Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1 Обзор литературы Ю
1 1 Физико-химические свойства кислородсодержащих органических соединений 10
1 2 Пути поступления и выведения кислородсодержащих органических соединений из организма 17
1 3 Распределение в организме и метаболизм кислородсодержащих органических соединений 20
14 Воздействие кислородсодержащих органических соединений на здоровье человека 25
1 5 Анализ существующих методов определения кислородсодержащих органических соединений в биологических средах 33
1 5 1 Обнаружение спиртов в биологических средах 34
1 5 2 Обнаружение ацетона 38
1 5 3 Определение альдегидов в биологических средах 40
Глава 2 Материалы, методы и объем исследований 47
Глава 3 Разработка газохроматографического метода определения метилового, этилового, пропилового, изопропилового, бутилового, изобутилового спиртов в биологических средах (кровь, моча)
3 1 Выбор оптимальных условий для раздельного газохроматографического определения метилового, этилового, пропилового, изопропилового, бутилового, изобутилового спиртов 58
3 2 Выбор оптимальных условий подготовки проб к газохроматографическому анализу способом создания равновесной концентрации 65
3 3 Установление градировочной зависимости для количественного определения метилового, этилового пропилового, изопропилового, бутилового, изобутилового спиртов в моче и крови методом абсолютной калибровки 70
3 4 Установление метрологических характеристик разработанного газохроматографического метода определения спиртов в биологических средах 73
Глава 4 Модификация метода определения ацетона в моче и крови способом газовой хроматографии 78
4 1 Выбор оптимальных условий для селективного определения ацетона методом газовой хроматографии 78
4. 2 Выбор оптимальных условий концентрирования пробы с целью повышения чувствительности и точности определения ацетона 80
4 3 Установление градуировочной зависимости для количественного определения ацетона в моче и крови методом абсолютной калибровки 81
4 4 Установление метрологических характеристик газохроматографического метода определения ацетона в биологических средах
5 Разработка метода определение формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов в крови и моче высокоэффективной жидкостной хроматографией
5 1 Исследования по обоснованию выбора подготовки пробы к анализу и концентрирования альдегидов из биологических субстратов 87
5 2 Выбор оптимальных условий для раздельного определения формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов в моче и крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) 90
5 3 Установление градуировочной зависимости для количественного определения альдегидов в моче и крови методом абсолютной калибровки 99
5 4 Установление метрологических характеристик разработанного метода определения формальдегида ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов в биологических средах 102
Глава 6 Апробация разработанных методов определения кислородсодержащих органических соединений при исследовании биосред детского населения
6 1 Анализ экологической ситуации Пермской области по выбросам кислородсодержащих органических соединений в окружающую среду 106
6 2 Определение региональных фоновых уровней содержания кислородсодержащих органических соединений в биологических средах детского населения 108
6 3 Исследование содержания кислородсодержащих органических соединений в биосредах детей, проживающих в городах Пермской области 110
6 4 Исследование содержания кислородсодержащих органических соединений в биосредах детей г Перми 114 106
6 5 Оценка эффективности элиминационной терапии 118
6.6. Расчетное установление максимально недействующей концентрации по критерию содержания формальдегида в
крови 120
Заключение 127
Выводы 132
Практические рекомендации 133
Список литературы 135
Приложение 148
Введение к работе
Актуальность темы
Антропогенное загрязнение окружающей среды и неблагополучная экологическая ситуация в промышленных регионах обуславливают необходимость проведения социально-гигиенического мониторинга. Одной из важных задач в системе социально-гигиенического мониторинга является получение достоверной и объективной информации о качестве среды обитания и состоянии здоровья населения (Г.Г. Онищенко, 2000; E.H. Беляев, 1996, 2000; А.И. Потапов, 1997, 2000; Л.Г. Подунова, 2000). Особенно актуальна эта проблема для территорий с развитой многоотраслевой промышленностью, к которым относится Пермская область (Н.В. Зайцева, 1992,2000; И.В. Май, 1998).
Среди летучих органических веществ, формирующих химическую нагрузку на территории Пермской области, весомый вклад вносят широко распространенные в промышленности и технике метиловый и бутиловые спирты, ацетон, формальдегид, ацетальдегид, пропионовый и масляный альдегиды, которые относятся к ряду кислородсодержащих органических соединений (Н.В. Зайцева, 1997, 2000; A.B. Бражкин, 1998).
