B2 1-бутаноловий космічний корабель Максимально допустимі концентрації для вибраних обсягів забруднень, що переносяться в повітрі
Розділ: В2: 1-бутанол
В2 1-бутанол
Група токсикології Космічного центру Джонсона
Відділ біомедичних операцій та досліджень
Національне управління аеронавтики та космосу
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
1-бутанол - це безбарвна, горюча летюча рідина із солодкуватим до прогірклим запахом, що виявляється на порозі близько 0,8 ppm (2,5 мг/м 3) (Amoore and Hautala, 1983). Російські слідчі повідомили про поріг запаху 1,2 мг/м 3 (Байков та Хачатурян, 1973).
1-бутиловий спирт, н-бутанол, бутиловий спирт
Нижня межа вибуховості (повітря):
Розчинність у воді близько 7%, змішується з органічними розчинниками
1 ppm = 3,08 мг/м 3
1 мг/м 3 = 0,325 ppm
ВИКОРИСТАННЯ ТА ВИКОРИСТАННЯ
1-бутанол використовується у косметиці, ароматизаторах, гальмівних рідинах, знежирювачах, репелентах і як розчинник для багатьох процесів; його використовують як екстрагент у виробництві антибіотиків, гормонів, хмелю, рослинних олій та вітамінів (WHO, 1987; Lington and Bevan, 1994). Цей алкоголь зустрічається природним шляхом як продукт вуглеводного бродіння; тому він присутній в алкогольних напоях, фруктах, сирах та різноманітних інших продуктах харчування (Brandt, 1987). Повідомляється, що повітря всередині мобільних будинків містить 1-бутанол у зразках з частотою близько 50% і в концентраціях до 0,08 мг/м 3 (Connor et al., 1985). 1-бутанол був знайдений приблизно в третині зразків повітря з останніх польотів космічних човників у концентраціях від 0,01 до 1 мг/м3 (James et al., 1994). Основним джерелом цієї сполуки для атмосфер космічних кораблів є викиди газів із польотного обладнання; однак невеликий внесок (близько 1 мг/добу на людину) може принести метаболізм людини.
ТОКСИКОКІНЕТИКА ТА МЕТАБОЛІЗМ
Поглинання
1-бутанол легко всмоктується через шкіру, дихальні шляхи та шлунково-кишковий тракт (ВООЗ, 1987; DiVincenzo та Hamilton, 1979, Румянцев та ін., 1975). Астранд та ін. (1976) встановили, що 12 людей поглинали пари алкоголю з ефективністю 37-48% при вдиханні зі швидкістю 100 або 200 ppm, з фізичним навантаженням або без нього. Після 30-хвилинної експозиції при 100 або 200 ppm концентрація в артеріальній крові становила лише 0,3 та 0,5 мг/кг (3 та 5 мг/дл) відповідно. Ці концентрації подвоїлися після 30 хв додаткового впливу суб'єктів, які займаються 50-ватною інтенсивністю (легкі фізичні вправи). Супутні венозні концентрації 1-бутанолу були приблизно вдвічі меншими, ніж у артеріальній крові. У собак, що зазнали впливу протягом 6 год при 50 ppm, поглинання дихальною системою становило в середньому 55% з використанням 1-бутанолу при 22 ppm, постійно виявленому при видиху (DiVincenzo and Hamilton, 1979). Примітно, що ні в одному з експериментів не можна було виявити 1-бутанол у крові людей або собак після впливу 50 ppm. У щурів, які піддавались дії 500 або 2000 ppm протягом 6 год, сироваткові концентрації 1-бута-
ноли не виявлялись або 0,09 мМ (70 мг/дл) відповідно (Aarstad et al., 1985).
Поширення
Згідно з рефератом, усі досліджувані бутаноли, включаючи 1-бутанол, вільно розподілялися в організмі відповідно до вмісту води в тканині (Bechtel and Cornish, 1975). У кількох моделях на тваринах 1-бутанол швидко виводиться з крові і розподіляється в тканинні відділи. Після перорального введення щурам 1-бутанолу при 2 г/кг концентрація в крові досягала 19 мг% за 15 хв, досягала максимуму при 51 мг% через 2 год і знижувалась до 18 мг% через 4 год (Gaillard and Derache, 1965). У щурів, яким вводили пероральні дози 0,5 г/кг, пікова концентрація в сироватці 240 частин на мільйон (19 мг/дл) була досягнута через 45-50 хв, а бутанол не виявлявся через 2-3 години (межа виявлення не вказана) (Bechtel і Корніш, 1975). Ці дослідники повідомили, що н-бутилальдегід був виявлений у сироватці крові як метаболіт. Подібним чином, самці щурів, яким давали 0,45 г/кг, демонстрували максимальну концентрацію в плазмі 70 мкг/мл (7 мг/дл) через 1 год і невизначувані концентрації через 4 год (DiVincenzo and Hamilton, 1979). Концентрація крові у кроликів становила близько 1,1 мг/мл (110 мг/дл) через 1 год після перорального введення бутанолу при 2 мл/кг (1,6 г/кг), але знизилася до 0,3 мг/мл (30 мг/дл) Через 7 год після дозування (Saito, 1975).
