Токсикология хрома и его соединений

Page 1

Национальный центр гигиены труда и профессиональных
заболеваний МЗ РК (Западный филиал)
Западно-Казахстанский государственный медицинский
университет имени Марата Оспанова МЗ РК
Мамырбаев А.А.
ТОКСИКОЛОГИЯ ХРОМА
И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ
Актобе-2012
2
УДК 613.1
ББК 52.84
М 22
Рецензенты:
1. Козловский В.А. – д.м.н., профессор
2. Каримов Т.К. – д.м.н., профессор
М 22 Мамырбаев А.А. Токсикология хрома и его соединений,
монография, - Актобе, 2012 , – 284 с.
ISBN 9965-02-362-Х
В монографии систематизированы научные сведения о
механизмах токсического действия хрома и его соединений. Представлена
информация о физико-химических свойствах, путях поступления,
транспорта и распределении этих химических веществ в живом организме.
Изложены
литературные
сведения,
касающиеся
механизмов
общетоксического, сенсибилизирующего, иммунотоксического действия
хрома; показаны специфика и особенности отдаленных эффектов действия
хрома и его соединений. Представлен материал о состоянии здоровья
рабочих и населения в условиях техногенного загрязнения окружающей
среды этим металлом, а также профилактические мероприятия.
Монография
рассчитана
на
гигиенистов,
токсикологов,
профпатологов,
клиницистов,
экологов,
специалистов
по
профилактической медицине и охране окружающей среды.
УДК 613.1
ББК 52.84
ISBN 9965-02-362-Х
© Мамырбаев А.А., 2012

---

Page 2

3
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время резко обострились проблемы,
непосредственно связанные с химическим загрязнением биосферы,
нередко приводящим не только к острым токсиколого-
экологическим ситуациям, но и к хроническим интоксикациям и
ухудшению
основных медико-демографических показателей
состояния
здоровья
населения.
К
наиболее
опасным
экотоксикантам, как известно, относятся прежде всего тяжелые
металлы, особенности циркуляции которых в окружающей среде
определяются их устойчивостью, биологической доступностью и
вероятностью вызывать негативные эффекты в очень малых
концентрациях. В указанном аспекте хрому и его соединениям,
длительно циркулирующим в окружающей среде, принадлежит
особая роль. Являясь эссенциальным нутриентом, с одной стороны,
и выраженным токсическим ядом при его поступлении в
избыточных дозах, с другой стороны, хром вызывает интерес у
исследователей и как микроэлемент, и как экотоксикант.
Настоящая
работа
–
фактически
первый
опыт
монографического изложения основ общей токсикологии хрома и
его
соединений.
Систематизируя
огромный
разрозненный
экспериментальный материал автор, по сути дела, провел
токсикологическую паспортизацию хрома и его соединений. При
этом, руководствуясь методами и приемами классической
токсикометрии, проведены детальный анализ и обобщение
первоисточников с целью описания дозовых и временных
зависимостей развития интоксикации, сводки фактического
материала по установлению пороговых и подпороговых доз и
уровней воздействия. Диапазон оценок включает количественную
характеристику кумулятивных свойств, особенности кожно-
раздражающего, кожно-резорбтивного, сенсибилизирующего и
иммунотропного действия. Важное значение приобретают сведения
по токсико-кинетическим и метаболическим критериям изучения
таких отдаленных эффектов, как бластомогенез и мутагенез, оценка
эмбриотропного и гонадотропного действия этого химического
вещества.
Несмотря на то, что имеющийся фактический материал не в
полной мере отражает специфику токсиколого-гигиенических
4
исследований и, следовательно, не охватывает ряда показателей и
тестов, которые теперь являются общепринятыми в практике
токсикологического эксперимента, данный труд дает возможность
понять и осмыслить мировой опыт ученых в этой области и
наметить те проблемы, решение которых восполнит этот пробел в
будущем. Чрезвычайно интересны разделы монографии, где
суммированы и проанализированы сведения, касающиеся не только
развития адаптационно-приспособительных процессов в условиях
острой, подострой и хронической интоксикации, но также
механизмов взаимодействия живого организма с соединениями
хрома на молекулярном, субклеточном, клеточном и органном
уровнях.
Важно еще и то,
что описание механизмов
общетоксического и специфического действия хрома на этих
иерархических уровнях проведено с учетом способа поступления
ксенобиотика в организм.
Содержание настоящей монографии, несомненно, шире
того названия, под которым она выходит, поскольку, кроме
вышеназванных проблем, в ней рассматриваются весьма
актуальные и во многом еще дискуссионные вопросы, лежащие в
основе
современных
подходов
и
принципов
оценки
экотоксикологии хрома и его соединений. Тем не менее, эти
сведения
представляют
значительный
интерес,
так
как
детализируются особенности общетоксического и специфического
влияния металла как на человека, так и на других теплокровных и
холоднокровных особей. Анализируя исследовательский материал
с позиции экотоксикологии, автор приходит к заключению, что
способность хрома к биоаккумуляции и биомагнификации лежит не
только в основе ксенобиотического профиля биогеоценозов, но и
определяет картину хронических (отсроченных) токсических
эффектов.
Автором рассмотрены и систематизированы сведения о
физико-химических свойствах хрома и его соединений, путях
поступления и превращения в окружающей среде; приводятся
действующие и временные гигиенические нормативы хрома и его
соединений в объектах окружающей среды, а также нормативы
других стран мира по технике безопасности, охране труда и
окружающей среды, подготовленные независимыми экспертами.
Обращает внимание детальная характеристика биологической роли

---

Page 3

5
хрома, путей поступления, превращения, транспортирования,
накопления и выведения этого химического вещества из организма.
Не ограничиваясь констатацией этих сведений, в монографии
приводится расшифровка механизмов проникновения хрома через
биологические мембраны и диссоциации этого металла в тканевых
жидкостях, зависимость процесса биотрансформации хрома от
химического состава и условий внутренней среды организма.
Индивидуальные особенности обмена и метаболизма способствуют
избирательному накоплению хрома в определенных органах и
тканях, которое может быть первичным или вторичным.
Уместно подчеркнуть, что в предлагаемой монографии
отражен
коллективный
опыт
гигиенистов,
токсикологов,
профпатологов, представителей многих других теоретических и
клинических дисциплин, касающийся патогенеза развития острой и
хронической хромовой интоксикации как в эксперименте, так и у
рабочих хромового производства. Приводятся сведения о влиянии
техногенной хромовой биогеохимической провинции на состояние
здоровья взрослого и детского населения. Сравнительный
временной анализ показывает, что экообусловленная патология
остается весьма актуальной в данном регионе и требует к себе
внимания экологов, медиков и специалистов других направлений
науки.
Завершает книгу раздел, посвященный профилактике
хромовой интоксикации. Не умаляя значения технологических и
санитарно-технических
мероприятий
по
предупреждению
возникновения хромовой интоксикации, автор совершенно
справедливо акцентирует внимание читателей на значении
алиментарного фактора. При этом более чем убедительно
аргументируется тот факт, что химический состав пищи и
фармакологическая
активность
ее
компонентов
играют
чрезвычайно важную роль в реализации токсических эффектов
хрома и его соединений. Тем более, что механизмы токсического
действия хрома сопряжены с нарушением метаболизма отдельных
макро- и микронутриентов.
Рекомендуя
эту
полезную
книгу,
целесообразно
подчеркнуть, что накопление всеобъемлющих знаний в вопросах
токсикологии хрома представляет как теоретический, так и
прикладной интерес. Вместе с тем развитие научного познания
6
происходит
путем
процесса
интеграции,
обобщения
и
систематизации накапливаемых знаний. Успешное решение
многосторонних аспектов изучения неблагоприятного влияния
химических веществ на живой организм и природные экосистемы
лежит в основе охраны здоровья человека и условий его жизни.
Д.м.н., профессор,
академик НАН РК, РАМН,
лауреат высшей премии ВОЗ
им.Л.Бернара
Т.Шарманов

