ОЦЕНКА ПОЛИМЕРНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
 ДЛЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ЗДАНИЙ
В.Б.ХАБАРОВ
Институт физической химии и электрохимии
им. А. Н. Фрумкина
И.Т.КОВБА
ВНИИВСГЭ
Л.И. ПАНИНА
НИОКО "Биоэкомониторинг", Москва
журнал "Ветеринария" №01 2008
В последние годы в строительстве ограждающих конструкций животноводческих зданий широко используют полимерные строительные материалы (ПСМ), выгодно отличающиеся в техникоэкономическом отношении от природных материалов аналогичного назначения. К ним относятся: полимербетон на основе фурфуролацетонового мономера (ФАМ), цельнопрессованные панели из стеклопластиков на основе фенолформальдегидных лаков ЛБС-1 и ФЛ-5111, армированная поливинилхлоридная (ПВХ) пленка и др. ПСМ представляют собой многокомпонентную систему, содержащую индивидуальные низкомолекулярные вещества, которые химически не связаны с макромолекулой полимера и при эксплуатации выделяются в контактирующие среды (воздух, воду и др.).
Для оценки брали следующие ПСМ -полимербетон на основе ФАМ - предназначен для устройства щелевых полов; цельнопрессованные панели из стеклопластиков на основе фенолформальдегидных лаков ЛБС-1 и ФЛ-5111 -для стен и потолков; армированную ПВХ пленку -для облегченных ограждающих конструкций животноводческих зданий. Ветеринарно-санитарно-гигиеническую оценку материалов проводили на основе результатов санитарно-химических и токсикологических исследований.
Для токсико-биологических исследований ПСМ использовали 100 крысят, которых разделили на подопытных (п=20 на каждый испытуемый материал) и интактных (п=20). По данным исследователей, они отличаются более высокой чувствительностью к химическим веществам по сравнению с половозрелыми животными. Содержали их в течение 1 мес в деревянных клетках со стенами из ПСМ. В клетках № 1 и 2 стены были выложены панелями из стеклопластиков на основе фенолформальдегидного лака ФЛ-5111 и ЛБС-1 при насыщенности (отношение поверхности ПСМ к объему клетки) 1,4 м2/м3; № 3 - одна стена из полимербетона на основе ФАМ при насыщенности 1,4 м2/м3; № 4 - армированной ПВХ пленкой при насыщенности 4 м2/м3; № 5 - контроль - ПСМ не выкладывали. Клетки с крысятами разместили в помещении вивария, в котором полы цементные, а стены кирпичные. При этом температура воздуха составляла 16-22 °С, кратность воздухообмена - 1,5 - 2,0 объема/ч.
Успешное применение метода газовой хроматографии для объективной санитарно-химической оценки (СХО) ПСМ во многом связано с разработкой новых методических подходов, селективных сорбентов, устройств для ввода проб органических веществ, сконцентрированных на сорбентах, в капиллярную и насадочные колонки.
При СХО ПСМ в моделируемых условиях эксплуатации (МУЭ) использовали камеры из стекла объемом 80 - 200 см3 (диаметр 46±2 мм) со шлифом № 45.
При СХО ПСМ на основе фенолоформальдегидной смолы в моделируемых (МУЭ) и натурных условиях эксплуатации (НУЭ), раздельное концентрирование летучих органических веществ проводили в два последовательно соединенные патроны-концентраторы: с сорбентом на основе политетрафторэтилена - полихромом-3 и сорбентом цезийсорбом. На полихроме-3 избирательно концентрировался фенол в режиме полного поглощения ("до проскока") и не концентрировался формальдегид и метанол; на цезийсорбе - соответственно формальдегид и метанол также в режиме "до проскока".
При работе с ПСМ на основе поливинилхлорида в МУЭ и НУЭ на полихроме-3 избирательно концентрировались пластификаторы - диоктилфталат, диоктилсебацинат в режиме "до проскока", а на полифенилхиноксалине - ароматические, предельные и непредельные углеводороды также в режиме "до проскока".
При оценке полимербетона на основе ФАМ концентрирование летучих органических веществ проводили в патрон-концентратор с полифенилхиноксалином в режиме "до проскока".
С помощью разработанного В.Б.Хабаровым устройства, введение пробы из патрона-концентратора в аналитическую колонку осуществляли методом термической десорбции: с полихромом-3 при температуре 170 °С, полифенилхиноксалином - 200 и цезийсорбом - 170°С.