Вышеперечисленные органические вещества обладают наркотическим, раздражающим, аллергическим, мутагенным, канцерогенным свойствами и способны накапливаться в тканях и органах, оказывая отрицательное действие на состояние и функции систем человека, и представляют опасность для здоровья населения (В.А. Филов, Л.А. Тиунов., 1994; Аксенова Л.П., 1997; Rory В. Conolly, 1995; А. Franzblau, 1997).
Для оценки степени антропогенного воздействия на организм человека ряд авторов указывают на важность контроля содержания загрязняющих веществ в биологических средах (Т.В. Юдина, 1988, 1992, 1997; Б.А. Ревич, 1991, 1995; М.Т Дмитриев, 1990), в том числе для задач донозологической диагностики экозависимых патологий и поиска взаимосвязей в системе "окружающая среда-здоровье" (С.Л. Авалиани, 1995; М.П. Захарченко, В.Г. Маймулов, А.В.Шатров, 1997).
Большинство существующих в настоящее время методических указаний по определению химических соединений в биологических средах отличаются недостаточной избирательностью, низкой чувствительностью, трудоемкостью выполнения и находят применение в токсикологических исследованиях и медицине труда (И.Д. Гадаскина, 1971; В.И. Ткаченко, 1978; В.Ф. Крамаренко, 1989).
На данный период одной из актуальных задач социально- гигиенического мониторинга остается разработка селективных и высокочувствительных методов контроля содержания химических веществ в биологических средах человека, позволяющих определить степень антропогенного воздействия окружающей среды на население.
Для решения этой задачи наиболее эффективными способами могут быть методы газовой и жидкостной хроматографии, которые позволяют с высокой степенью достоверности и точности определять микроколичества примесей многокомпонентной смеси (Столяров Б.В., 1998; Другов Ю.С., A.A. Родин, 1999; Другов Ю.С., 2000; Уланова Т.С., 2000).
Цель исследования: методическое обеспечение химико-аналитического определения микроколичеств кислородсодержащих органических соединений в биологических средах в системе социально-гигиенического мониторинга.
Задачи исследования:
1. Разработать газохроматографический метод определения метилового, этилового, изопропилового, пропилового, изобутилового, бутилового спиртов в крови и моче для задач социально-гигиенического мониторинга. i
2. Модифицировать газохроматографический метод определения ацетона в крови и моче.
3. Разработать метод определения формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов в крови и моче способом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
4. Обосновать критерии оценки содержания кислородсодержащих органических соединений в биологических средах детей.
5. Дать оценку реального содержания кислородсодержащих органических соединений в организме детей, проживающих на экологически неблагополучных территориях Пермской области.
Научная новизна исследований
Установлена количественная оценка полноты разделения смеси шести алифатических спиртов (С1-С4) в биологических средах с учетом матричного эффекта и низких уровней содержания в крови и моче путем расчета значения критерия разделения и связанных с ним оптимальной температуры и скорости газа-носителя. Максимальная полнота разделения смеси достигнута при значениях критерия разделения Кр=1,77-4,85 при скорости газа-носителя 40 см3/мин и режиме программирования температуры термостата колонок от 90 °С до 140 °С.
Показана эффективность селективного газохроматограф ическо го разделения смеси алифатических спиртов (С1-С4) в крови и моче с использованием неподвижной жидкой фазы 5 % ПЭГ -3000 на полисорбе-1 при следующих оптимальных условиях хроматографирования программирование температуры колонок от 90 °С до 140 °С, температура испарителя 150 °С, температура детектора 130 °С, скорость газа-носителя 40 см3/мин Определение исследуемых компонентов в моче проводится на уровне 0,002-1,000 мг/дм3 при погрешности определения 22,16 %, в крови на уровне 0,003-2,0 мг/дм3 при погрешности определения 24,23 %
Определены оптимальные условия концентрирования формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов из биологических проб (кровь, моча) в форме 2,4-динитрофенилгидразон производных экстракцией гексаном.