---

Page 4

7
Глава 1. Физико-химические свойства хрома
и его соединений
Впервые хром был открыт в минерале крокоите в 1797 году
французским исследователем Л.Н.Вокленом, а в 1798 году,
независимо от него, хром был открыт в крокоите немецким ученым
М.Г.Клапротом. Однако наиболее чистый металлический хром был
получен в 1799 году французским ученым Ф.Тассертом.
Хром (лат. Chromium), Cr, химический элемент VI группы
периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная
масса 51,996; металл голубовато-стального цвета.
Природные стабильные изотопы:
50
Cr (4,31%),
52
Cr
(87,76%),
53
Cr (9,55%) и
54
Cr (2,38%). Из искусственных
радиоактивных изотопов наиболее важен
51
Cr (период полураспада
Т
%
= 27,8 суток), который применяется как изотопный индикатор.
Среднее содержание хрома в земной коре (кларк) 8,310
-3
%.
Этот элемент, вероятно, более характерен для мантии Земли, так
как ультраосновные породы, которые, как полагают, ближе всего
по составу к мантии Земли, обогащены хромом (210
-4
%). Хром
образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных горных
породах, с ними связано образование крупнейших месторождений
хрома. В основных породах содержание хрома достигает лишь 210
-
2
%, в кислых – 2,510
-3
%, в осадочных породах (песчаниках) 3,510
-
3
%, глинистых сланцах – 910
-3
%. Хром – сравнительно слабый
водный мигрант; содержание хрома в морской воде 0,00005 мг/л.
В целом хром – металл глубинных зон Земли, каменные
метеориты (аналоги мантии) тоже обогащены хромом (2,710
-1
%).
Известно свыше 20 минералов хрома. Промышленное значение
имеет только хромит FeCr
2
O
4
, относящийся к шпинелям. Шпинели
могут образовывать друг с другом твердые растворы, поэтому в
природе отдельно или в качестве примесей к хромиту встречаются
также магнохромит (Mg,Fe)Cr
2
O
4
, алюмохромит Fe(Cr,Al)
2
O
4
,
хромпикотит (Mg,Fe)(Cr,Al)
2
O
4
– все они относятся к классу
хромшпинелидов. Помимо шпинелидов, хром встречается во
многих значительно
менее
распространенных минералах,
например,
меланохромите
3PbO2Cr
2
O
3
,
вокелените
8
2(Pb,Cu)CrO
4
(Pb,Cu)
3
(PO
4
)
2
,
тарапакаите
K
2
CrO
4
,
дитцеите
CaIO
3
CaCrO
4
и других.
Мировые
подтвержденные
запасы
хромовых руд
составляют 1,8 млрд. тонн. Более 60% из них сосредоточена в
ЮАР, 9% в Казахстане, 6% в Зимбабве. Значительными ресурсами
хромита обладают США, Индия, Филиппины, Турция, Мадагаскар,
Бразилия, Россия. Запасы хромовых руд в России сосредоточены
главным
образом
в
группе Сарановских месторождений
(Верблюжьегорское, Алапаевское, Халлиловское) на Урале и
составляют 6,4 млн. тонн (0,36% от мировых запасов). Главные
производители товарной хромовой руды в мире – ЮАР, Казахстан,
на долю которых приходится более 60% добычи сырья ежегодно.
Физические и химические свойства. Хром – твердый
блестящий металл. Температура плавления 1890; температура
кипения 2480; плотность 6,92; давление паров 0,246 мм рт.ст.
(1114), 12,610
-4
мм рт.ст. (1254). В соединениях обычно
проявляет степени окисления +2, +3, +6, среди них наиболее
устойчивы Cr
3+
; известны отдельные соединения, в которых Хром
имеет степени окисления +1, +4, +5. С увеличением степени
окисленности Хрома, его кислотные и окислительные свойства
возрастают.
Так,
производные
Cr
+2
–
очень сильные
восстановители, соединения Cr
+3
проявляют окислительные и
восстановительные свойства, а соединения Cr
+6
– сильные
окислители.
Хром химически малоактивен. При обычных условиях
устойчив к кислороду и влаге, но соединяется с фтором, образуя
CrF
3
. Выше 600 С взаимодействует с парами воды, давая Cr
2
O
3
;
азотом – Cr
2
N, CrN; углеродом – Cr
23
C
6
, Cr
7
C
3
, Cr
3
C
2
; серой – Cr
2
S
3
.
При сплавлении с бором образует борид – CrB, с кремнием –
силициды Cr
3
Si, Cr
2
Si
3
, CrSi
2
. Со многими металлами Хром дает
сплавы.
Окись хрома (зеленый крон, хромовая зелень) Cr
2
O
3
представляет собой темно-зеленые кристаллы. Молекулярная масса
151,99; температура плавления 2275; плотность 5,21; в воде
нерастворима; проявляет амфотерные свойства.
Трехокись хрома (хромовый ангидрид) CrO
3
представляет
собой темно-красные гигроскопические кристаллы. Молекулярная