Для хроматографического анализа сконцетрированного фенола в патроне-концентраторе с полихромом-3 использовали колонку из стекла марки "молибден" (2 м х 3 мм) с сорбентом - 2 % полиэтиленгликольадипината на полихроме-1, фр. 0,25 - 0,50 мм; формальдегида и метанола в патроне-концентраторе с цезийсорбом - колонку из стекла марки "молибден" (2 м х 3 мм), заполненную сорбентом - 15 % диэтаноламида стеариновой кислоты на полихроме-1, фр. 0,25 -0,50 мм . Хроматографический анализ фенола, формальдегида и метанола из патронов-концентратов проводили по СТП.
Формальдегид и метанол из патро-на-концентратора с цезийсорбом детектировали на пламенно-ионизационном детекторе (ПИД) в виде метана. При этом на хроматограмме регистрировали два его пика, соответствующие формальдегиду и метанолу. Поток азота, содержащий разделенные вещества из аналитической колонки, смешивался с потоком водорода и поступал в каталитическую ячейку с катализатором -никелем Ренея при температуре 240 °С, установленную в электрической печи газового хроматографа, в которой про-исходит конверсия формальдегида и метанола в метан .
Для градуировки ПИД газового хроматографа использовали способ создания калибровочных смесей формальдегида, не содержащего примесей органических веществ в инертном газе. Основан он на каталитическом превращении метанола в формальдегид в реакторе на катализаторе, состоящем из 20 % хрома и 80 % никеля .
С целью хроматографического анализа сконцентрированных высококипящих органических веществ - пластификаторов, выделяющихся из ПСМ на основе ПВХ, в патроне-концентраторе с полихромом-3 применяли колонку из стекла марки "молибден" (2 м х 3 мм) с сорбентом - 5 % SE-30 на хроматоне N-cynep, фр. 0,16 - 0,20 мм ; легкокипящих органических веществ, выделяющихся из ПСМ на основе поливинилхлорида и полимербетона на основе ФАМ, сконцентрированных в патроне-концентраторе с полифенилхиноксалином - соответственно капиллярную стеклянную колонку из стекла марки "молибден" длиной 50 м, внутренним диаметром 0,53 мм с SE-30 и NaCI .
В течение 1 мес из клеток с крысятами периодически (через 7 сут) отбирали пробы воздуха и концентрировали летучие органические вещества в патроны-концентраторы с полимерными сорбентами.
В таблицах 1 - 3 представлены результаты СХО ПСМ в МУЭ и НУЭ из клеток с крысятами.
Из 5 обнаруженных веществ, выделяющихся из стеклопластиков на основе фенолформальдегидного лака ФЛ-5111 и ЛБС-1 , идентифицировали 3. Концентрации летучих органических веществ в МУЭ при насыщенности 0,4 м2/м3, температуре воздуха 20 °С, кратности газообмена 2 объема/ч превышают ПДКс.с. по формальдегиду в 40 - 60 раз и фенолу - в 5 -7,8 раза; в НУЭ при насыщенности 1,4 м2/м3, температуре 16 - 22 °С и кратности воздухообмена 1,5 - 2,0 объема/ч - соответственно в 140 - 210 и 13,7 - 21 раз (табл. 1).
Результаты санитарно-химической оценки древесины сосны и березы в МУЭ с помощью методики, предложенной В.Б.Хабаровым и соавт. , ставят под сомнение обоснованность величины ПДК формальдегида для атмосферного воздуха и ДУ в России. Межведомственная комиссия по выработке обоснованных нормативов ПДК формальдегида в жилых помещениях деревянных панельных домов, организованная по поручению Совета Министров СССР (1989), рекомендовала изменить ПДК формальдегида в воздухе жилых помещений в диапазоне 0,06-0,10 мг/м3.
Таблица 1
Результаты СХО стеклопластиков на основе
фенолформальдегидного лака
ФЛ-5111 и ЛБС-1, мг/м3
| Определяемое | ДУ, | В МУЭ | В НУЭ | ||
| вещество | мг/м3 | ФЛ-5111 | ЛБС-1 | ФЛ-5111 | ЛБС-1 | 
| Формальдегид*0,01 Метанол            0,5 Фенол               0,01 | 0,40 0,05 0,05 | 0,60 0,10 0,078 | 1,40 0,17 0,137 | 2,10 0,35 0,21 | |
| * Фоновая
  концентрация
  формальдегида
  в
  воздухе вивария составляла 0,04 - 0,05 мг/м3. | |||||
Из 14 обнаруженных веществ, выделяющихся из ПВХ пленки, идентифицировали 9. Концентрации летучих органических веществ в МУЭ: при насыщенности 1 м2/м3, температуре 20 °С и газооб-мене 2 объема/ч не превышали ПДКс.с.; в НУЭ: при насыщенности 4 м2/м3, температуре 16 - 22 °С и воздухообмене 1,5 -2,0 объема/ч превышали ПДКс.с. по бензолу в 2 раза, этилбензолу - в 5 , п-ксилолу - в 1,6, о-ксилолу - в 3 и диоктилфталату - 1,8 раза. Выделение из ПВХ пленки пластификаторов - диоктилфталата и диоктилсебацината связано с тем, что в рецептуре пленки их содержится 37,5 весовой части (табл. 2).