Ліквідація
1-Бутанол виводиться з організму за допомогою різних метаболічних етапів і шляхів у тварин. Щури, перорально дозовані 0,45 г/кг н- [1- 14 С] бутанолу, виводили 83% дози у вигляді 14 СО2 у повітрі, що видихається, 4% із сечею та через
мишам, яким давали невизначену дозу н- [14 С] -бутанолу, 21% мітки залишалося через 24 год і 5% через 3 дні, що свідчить про накопичення ізотопу (Румянцев та ін., 1975).
Обмін речовин
Оскільки ферменти, що беруть участь в метаболізмі 1-бутанолу, подібні до тих, що беруть участь у метаболізмі етанолу, можна обгрунтовано очікувати, що кінетика окислення буде якісно подібною. Насправді ізольовані перфузійні печінки щурів показали, що обидва спирти окислюються відповідно до кінетики нульового порядку вище певної концентрації та змінного струму-
до кінетики першого порядку нижче цієї концентрації (Auty and Branch, 1976). Концентрація бутанолу в перфузаті для переходу від нульової до кінетики першого порядку становила приблизно 0,8 мМ (6 мг/дл). В експерименті для оцінки здатності різних інгаляційних бутанолів індукувати цитохром Р-450 у нирках, легенях та печінці щурів, які зазнавали дії 1-бутанолу при 500 ppm (6 год/добу протягом 5 днів) або 2000 ppm (6 годин)/д, 3 г), єдине статистично значуще збільшення після впливу було в печінці після впливу 2000 ppm (Aarstad et al., 1985). Румянцев та ін. (1975) повідомили про двофазне видалення н- [14 С] бутанолу з печінки та нирок щурів, яким давали пероральну дозу неуточненої концентрації; однак конкретні дані та періоди напіввиведення в роботі не наводяться.
РЕЗЮМЕ ТОКСИЧНОСТІ
Гострий та короткочасний вплив
Короткочасні наслідки впливу 1-бутанолу в повітрі включають подразнення поверхонь слизової оболонки, депресію ЦНС і, зрештою, смерть, якщо йдеться про надзвичайно високі концентрації. Введення одноразових доз іншими шляхами, крім інгаляції, призвело до гепатотоксичності у гризунів.
Подразнення
Дані про дратівливі властивості 1-бутанолу повідомляються про промислових працівників, випробовуваних людей та гризунів. Дані не створюють постійного враження про пороги подразнення ні у людей, ні у гризунів.
Результати коротких інгаляційних випробувань на людині та промисловий досвід дають суперечливі результати щодо порогу подразнення. Нельсон та співавт. (1943) повідомили, що 3- до 5-хвилинне опромінення 10 випробовуваних призводило до легкого подразнення носа та горла у більшості випробовуваних із 25 ppm та подразнення очей у більшості випробовуваних при 50 ppm, що вважалося `` неприйнятна '' концентрація. Випробовувані вказували на необхідність концентрації нижче 25 ppm
Опубліковано кілька досліджень роздратування сенсорів у гризунів. Кейн та співавт. (1980) повідомили, що RD50 (концентрація, що дає 50% зниження частоти дихання) у мишей становила 4800 ppm. De Ceaurriz та співавт. (1981) виявили RD50 1270 ppm у мишей і припустили, що 127 ppm (10% від RD50) буде незручною, але допустимою концентрацією. Крістіансен та ін. (1988) оцінив порогову відповідь (RD0) 233 ppm і RD50 12000 ppm у мишей. Корсак та ін. (1993) повідомили про RD50 у 3000 ppm у мишей. Ці дані не є особливо корисними для припущення про поріг подразнення у людей.
Ефекти ЦНС
Наркотичні ефекти були продемонстровані у тварин, які отримували великі дози рідини або велику концентрацію парів алкоголю. Munch (1972) повідомив, що ND50 (доза, що спричиняє ступор або втрату добровільного руху у половини тварин) для одноразової пероральної дози кроликам становила 11