---

Page 5

9
масса 99,99; температура плавления 197; плотность 2,8;
растворяется в воде, образуя растворы хромовых кислот.
Хромат натрия Na
2
CrO
4
и калия К
2
CrO
4
представляют собой
желтые кристаллы. Хромат натрия: молекулярная масса 161,98;
температура плавления 790; плотность 2,72; растворимость в воде
80,18 г/100 г (19,5). Кристаллизуется в виде гидратов с десятью,
шестью и четырьмя молекулами воды. Выше 62,8 обезвоживается.
Хромат калия: молекулярная масса 194,20; температура плавления
984; плотность 2,74; растворимость в воде 63,0 г/100 г (20), 79,2
г/100 г (100). Хроматы натрия и калия устойчивы только к
щелочной среде; при подкислении переходят в бихроматы.
Бихромат натрия Na
2
Cr
2
O
7
·2H
2
O (хромпик натриевый) и
калия K
2
Cr
2
O
7
(хромпик калиевый) представляют собой оранжево-
красные
расплывающиеся
кристаллы.
Бихромат
натрия:
молекулярная масса 298,00; температура плавления 356
(безводный); плотность 2,525; растворимость в воде 180,8 г/100 г
(20), 435,0 г/100 г (100). Бихромат калия: молекулярная масса
294,19;
температура
плавления
398;
плотность 2,684;
растворимость в воде 4,6 г/100 г (0), 12,3 г/100 г (20), 103 г/100 г
(100). Сильные окислители.
Хромат аммония (NH
4
)
2
CrO
4
представляет собой желтые
кристаллы. Молекулярная масса 152,07; растворимость в воде 40,5
г/100 г (30), 70,1 г/100 г (75). Сильный окислитель. Бихромат
аммония (NH
4
)
2
CrO
7
также выглядит в виде оранжевых кристаллов.
Молекулярная масса 252,06; температура разл. 185; плотность
2,15; растворимость в воде 30,8 г/100 г (15), 155,6 г/100 г (100).
Сильный окислитель.
Хромкалиевые квасцы KCr(SO
4
)·12H
2
O представляет собой
фиолетовые кристаллы. Молекулярная масса 499,39; температура
плавления 89; плотность 1,83; растворимость в воде 18,3% (20).
При длительном стоянии на воздухе теряет половину воды, при
350
обезвоживается
полностью
(жженные
квасцы).
Хромаммониевые квасцы NH
4
Cr(SO
4
)
2
·12 H
2
O – фиолетовые
кристаллы. Молекулярная масса 478,35; температура плавления
94; плотность 1,72; растворимость в воде 2,1 г/100 г (0), 15,7 г/100
г (40). Достаточно устойчивые соединения.
10
Хлорид хрома CrCl
3
– розово-фиолетовые кристаллы.
Молекулярная масса 158,35; температура плавления 1152С
(безводный); температура кипения 1300С; плотность 3,03. В воде
растворяется лишь в присутствии следов восстановителей.
Образует многочисленные продукты присоединения с NH
3
,
аминами и др. Из водного раствора кристаллизуется в виде гидрата
CrCl
3
·6H
2
O. Образует несколько изомерных гексогидратов,
свойства которых зависят от числа молекул воды, находящихся во
внутренней
координационной
сфере
металла.
Хлорид
гексааквахрома (фиолетовый хлорид Рекура) [Cr(H
2
O)
6
]Cl
3
–
кристаллы серовато-синего цвета, хлорид хлорпентааквахрома
(хлорид Бьеррума) [Cr(H
2
O)
5
]Cl
2
H
2
O – гигроскопичное светло-
зеленое вещество; хлорид дихлортетрааквахрома (зеленый хлорид
Рекура) [Cr(H
2
O)
4
Cl
2
]Cl2H
2
O – темно-зеленые кристаллы. В
водных растворах устанавливается термодинамическое равновесие
между тремя формами, зависящее от многих факторов.
Диоксид-дихлорид хрома (хлорангидрид хромовой кислоты,
хлорокись хрома) CrO
2
Cl
2
– красная дымящая на воздухе жидкость.
Молекулярная масса 154,90; температура плавления 96,5;
температура кипения 116,7; плотность 1,91 (25). Водой
разлагается на H
2
CrO
4
и HCl. Растворяется в спирте, эфире.
Сильный окислитель. Является очень агрессивным реагентом. При
гидролизе
образуется
хлористый
водород
и
соединения
шестивалентного хрома.
Получение хрома и его соединений
В зависимости от целей использования и требуемой степени
чистоты металла существуют несколько промышленных способов
получения хрома. Металлический хром получают восстановлением
окиси хрома алюминием или кремнием. При алюминотермическом
способе предварительно подогретую шихту из окиси хрома,
порошка и стружек алюминия с добавлением окислителя
загружают в камеру, где реакцию возбуждают поджиганием смеси
Na
2
O
2
и Al. Хром, получающийся алюмотермическим способом,
содержится в количестве 99,1-99,4%. При силикотермическом
способе хром выплавляют в дуговых печах. Для получения чистого

---

Page 6

11
хрома используется электролитическое осаждение из ванн,
содержащих ионы Cr
+3
и Cr
+2
из раствора хромово-аммониевых
квасцов или из растворов хромовой кислоты.
Современные
технологии
позволяют
получать
в
промышленном масштабе металл чистотой 99,90-99,995% с
помощью высокотемпературной очистки в потоке водорода и
вакуумной
дегазации.
Методики
рафинирования
электролитического хрома позволяют избавляться от кислорода,
серы, азота и водорода, содержащихся в исходном сырье.
Существуют еще несколько менее значимых способов получения
металлического хрома – силикотермическое восстановление,
восстановление кремнием, восстановление оксида хрома углем,
восстановление оксида хрома водородом при 1500С и др.
В промышленности в больших масштабах производятся
сплавы хрома – феррохром и силикохром. Феррохром, содержащий
60-85% хрома получают прямым восстановлением хромовой руды,
содержащим не менее 48% окиси хрома. Высокоуглеродистый
феррохром (67-71% Cr и 4-6% C) получают в открытых
электродуговых печах, где шихта загружается сверху, а
низкоуглеродистый
феррохром
–
силикотермическим
восстановлением в электропечах.
Особой формой получения металлического хрома является
хромирование, в основе которого лежат два способа обработки
поверхности
металлических изделий
–
диффузионный
и
электролитический.
Диффузионный
способ
заключается
в
нагревании до 1050-1100С хромируемого изделия в атмосфере
водорода, засыпанного смесью феррохрома и огнеупора,
предварительно обработанных хлорводородом при высокой
температуре. Находящийся в порах огнеупора CrCl
2
улетучивается
и
хромирует
изделие.
В
процессе
электролитического
хромирования металл осаждается на поверхности обрабатываемого
изделия, выступающего в качестве катода. Электролит часто
представляет собой соединение шестивалентного хрома (обычно
CrO
3
), растворенное в водной H
2
SO
4
. Хромовые покрытия бывают
защитные и декоративные (толщина защитного покрытия 0,1 мм,
декоративного покрытия 0,0002-0,0005 мм).
12
Окись хрома получают восстановлением хроматов или
бихроматов серы углем, сернистым ангидридом, а также
термическим разложением хромового ангидрида. Трехокись хрома
получают действием серной кислоты на бихромат натрия. Хромат
натрия получают путем обжига природного хромита с доломитом и
содой при 1150-1200. При этом образовавшийся хромат
выщелачивают из спека и, после отделения от примесей, упаривают
и подвергают кристаллизации до получения хромата. Хромат калия
получают действием щелочи на бихромат калия. Бихроматы натрия
и калия получают окислительным обжигом хромовой руды
(хромита) с содой (или поташом) и известью с обработкой
полученных при этом хроматов с серной кислотой или двуокисью
углерода. Хромат аммония и бихромат аммония получаются
обменным разложением бихромата натрия с хлористым калием,
сернокислым калием и сульфатом аммония.
Хромкалиевые и хромаммониевые квасцы получаются при
смешении горячих водных растворов сульфатов хрома, калия и
аммония или же восстановлением соответствующих бихроматов
сернистым ангидридом, древесными опилками и каменноугольной
смолой.
Хлорид
хрома
получают
высокотемпературным
хлорированием хрома, феррохрома, а также хромовой руды в
присутствии угля с раздельной конденсацией образующихся
хлоридов хрома и железа. Безводный хлорид хрома может быть
получен хлорированием из металлического хрома прямо или
косвенно, путем хлорирования оксида хрома в присутствии
углерода при температуре 800С. Диоксид-дихлорид хрома
получается при воздействии хлороводорода на оксид хрома или
реакции хромата калия с концентрированной соляной кислотой, а
затем с добавлением серной кислоты в качестве обезвоживающего
агента. Диоксид-дихлорид хрома отделяется в виде густой
жидкости; затем он может быть отделен с помощью простой
дистилляции. Это соединение хрома может быть получено также
добавлением концентрированной серной кислоты в смесь хлорида
натрия и бихромата калия с последующей отгонкой продукта.