Установлены параметры жидкостно-хроматографического разделения 2,4-динитрофенилгидразонов формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов при использовании в качестве подвижной фазы смеси ацетонитрила и воды с добавлением модификаторов (диэтиламина и уксусной кислоты). Показана возможность селективного определения формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов в присутствии других органических соединений в биосубстратах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонке с сорбентом Диасорб Сб и ультрафиолетовым детектором в диапазоне концентраций 0,001-2,000 мг/дм3 при относительной погрешности не более 23,0 %.
В качестве критерия оценки содержания химических соединений в биологических средах предложены фоновые уровни концентраций кислородсодержащих органических соединений в биосредах детей, проживающих на территории, исключающей значимое влияние исследуемых органических соединений (условно "чистый" контрольный район).
Дана оценка уровня содержания исследуемых органических соединений в биосредах детей, проживающих в промышленно развитых городах Пермской области.
Впервые, на примере формальдегида, определена максимально недействующая концентрация по критерию содержания формальдегида в крови и иммуноглбулина Е ( Е) специфического к формальдегиду.
Практическая значимость и внедрение результатов работы
1. Газохроматографический метод количественного определения ацетона в моче, метод газохроматографического определения концентраций алифатических спиртов и метод количественного определения формальдегида в крови и моче высокоэффективной жидкостной хроматографией утверждены Минздравом РФ и включены в сборник методических указаний МУК 4.1.763-4.1.779-99 "Определение химических соединений в биологических средах (М., 2000 г.).
2. Разработанные методы аналитического контроля кислородсодержащих органических соединений используются для оценки их содержания в биосредах детей, проживающих на территориях с высокой антропогенной нагрузкой при проведении социально-гигиенического мониторинга в Пермском регионе, что оптимизирует критерии состояния здоровья населения, являющегося наиболее чувствительным показателем качества окружающей среды (справка о внедрении № 113-а от 10.09.2001 г.).
3. Результаты анализов биосред детей на содержание ряда кислородсодержащих органических соединений используются для диагностики экологически обусловленных изменений состояния здоровья и оценки элиминационных технологий (Программы: "Медико-экологическая реабилитация территорий и населения Пермской области на 1998-2000 г.", "Целевая комплексная программа охраны окружающей среды Пермской области на 2001-2005 г.").
4. Материалы диссертационной работы использованы в разработке практических рекомендаций для природоохранных служб, Госсанэпиднадзора и системы здравоохранения Пермской области (Методические рекомендации «Экологические факторы риска здоровью населения», Пермь, 1997 г., 148 е.; Справка о внедрении № 07-5-3/1885 от 09.11.2000 г.).).
5. Материалы диссертационной работы использованы в практической деятельности Пермского городского комитета по охране природы в ходе экологического мониторинга (справка о внедрении № 2012 от 23.11.2000 г.).
6. Материалы диссертационной работы использованы при подготовке справочно-информационных документов (Медико-экологический атлас Пермской области. Справочник. Пермь, 1997 г.).
7. Материалы диссертационной работы использованы при организации и проведении учебного процесса на кафедре «Охрана окружающей среды»
Пермского государственного технического университета (справка о внедрении № 1370 от .02. 11. 2001)
8. По материалам диссертационной работы подана заявка № 2001114365, приоритет 24 мая 2001 года: «Способ определения формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов в моче».
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Методы селективного газохроматографического определения алифатических спиртов (С1-С4) и ацетона в биологических средах (кровь, моча) эффективны как химико-анапитическая основа при проведении социально-гигиенического мониторинга.
2. Метод высокоэффективного жидкостно-хроматографического определения алифатических альдегидов (С1-С4) в биологических средах (кровь, моча), отличающийся селективным концентрированием и высокой чувствительностью, может быть использован в качестве химико- аналитической основы социально-гигиенического мониторинга.
3. Установленные фоновые уровни содержания ряда кислородсодержащих органических веществ в биосредах детей могут служить адекватным критерием оценки реальной химической нагрузки на экологически неблагополучных территориях Пермского региона.
4. Реальное содержание кислородсодержащих органических веществ в биосредах детей, проживающих в условиях экологической нагрузки, отражает характер антропогенного воздействия.
5. Предложенная на примере формальдегида схема определения максимально недействующей концентрации в крови является адекватной моделью установления региональных безопасных диапазонов содержания химических веществ в биологических средах.