Из 11 обнаруженных веществ, выделяющихся из полимербетона на основе ФАМ, идентифицировали 6. При этом концентрации летучих органических веществ в МУЭ: при насыщенности 0,5 м2/м3, температуре 20 °С и газообмене 2 объема/ч превышали ПДКс.с. по фурфуролу в 10,2 раза, а в НУЭ: при насыщенности 1,4 м2/м3, температуре 16 - 22 °С и воздухообмене 1,5 -2,0 объема/ч - в 28,4 раза (табл. 3).
Таблица 2
Результаты СХО ПВХ пленки, мг/м3
| Определяемое | МДКс.с. |  |  | 
| вещество | или ДУ, мг/мэ | В МУЭ | В НУЭ | 
| Бензол | 0,01 | 0,006 | 0,020 | 
| Толуол | 0,5 | 0,012 | 0,060 | 
| Этилбензол | 0,01 | 0,010 | 0,050 | 
| П-ксилол | 0,2 | 0,060 | 0,320 | 
| Кумол | 0,014 | 0,003 | 0,013 | 
| О-ксилол | 0,02 | 0,012 | 0,060 | 
| Псевдокумол | 0,01 | 0,001 | 0,004 | 
| Диоктилфталат | 0,05 | 0,020 | 0,090 | 
| Диоктилсебацинат | 0,005 | 0,020 | |
Таблица 3
Результаты СХО полимербетона на основе ФАМ, мг/м3
| Определяемое | МДКс.с. |  |  | 
| вещество | или ДУ, мг/м3 | В МУЭ | В НУЭ | 
| Метанол | 0,5 | Следы | Следы | 
| Этанол | 5,0 |  |  | 
| Ацетон | 0,35 | 0,14 | 0,4 | 
| Фурфурол | 0,05 | 0,51 | 1,42 | 
| 5-метилфурфурол | - | 0,11 | 0,31 | 
| Монофурфурили- |  |  |  | 
| денацетон | - | 0,03 | 0,10 | 
У всех крысят выявили практически одинаковые сроки развития шерстного покрова, открывание глаз и ушей, прорезывание верхних и нижних резцов, а также сходный прирост массы тела. Через 1 мес половину подопытных (из каждой группы) и интактных животных убили с последующим патологоанатомическим вскрытием (определяли относительную массу головного мозга и внутренних органов). Видимых патологоанатомических изменений во всех случаях не обнаружили. Однако у крысят из клетки с полимербетоном на основе ФАМ относительная масса головного мозга, сердца, почек была соответственно на 9,7; 8,2 и 4,6 % больше, а масса легких и селезенки на 3,6 и 24,5 % меньше, чем у интактных. Среди животных из клетки, в которой помещены панели стеклопластика на основе фенолформальдегидного лака ЛБС-1, по сравнению с контрольными относительная масса печени уменьшилась на 17,3 %, селезенки - на 13 и почек - на 6,4 %; в то же время масса головного мозга увеличилась на 28,3 %. У крысят в клетке с панелями из стеклопластика на основе фенолформальдегидного лака ФЛ-5111 увеличилась только относительная масса органов: головного мозга - на 43,4 %, селезенки - на 39, почек - на 8,3 и легких - на 4,3 %. При этом в клетке с ПВХ пленкой относительная масса головного мозга животных увеличилась на 38,8 %, сердца - на 9,1 и почек - на 10,7 %, в то же время масса легких снизилась на 16,3 и селезенки - на 11,1 %.
При исследовании остальных крысят (из каждой группы по 5 гол.) использовали физико-химический метод Д.Н. Насонова и В.Я. Александрова в модификации И.Т. Ковба. Он позволяет определять степень денатурационных изменений белков всех видов клеток центральной нервной системы (головной, продолговатый и спинной мозг) и органах животных in vivo.