---

Page 7

13
Применение
Широкое использование металлического хрома в разных
отраслях промышленности основано на таких его свойствах как
жаропрочность, твердость и устойчивость его к коррозии. В
качестве легирующей добавки хром используется при выплавке
разнообразных сортов стали, увеличивая их твердость, способность
к высокотемпературному окислению и механическому истиранию.
Очень
широкое
использование
в
машиностроительной,
авиационной, космической отрасли получили сплавы хрома,
которые включают в себя железо, кобальт, молибден – феррохром,
нихром, стеллит, комохром и др. Окись хрома и трехокись хрома
являются сырьем для получения карбида хрома, шлифовальных
паст и красок для стекла и керамики, входят в состав хромовых
катализаторов. Хромат натрия, хромат калия и хромат аммония
применяются в производстве пигментов, как протрава при
крашении в производстве текстиля, как окислитель в органическом
синтезе, в фотографии.
Бихромат натрия, бихромат калия и бихромат аммония
широко применяются в металлообрабатывающей, кожевенной,
текстильной,
химической,
лакокрасочной,
керамической,
спичечной, пиротехнической промышленности; их используют в
качестве реактивов, а также для приготовления пигментов,
дубителей, для протравливания семян. Хромкалиевые квасцы и
хромаммониевые квасцы применяются в текстильной и кожевенной
промышленности, производстве кино- и фотопленки. Хлорид хрома
и диоксид-дихлорид хрома применяют для получения хрома. Борид
хрома применяется при изготовлении деталей двигателей
самолетов, лопаток газовых турбин и др.
14
Глава 2. Ксенобиотический профиль хрома
в окружающей среде
Поступление и превращение хрома в окружающей среде
В настоящее время объем выбросов загрязняющих веществ
техногенного происхождения стал соизмерим с масштабами
природных процессов миграции, биотрансформации и аккумуляции
различных химических веществ.
Обострились проблемы,
непосредственно связанные с химическим загрязнением биосферы,
нередко приводящим не только к острым токсиколого-
экологическим ситуациям, но и хроническим интоксикациям,
увеличению
общей
заболеваемости.
Последнее
вызвало
необходимость расширения
и
интенсификации
различных
исследований, касающихся масштабов и темпов загрязнения
окружающей среды, поиска эффективных методов охраны
атмосферного воздуха, природных открытых и подземных
водоисточников,
почвенного
и
растительного
покрова.
Исключительно важное значение проводимых исследований
связано не только с необходимостью изучения потоков
загрязняющих химических веществ в окружающей среде,
обусловленное
выбросами
промышленных
предприятий,
транспорта, бытовыми отходами, а также ограничение или полное
устранение токсического действия различных веществ и
соединений техногенного происхождения на животный и
растительный мир, предотвращение их негативного влияния на
здоровье человека.
К наиболее опасным экотоксикантам относятся, прежде
всего, тяжелые металлы, особенность циркуляции которых в
окружающей среде определяется их устойчивостью, биологической
доступностью и вероятностью вызывать негативные эффекты в
очень малых концентрациях. Хром и его соединения, длительно
персистирующие в окружающей среде, заслуживают особого
внимания.
Необходимость выпуска
данной
монографии
была
обусловлена тем, что в результате многолетней деятельности
градообразующих предприятий АО ТНК «Казхром» (Донской ГОК,
ОАО «Феррохром») и АО «АЗХС» в Актюбинском регионе

---

Page 8

15
сформировалась устойчивая
антропо-техногенная
хромовая
биогеохимическая провинция [1, 2, 3, 4], которая оказывает
непосредственное влияние на условия проживания, труда, быта и
здоровье населения данного региона.
Главным путем поступления хрома в окружающую
природную среду является загрязнение атмосферы аэрозолями
конденсации и дезинтеграции, образующимися в процессе
получения хрома и его соединений из хромовой руды и ее
дальнейшей переработки. Проведенная нами (в рамках аттестации
рабочих мест) детальная гигиеническая оценка технологического
процесса на ОАО «Феррохром» показала, что выпуск в плавильных
цехах высоко-, средне- и низкоуглеродистого феррохрома,
ферросиликохрома, карбида кальция, металлического хрома и
металлоконцентрата сопряжен с загрязнением воздуха рабочей
зоны пылью и газами. Так, запыленность воздуха на пульте
управления рудотермической печи и колошниковой площадке
превысила ПДК в 4-7 раз, содержание окислов марганца превысило
гигиенический норматив в 13-19 раз, а содержание хрома (Cr
+6
) – в
2,9 раза. Кроме того, на рабочей площадке у печей, дозировочном
узле и дробилке отмечено наличие диоксида кремния в пыли [5].
Следует отметить, что причина высокой запыленности
воздушной среды феррохромом на колошниковой площадке и на
пультах управления являлось наличие негерметичности свода печи,
а также восходящие потоки воздуха при выпуске сплава. Основным
источником пыли на пультах управления у машинистов крана
является расплавленный металл при разливе, а на узле сброса –
процесс сброса и приема короба, а также загрузка ферросплавов в
вагоны. На пультах управления запыленность воздуха менялась при
разливе сплава от 19,6 до 58,3 мг/м
3
, вне розлива от 9,6 до 45,4
мг/м
3
. Концентрация окислов марганца в воздухе рабочей зоны у
машинистов крана превышала санитарные нормы в 14-17 раз.
Необходимо также отметить, что комплексная гигиеническая
оценка условий труда выявила на данном предприятии
неблагоприятные микроклиматические условия, недостаточный
уровень освещенности, тяжелый напряженный труд отдельных
категорий металлургов.
Наличие
специфических
вредных
факторов
производственной среды при получении феррохрома показано и
16
другими авторами [6, 7]. При производстве хромовых ферросплавов
в воздушную среду рабочей зоны хром поступает в виде
трехвалентных соединений в составе аэрозоля дезинтеграции на
этапе подготовки и дозирования шихты и в виде аэрозоля
конденсации трех- и шестивалентного хрома, выделяющегося из
печей и с открытой поверхности расплавленного сплава и шлака.
Проведенные замеры содержания хрома в воздушной среде
основных цехов, как на начальных, так и конечных этапах
производства, показали его высокое содержание, исчисляющееся
десятками мг/м
3
. Наибольшее количество окиси хрома выделяется
при плавке рафинированного феррохрома. В пыли хром находится
в виде сложных соединений с железом, марганцем и другими
тяжелыми металлами [6].
Гигиенические исследования условий и характера труда
горнорабочих, занятых подземной добычей хромовой руды,
проведенных в шахтах «Молодежная» и «10 лет Независимости
Казахстана» Донского горно-обогатительного комбината показали,
что при бурении шпуров и взрывных работах, дроблении и
опрокидывании руды, транспортировке руды на конвейерах, а
также при работе горной техники в очистных забоях, работе
скреперных лебедок, креплении забоев и погрузочных работах,
воздух рабочей зоны интенсивно загрязняется полиметаллической
пылью, превышающей ПДК в 4,2 раза [8, 9]. Открытый способ
добычи хромовой руды на карьере «Поисковый» и труд рабочих
дробильно-обогатительных
фабрик
Донского
горно-
обогатительного
комбината
также
протекает
в
условиях
воздействия высоких концентраций пыли, превышающих ПДК в
4,6 раза. Расчет стажевой пылевой нагрузки позволил установить,
что рабочие, проработавшие в течение 1 года и выше испытывали
воздействие дозных нагрузок пыли, содержащих хром от 16,8 до
23,9 г [10, 11]. Трудовая деятельность работниц, занятых
дроблением и обогащением хромовой руды, протекает не только
при неблагоприятных микроклиматических условиях, но и
воздействием высокой запыленности, превышающей ПДК в 2,8
раза [12].
Следующим по значимости стационарным источником
загрязнения
воздушного
бассейна
города,
депонирующих
природных сред, является завод хромовых соединений (АО

