсутствуют

ОЭДФК и характер токсического действия принципиально не различаются. Учитывая, отсутствие дифференцированных методов определения производных ОЭДФК в воде, существующий метод на основе измерения суммарной концентрации фосфатов не позволяет дифференцировать лиганды и катионы. Также, исходя из принципа «единства норматива и метода его контроля», установлена единая ПДК для ОЭДФК и ее производных на уровне 0,6 мг/л (по ОЭДФК), лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический, класс опасности — 2 [5].

При определении безопасных условий применения ОЭДФК и ее производных в открытых системах горячего водоснабжения целесообразно учитывать соотношение между безопасными и рабочими концентрациями реагентов. Поскольку МНКтокс и ПКорг практически совпадают, несмотря на 2 класс опасности, допускается применение фосфонатов для борьбы с солеотложением в открытых системах горячего водоснабжения при отсутствии превышения величины ПДК (0,6 мг/л) в максимальной рабочей дозе реагентов. В закрытых системах горячего водоснабжения, а также в системах оборотного водоснабжения ОЭДФК и ее производные могут использоваться в технологически необходимых концентрациях с соблюдением ПДК реагентов в сбрасываемых водах. Такой

подход может быть применен и в отношении других реагентов 2 класса опасности, предлагаемых для водоподготовки. Если МНКтокс и ПКорг или ПКобщ различаются не более чем в 3 раза, то можно допустить применение этих реагентов в питьевом водоснабжении и открытых системах горячего водоснабжения при условии отсутствия в рабочих дозах превышения ПДК в воде.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дергачева Т.С. Обоснование предельно допустимой концентрации медьамминийного комплекса окси-этилидендифосфоновой кислоты в воде водоемов //Гигиена и санитария. 1981. № 3. С. 72.

2. СанПиН 2.1.4.2652—10 «Питьевая вода. Гигиенические требования безопасности материалов, реагентов, оборудования, используемых для водоочистки и водоподготовки. Контроль качества. Изменение 3 к СанПиН 2.1.4.1074—01». М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. 27 с.

3. ГН 2.1.5.2280—07 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-бытового и культурно-бытового водопользования. Дополнения и изменения 1 к ГН 2.1.5.1315—03». М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008. 11 с.

4. Риап^ЬагПЫр Р., Уашаёа У, Так^1 У, ОИуа К. Аи-

Ш №11 (Ш

29

toradiographic investigation of the effect of 1-hyd-roxyethylidene-1,1-bisphosphonate on matrix protein synthesis and secretion by secretory ameloblasts in rat incisors //Arch. Oral Biol. 2000. Vol. 45. № 6. P. 495—506.

5. Togari A., Arai M., Hironaka M. et al. Effect of HEBP (1-hydroxyethylidene-1, 1-bisphosphonate) on experimental osteoporosis induced by ovariectomy in rats //Jpn. J. Pharmacol. 1991. Vol. 56. № 2. P. 85—177.

r-b

Контактная информация:

Жолдакова Зоя Ильинична, тел.: 8 (499) 245-03-41, e-mail: labtox430@mail.ru

Contact information: Zholdakova Zoya, phone: 8 (499) 245-03-41, e-mail: labtox430@mail.ru