Для изучения действия комплекса летучих органических веществ, выделяющихся из ПСМ в натурных условиях при воздухообмене 1,5-2 объема/ч и температуре 16 - 22 °С подопытным и интакт-
Таблица 4
Сорбция нейтрального красного органами подопытных новорожденных крысят, содержавшихся в месячном ингаляционном контакте с ПСМ, %
|  | Стекло- | Стекло- | ПВХ | Полимер- | 
| Орган | пластик | пластик | пленка | бетон на | 
|  | ФЛ-5111 | ЛБС-1 |  | основе ФАМ | 
|  | Насыщенность, м2/м3 | |||
|  | 1,4 | 1,4 | 4,0 | 1,4 | 
| Большие
  полу- |  |  |  |  | 
| шария головного |  |  |  | |
| мозга | 458 | 414 | 316 | 2556 | 
| Мозжечок | 247 | 184 | 187 | 114 | 
| Средний мозг | 146 | 158 | 242 | 143 | 
| Продолговатый |  |  |  | |
| мозг | 211 | 172 | 189 | 146 | 
| Сердце | 116 | 112 | 120 | 84 | 
| Легкие | 94 | 94 | 83 | 12 | 
| Печень | 124 | 191 | 177 | 113 | 
| Селезенка | 44 | 170 | 128 | 97 | 
| Поджелудочная |  |  |  | |
| железа | 72 | 108 | 292 | 84 | 
| Почки | 145 | 206 | 166 | 100 | 
| Семенники | 186 | 220 | 148 | 100 | 
ным крысятам подкожно вводили по 0,5 мл 1%-ного раствора красителя основного характера - нейтрального красного. Через 2 ч их убили. При патологоанатомическом вскрытии отобрали пробы больших полушарий головного мозга, мозжечка, среднего и продолговатого мозга, легких, сердца, печени, селезенки, поджелудочной железы, почек и семенников, которые поместили в бюксы с 5 мл 2 %-ного раствора серной кислоты в 70%-ном этиловом спирте. Экстракцию нейтрального красного указанным раствором проводили в течение 24 ч. После этого спиртовые экстракты колориметрировали на ФЭК, а пробы органов высушивали при температуре 56 °С до постоянного веса. Выявленные количества нейтрального красного в спиртовых экстрактах из исследуемых органов рассчитывали на 100 мг их сухого веса. Сорбцию нейтрального красного органами интактных крысят условно принимали за 100 % (табл. 4).
У подопытных новорожденных крысят, содержавшихся в месячном ингаляционном контакте со стеклопластиковой панелью на основе фенолформальдегидного лака ФЛ-5111, развивался высокий сорбционный уровень к красителю в больших полушариях головного мозга, далее в нисходящем порядке в мозжечке, продолговатом мозге, семенниках, среднем мозге, почках, селезенке и печени; со стеклопластиковой панелью на основе фенолформальдегидного лака ЛБС-1 -соответственно в больших полушариях головного мозга, семенниках, почках, печени, мозжечке, продолговатом мозге, селезенке и среднем мозге.
Среди животных из клетки с армированной ПВХ пленкой наиболее высокий сорбционный уровень к красителю также развивался в больших полушариях головного мозга, а в остальных органах эти показатели были ниже. Полученные данные указывают на значительное повышение уровня обратимых денатурационных изменений белков в головном мозге и внутренних органах крысят, содержавшихся в месячном ингаляционном контакте с ПСМ. Следует отметить, что опыты проводили в условиях естественного воздухообмена в клетках с завышенной насыщенностью каждым испытуемым ПСМ.
У крысят, контактирующих с полимербетоном на основе ФАМ, особенно высокий сорбционный уровень к нейтральному красному развивался в больших полушариях головного мозга, далее в нисходящем порядке в продолговатом и среднем мозге, при этом очень резко он снижался в легких.
Понижение сорбционного уровня к нейтральному красному в указанных органах соответствует развитию в них первой фазы парабиотического процесса, а резкое возрастание его в больших полушариях и других отделах головного мозга, печени, почках, семенниках и др. - второй фазы. Однако согласно теории Н.Е. Введенского , этот процесс обратимый. Исходя из результатов токсикобиологических и санитарно-химических исследований, ПСМ - полимербетон на основе ФАМ, цельнопрессованные панели из стеклопластиков на основе фенолформальдегидных лаков ЛБС-1 и ФЛ-5111, армированная ПВХ пленка были допущены к использованию в строительстве животноводческих помещений. А результаты санитарно-химических исследований ПСМ методом газовой хроматографии и физико-химический метод Д.Н.
Насонова и В.Я. Александрова в модификации И.Т. Ковба включили в методические указания .
Заключение. Использование метода газовой хроматографии, пористых полимерных сорбентов, хроматографических насадочных и капиллярных колонок позволяет проводить в МУЭ и НУЭ объективную санитарно-химическую оценку ПСМ, применяемых в строительстве животноводческих зданий.
Физико-химический метод Д.Н. Насонова и В.Я. Александрова в модификации И.Т. Ковба позволяет определить in vivo функциональное состояние клеток органов и тканей новорожденных крысят, подвергавшихся ингаляционному воздействию летучими органическими веществами, выделяющимися из испытуемых ПСМ в НУЭ.
журнал "Ветеринария" №01 2008














 
  № кошелька:     410011987169836
 № кошелька:     410011987169836