---

Page 9

17
«Актюбинский завод хромовых соединений»), расположенный на
северо-восточной окраине города Актобе, на расстоянии 500 м от
промплощадки
завода
ферросплавов
(ОАО
«Феррохром»).
Имеющий полувековую историю завод хромовых соединений
выпускает следующую продукцию: монохромат натрия, бихромат
натрия, окись хрома, хромовый ангидрид, сернистый натрий.
Проведенная нами гигиеническая оценка условий труда на
данном предприятии показала, что воздух производственной среды
основных цехов загрязнен комплексом химических веществ и
аэрозолями
дезинтеграции
и
конденсации,
содержащими
соединения хрома. Детальное знакомство с технологическим
процессом показала, что из 385 источников выделения вредных
веществ в атмосферу, 375 оснащены газо-пылеулавливающими
установками. Тем не менее, выбросы в атмосферу остаются
достаточно значительными. Несмотря на снижение выбросов
твердых отходов за изученный период (2000-2006 г.) в 2,6 раза,
жидких и газообразных – в 10,7 раза, окисью углерода – в 27 раз,
окислов азота – в 2,9 раза, шестивалентного хрома – в 0,7 раза,
сернистого ангидрида – в 0,9 раза произошел рост выбросов
фтористого водорода – в 342 раза, диоксида марганца – в 9 раз,
хлора – в 1,4 раза [13].
Существенным
источником
техногенного
загрязнения
атмосферы и других объектов окружающей среды селитебных зон
города является ТЭЦ (ЗАО «Актобе ТЭЦ»), также расположенная в
промзоне (северо-восточной части города), территория которой
вплотную примыкает к промплощадке завода ферросплавов. ТЭЦ
работает на газе, используя в качестве резервного топлива мазут и
уголь. Из всех источников выбросов в атмосферу только около
половины оснащены газо-пылеуловителями. В этой связи,
естественно, степень очистки выбрасываемых газов в атмосферу
через дымовые трубы высотой 50 м, 80 м, 120 м и 150 м не отвечает
санитарным нормам. Оценка динамики выбросов твердых и
газообразных веществ за исследуемый период (2000-2007 г.)
показала, что в целом производственные выбросы ТЭЦ
уменьшились в 0,9 раза, в том числе твердые – в 2 раза, жидкие и
газообразные – в 0,9 раза, окислов азота – в 0,9 раза. Однако
произошел рост выбросов сернистого ангидрида в 1,9 раза,
18
марганца и его соединений в 4,3 раза, фтористых соединений – в
1,9 раза.
Учитывая, что в выбросах промышленных предприятий
содержится значительное число соединений металлов, нами была
прослежена динамика валовых выбросов в атмосферу твердых и
газообразных веществ всех трех градообразующих предприятий
(Таблица 1).
Таблица 1. Выбросы в атмосферу соединений металлов (тонн/год)
Как следует из представленных данных, за исследуемый
промежуток времени, наблюдается тенденция к снижению
выбросов Cr
+6
и Cr
+3
; валовые выбросы Mn и V, напротив,
увеличились; а Fe и Mg практически остались на одних и тех же
уровнях. При этом следует отметить, что максимальное загрязнение
воздушного бассейна города происходило в 2000 и 2003 г.,
минимальное – в 2002 г. Суммарный показатель загрязнения
атмосферы «Р» для микротерритории №1 города (удаленной от
заводской зоны на расстоянии до 5 км) составил 5,25; для
микротерритории №2 (удаленной от заводской зоны на расстоянии
до 10 км) составил 4,5; для микротерритории №3 (удаленной от
заводской зоны на расстоянии до 15 км) составил 4,2 [14]. Данные
результаты свидетельствуют о влиянии на здоровье населения
города комплекса химических веществ, а степень загрязнения
атмосферного воздуха в целом по городу можно рассматривать как
умеренное.
Загрязнение атмосферного воздуха выбросами предприятий
хромовой промышленности показало, что Cr
+6
присутствовал в

---

Page 10

19
54,0% всех проб воздуха отобранных в городской черте и 100%
проб воздуха отобранных на промплощадках АО «АЗХС» и ОАО
«Феррохром» [15]. При этом в зимне-осенний периоды года
среднесменные и максимально разовые концентрации хрома в
атмосферном воздухе были значительно выше – от 1,1 до 12 ПДК,
чем в весенне-летние периоды, когда концентрация хрома
составляла 1-1,7 ПДК. Рассчитаны были также объемы
пылевыделения
с
поверхности
феррохромошлакоотвалов,
зависимые, прежде всего, от скорости ветра [16]. Объем выброса
пыли при скорости ветра 2 м/с, действующего в течение 55 дней,
достигает 5,3 тонн в год; при скорости ветра 7 м/с (количество дней
действия ветра 297) – 40,0 тонн в год; при скорости ветра 15 м/с
(количество дней действия ветра 13) – 3,6 тонн в год, составляя в
суммарном варианте – 48,9 тонн в год.
Не менее важным источником загрязнения почвы, подземных
вод,
атмосферного
воздуха
являются
промотходы
этих
градообразующих предприятий. За последние 3 года твердые
промотходы АО «АЗХС», ОАО «Феррохром», ЗАО «Актобе ТЭЦ»
составили более 1,5 млн. тонн. По количеству накопленных в
отвалах промотходов первое место занимает ОАО «Феррохром»
(порядка около 1 млн. тонн). Однако, в настоящее время, данное
предприятие практически полностью утилизирует промотходы; на
75-81% утилизирует промотходы АО «АЗХС». В то же время ЗАО
«Актобе ТЭЦ» практически не утилизирует промотходы [4].
Источниками загрязнения окружающей среды хромом,
помимо предприятий по добыче и переработке хромовых руд,
являются
также
горнодобывающие,
машиностроительные,
металлообрабатывающие,
текстильные
заводы
и
фабрики.
Сжигание бурых каменных углей сопровождается значительным
поступлением хрома в атмосферу [17, 18]. Вокруг этих крупных
промышленных предприятий могут формироваться техногенные
хромовые
биогеохимические
провинции
с
повышенным
содержанием этого металла в воздухе, почве, воде, продуктах
питания растительного и животного происхождения. Загрязнение
атмосферного воздуха на высоте 10-15 метров достигает 700
килограмм по количеству шестивалентного хрома [17, 19]. В зоне
рассеивания хрома на расстоянии до 7 километров от предприятий,
почва загрязнена не только на поверхности, но даже на глубину 1
20
метр, где концентрация хрома иногда превышает стандартный
уровень [20].
Соединения
хрома,
седиментирующие
из
воздуха,
загрязняют в первую очередь почву и водоемы. Поступления хрома
в составе промышленных сточных вод, смывов почв, содержащих
хром является важным источником загрязнения водоемов.
Открытые водоемы и подземные воды загрязняются и
атмосферными осадками, с которыми выпадают растворимые соли
хрома. Хром обладает высокой мигрирующей способностью из
почвы в растения, подземные и поверхностные воды. Он может
поступать в почву в следствие разрушения хромсодержащих руд,
отмирания и распада растений и микроорганизмов.
В результате естественных природных процессов, таких как
эрозия и выщелачивание минералов, хром активируется и
физически присутствует в почве, воде и воздухе. Трехвалентный
хром, обладающий низкой растворимостью, а также антропогенный
металлический хром, хромсодержащие сплавы и нерастворимые
продукты, содержащие трехвалентный хром (полуторная окись
хрома) являются в значительной степени инертными и
биологически
недоступными.
При
нормальных условиях
окружающей среды в водной и земной среде трехвалентный хром
может образовывать относительно стабильные комплексные
соединения со многими встречающимися в природе органическими
частицами, ограничивая, таким образом, его биологическую
доступность. В некоторых случаях, комплексообразование может
увеличить биологическую доступность, в зависимости от
растворимости лиганд [21].
Воздействие шестивалентного хрома на окружающую среду
связано с его характеристикой как относительно подвижного иона
и сильного окислителя. Анион хрома будет оставаться подвижным
только в том случае, если его концентрация будет превышать как
абсорбционные, так и восстановительные свойства почвы [22, 23].
Как только анион хрома вступает в контакт с организмами,
сильный
окислитель
быстро
восстанавливается,
образуя
промежуточные и химически активные кислородные соединения,
которые могут вызвать негативные эффекты [24, 25]. В результате
окислительно-восстановительных реакций Cr(VI) может быть
химически
превращен
в
Cr(III)
и
наоборот
[26-28].

---

Page 11

21
Взаимопревращения
хрома
одновременно
контролируется
некоторыми факторами, включая присутствие и концентрации
видов хрома и окислителей или восстанавливающих агентов,
температуру окружающей среды, свет, сорбенты, кислотно-
основные реакции, pH, комплексообразующие агенты и реакции
осаждения [21, 28]. В присутствии соединений железа, сульфидов и
органических веществ Cr(VI) легко превращается в Cr(III) [27, 29].
В биологических системах Cr(VI) легко восстанавливается до
Cr(III), а обратной реакции редокс-потенциал не благоприятствует.
Соединения Cr(VI), растворимые в воде, обычно присутствуют в
виде комплексных анионов – хромата и бихромата. Напротив,
Cr(III) обычно находится в катионной форме и стремиться
образовать комплексные соединения с координационным числом 6,
а такие комплексы сравнительно плохо растворимы в воде. В
водопроводной воде (в окислительных условиях) и особенно при
обработке воды окисляющими агентами типа хлора и озона
сравнительно малотоксичный трехвалентный хром окисляется в
более токсичный шестивалентный хром, на чем и основаны
разрешаемые концентрации обоих валентных состояний этого
элемента в питьевой воде [30]. Рядом авторов показано, что в
водной среде при нейтральном pH соединения шестивалентного
хрома весьма стабильны. При слабощелочной реакции воды, а
также при pH < 4,0 стабильность хрома резко снижается, причем в
кислой среде хроматы переходят в более токсичные соединения –
бихроматы. В сточных водах, а также водоемах, где могут
содержаться
органические
вещества,
концентрация
шестивалентного хрома понижается за счет расхода его на
окисление органических веществ [17].
Содержание хрома в различных объектах окружающей среды
Содержание хрома в наружной оболочке земного шара
(литосфере) составляет порядка 0,0055%, причем основной
природной формой является окись хрома [17]. Содержание хрома в
почвах,
незагрязненных техногенным
путем,
подвержены
колебаниям в зависимости от вида почвы. Так, в сухих почвах
Русской равнины содержание хрома варьирует от 0,076 до 0,0005%
(в среднем 0,019%). Содержание хрома в основных горных породах
22
составляет 0,02%, в кислых – 0,0025%, в глинистых сланцах –
0,009% [17]. Содержание хрома в красноземах не превышает 100
мг/кг. Еще меньше его в дерноподзолистых почвах. Распределение
хрома в профилях различных подтипов черноземов зависит от
количества органического вещества в них, глубины залегания
карбонатного горизонта и обогащение породы этим элементом. В
указанных почвах большая часть хрома приходится на илистую
фракцию; хром, как правило, аккумулируется в верхних гумусовых
горизонтах. Содержание водорастворимого хрома не превышает
0,001 мг/кг [31].
Ранее выполненными исследованиями [1] было высказано
предположение о наличии хромовой биогеохимической провинции
в Актюбинской области, когда содержание хрома в почвах и
подпочвенных суглинках было на уровне 0,2-1%, превышая
кларковое содержание хрома в 30-50 раз. В почвах других районов
Актюбинской области содержание хрома превышало его кларк в 2
раза. В последующие годы многими работами более чем
убедительно было доказано, что в данном регионе уже к началу 70-
х годов
прошлого
столетия
сформировалась устойчивая
антропотехногенная биогеохимическая провинция по хрому. Нами
совместно с Б.В.Засориным были проведены исследования и дан
развернутый анализ химического загрязнения почвенного покрова
на территории Актобе. Максимальные концентрации хрома в
почве, выявленные на территории промплощадок, превышали 10
г/кг. На промплощадке сопредельной территории площадью 2,25
км
2
такие концентрации выявили в 31,5% проб, в 70% проб
содержание хрома превышало 5 г/кг. На 50% площади
обследуемого участка содержание хрома превышало 8 г/кг. Среднее
содержание хрома по всем пробам на данном участке составило
6974 мг/кг.
На территории промплощадки АО «АЗХС» участок с
концентрацией хрома более 8 г/кг соответствует зоне размещения
основных цехов предприятия. Участки с концентрацией хрома 5-8
г/кг занимают около 20% площади. Среднее содержание хрома на
обследованной территории составило 2446 мг/кг. К югу от
промплощадок ОАО «Феррохром» и АО «АЗХС» зона загрязнения
почвы хромом (более 3 г/кг) наблюдается в основном только на
северном берегу р.Дженишке. Далее к югу она прослеживается на

---

Page 12

23
участке, удаленном на 3-5 км от промзоны, а на расстоянии более 5
км не выявляется. Зона с концентрацией хрома 1-3 г/кг
протягивается через дачные участки (2-3 км от промзоны) на
южном берегу р.Дженишке и далее на юг на территорию городской
застройки; на западе она прослеживается на расстоянии до 6-7 км
от начала селитебной зоны, а на востоке – на удалении 5-6 км.
Высокие уровни содержания хрома в почве, а также наличие
прямой зависимости между концентрациями хрома и удаленностью
от заводов (АО «АЗХС») показаны в других работах [32]. В пробах
почвы детских садов города Актобе уровни данного элемента
оказались выше гигиенических норм. Так, в ДДУ №8 содержание
хрома в почве составило 241,2 мг/кг; ДДУ №30 – 83,5 мг/кг.
В близко географически и климатически расположенных
городах Российской Федерации – Оренбурге и Орске содержание
хрома в почве также имеет тенденцию к повышению. Так, в
Оренбурге, кларк превышен в 1,7 раза, а в Орске – в 5,4 раза.
Оценка состояния окружающей среды в районе объектов
комплексной подготовки газа [33] показала увеличение содержания
комплекса химических веществ в почве превышающих кларк, в том
числе по хрому (1,5 раза). Авторы приходят к выводу о том, что
высокие концентрации ряда элементов в различных объектах
окружающей среды способствуют процессам формирования
техногенных провинций по барию, бериллию, марганцу и хрому.
Комплексный гигиенический анализ позволил им выявить высокий
суммарный уровень техногенной нагрузки на селитебные
территории сельских населенных пунктов, расположенных в зоне
влияния промышленных предприятий. Содержание хрома в почвах
Хабаровского края составляет в среднем 3,54 мг% и в 2 раза
превышает его концентрацию в почвах Иркутской области.
Среднее содержание хрома в основных типах почв в Азербайджане
находится в пределах 41-160 мг/кг. При этом почвы горных
районов содержат меньше хрома, чем почвы низменных районов.
Самыми богатыми хромом является лугово-лесные выщелаченные
глееватые почвы горных районов (36-71 мг/кг) и низменной части
(153-184 мг/кг).
Общеизвестно, что химическое загрязнение почв тяжелыми
металлами – наиболее опасный вид деградации почвенного
покрова, поскольку самоочищающая способность почв от тяжелых
24
металлов минимальна, почвы прочно аккумулируют их. Тем самым
почва становиться одним из важнейших геохимических барьеров
для большинства токсикантов на пути их миграции из атмосферы в
грунтовые и поверхностные воды. В указанном аспекте хром
является ярчайшим представителем этой группы химических
элементов, особенности миграции которого, способность к
биоаккумуляции и биомагнификации лежат не только в основе
характеристики ксенобиотического профиля биогеоценозов, но и
определяют картину хронических (отсроченных) и острых
токсических эффектов.
Так как на большей части урбанизированной территории
города Актобе и области техногенное воздействие преобладает над
естественными факторами почвообразования, то на данной
территории мы имеем специфические виды почв, характерной
особенностью которых является высокий уровень загрязненности
хромом. Последнее обстоятельство приводит к тому, что
нарушаются
окислительно-восстановительные
и
кислотно-
основные свойства почв, содержание в них органического
вещества, гранулометрический состав, а также водно-тепловой
режим и геохимический фон. Во многих местах (промплощадки и
близко расположенные территории к промзоне) почва полностью
утратила способность к продуктивности и биологическому
самоочищению.
Немаловажное значение в санитарно-гигиеническом и
медико-экологическом мониторинге имеет значение определения
хрома в других депонирующих средах – снеге, воде, донных
отложениях, продуктах растениеводства и животноводства. Анализ
снежного покрова позволяет определить преобладание направления
разноса и состава загрязняющих химических веществ. В составе
снега, как аккумулятивном индикаторе, отражается специфическая
техногенная
нагрузка
от
отдельных
источников
или
промышленных зон. Выполненные в начале 2000 годов наши
собственные исследования показали, что ореол рассеивания хрома
с уровнем загрязнения более 20 кг/км
2
вытянут в юго-восточном и
северном направлениях. Максимальное загрязнение свыше 30
кг/км
2
и 20-30 кг/км
2
отмечено на расстоянии до 5-7 км к югу и до
7-13 – к северу. Проведенные расчеты показали, что в зонах
радиусом 2-5-10 км от основных источников загрязнения за зимний

---

Page 13

25
период (112 дней) накапливалось соответственно – 26,5, 18,8, 5,9
тонн общего хрома; 1,4, 1,0, 0,2 тонн шестивалентного хрома. Зона
загрязнения шестивалентным хромом с содержанием его свыше 5
кг/км
2
сосредоточено в основном в районе промплощадок в радиусе
до 4-5 км.
Химический анализ снеговой воды, взятой на территории
промлощадок, также показал наличие в ней шестивалентного
хрома; содержание последнего составило от 0,05 до 18,1 мг/дм
3
.
При этом следует отметить, что pH снеговой воды составило 10.
Рассчитанные коэффициенты концентраций (Kc) и суммарное
содержание (Zc) хрома в снеговом покрове показали тенденцию к
накоплению этого элемента в данной депонирующей среде.
Очень
высокие
уровни
загрязненности
хромом
поверхностных и подземных вод города и области обусловлены,
прежде всего, инфильтрацией шестивалентного хрома из
хромсодержащих шламов прудов-накопителей. Самые высокие
концентрации шестивалентного хрома в речной воде р.Илек
наблюдались ниже устья р.Дженишке, где максимальные
концентрации достигали 5 мг/л, при среднегодовых – 2,1-2,4 мг/л.
Попавший в реку шестивалентный хром обнаруживался ниже по
течению на расстоянии 380 км у сел Чилик и Георгиевка,
концентрации которого превысили гигиенические нормативы
соответственно в 9-53 и 175-503 ПДК [34]. Результаты анализа проб
почвы из поймы р.Илек, тестированной на содержание подвижного
хрома и хрома шестивалентного, показали, что валовое содержание
подвижной формы хрома в среднем составляло 511,08 ± 249 мг/кг,
при превышении ПДК в отдельных точках – в 16-142 раза, хрома
шестивалентного – 4,5 ± 3,2 мг/кг, при превышении ПДК в 5-197
раз [32].
В нормальных естественных условиях содержание хрома в
водных объектах широко колеблется в связи с изменениями
температуры, влажности и активной реакции почвы. Воды
поверхностных и подземных вод и источников питьевого
водоснабжения содержат хром в концентрациях 0,01-0,001 мг/л,
максимальная его концентрация достигает 0,112 мг/л. В
водопроводной воде средняя концентрация хрома составляет
0,0023,
максимальная
–
0,079 мг/л.
Хром
природного
происхождения находится в воде в виде элементарного или
26
трехвалентного хрома. Более высокие концентрации хрома в
природных водах встречаются в зонах хромитовых карьеров и
сбросов промышленных сточных вод. В сточных водах
предприятий, занятых производством хрома, содержатся его
шестивалентные соединения, которые могут сохраняться без
изменений неопределенно долгое время. Среднее содержание
хрома в морской воде составляет 0,05 мкг/л [17, 35]; в водах
океанов – 0,28 мкг/л, в том числе 88% от общего количества – в
виде растворенных в воде соединений; во взвешенном состоянии
[36, 37].
Совершенно очевидно, что наиболее полно состояние
загрязнения водной среды можно получить только при условии
химического анализа на содержание загрязняющих веществ во всех
компонентах среды, включая воду, взвеси, донные осадки и биоту.
При этом, для оценки миграционной способности тяжелых
металлов и определения основных токсикометрических параметров
используются организмы-мониторы: моллюски, макроводоросли,
рыбы и другие гидробионты.
Проведенные нами лабораторные исследования донных
отложений рек Илек и Каргала в летние и осенние периоды года
выявили наличие существенных концентраций хрома. Наибольшие
концентрации хрома в донных отложениях установлены в средней
части обследованного участка реки. Так, напротив силикатного
завода, содержание растворенных форм хрома превысило 6 мкг/100
г донных отложений, а наиболее высокие концентрации хромы в
иловом растворе отмечены в районе Новороссийского моста – 90
мкг/дм
3
. В донных отложениях реки Урал и его притоках (Орь,
Кумак, Губерме) и озере Теплое Оренбургской области
максимальное содержание хрома было на уровне 4000 мг/кг, а
минимальное – 300 мг/кг, среднее значение составило 620 мг/кг
[38]. В позднее проведенных исследованиях было показано, что
концентрация хрома была значительно ниже среднего показателя и
составила 20,3 мг/кг. Данный факт авторы объясняют тем, что не
учитывался тип донных отложений, а известно, что илистые и
глинистые донные отложения удерживают тяжелые металлы более
прочно, чем песчаные, что обусловливает различную степень
накопления металлов [39].

---

Page 14

27
В
Казахстане
и
России
гигиенические
нормативы
содержания тяжелых металлов в донных отложениях не
установлены. В совместных российско-голландских проектах
применялась система стандартов, принятая в Нидерландах, где
существуют
экологические
нормативы,
регламентирующие
качество донных отложений, почв и грунтовых вод. Они приняты и
опубликованы Правительством в 1993-1994 годах [40]. В
Нидерландах существует два вида нормативов: «намеченный»
(экологический) («Streewaarde» S) и «нормативы санации»
(«Interventiewaarde» I). Так, для хрома экологический норматив (S)
составил 100, а для норматива санации (I) – 380 мг/кг (валовое
содержание тяжелых металлов в донных отложениях мг/кг
приведено к единому стандартному образцу, содержащему 10%
органического вещества и 25% частиц размером, меньше 2 мкм).
Исследования видового состава беспозвоночных в водоемах
в окрестностях городов Токмок и Бишкек показали, что водные
организмы являются важным индикатором биомониторинга
тяжелых металлов. В точках отбора проб речной воды содержание
хрома превышало гигиенические нормативы в 6-12 раз [41].
Высокой способностью к активной биоабсорбции тяжелых
металлов обладают базидиальные макромицеты, благодаря чему
они могут активно вовлекать названные токсиканты в
биогеохимические циклы [42-44]. Установлено, что способность к
накоплению
хрома
сильнее
выражена
у ксилотрофных
базидомицетов. Среднее содержание хрома в плодовых телах
гумусовых сапротрофов
составило
0,74 ±
0,16
мг/кг;
микоризообразователях – 0,73 ± 0,05 мг/кг; ксилотрофов – 0,97 ±
0,11 мг/кг и подстилочных сапротрофов – 0,82 ± 0,20 мг/кг.
Сильная вариабельность содержания хрома и других тяжелых
металлов в плодовых телах базидиальных макромицетов
объясняется
эколого-трофическими
особенностями
и
таксономической принадлежностью отдельных видов [45].
Высокая степень сорбции и накопления хрома отмечается
тканями самых разнообразных морских организмов. Отмечено
значительное биоконцентрирование тяжелых металлов, в том числе
хрома, в гидробионтах отдельных районов мирового океана,
причем коэффициент накопления хрома в планктоне составляет
10000-20000 [46]. Высокая концентрация хрома (до 16,3 мг/кг)
28
обнаружена в раковинах устриц [47]. Значительные количества
хрома содержат мидии (от 0,03 до 5 мг/кг сырой ткани).
Концентрация хрома в рыбах пресноводных бассейнов составляет в
среднем 0,6 мг/кг сырой ткани, морских бассейнах – 0,9 и
океанических – 0,3 мг/кг [47]. Автор отмечает, что трескообразные
представители рыбных пород содержат меньше хрома, чем
окунеобразные (соответственно: 0,3 и 0,7 мг/кг мышечной ткани).
Содержание общего хрома в подлещике и окуне, выловленных в
реке Илек, расположенной в техногенной хромовой провинции,
оказалось равным 0,169 мг/кг и 0,031 мг/кг, а содержание хрома
шестивалентного – 0,082 и 0,021 мг/кг, соответственно [32].
Пресноводные и морские водные организмы, являясь
конечным звеном биологической миграции микроэлементов и, в
частности хрома, способствуют биоконцентрации последнего.
Последующее биоседиментационное отложение хрома в донных
осадках, физико-химическая или микробная деструкция отмершего
биоматериала, регенерация минеральных форм способствуют
вовлечению этого элемента в новые, повторяющиеся круговороты
хрома в океанической воде.
Немаловажный
интерес
представляют
особенности
накопления хрома в растительной продукции. Как правило,
формирование химического состава растительного организма
определяется не только биохимическими свойствами различных
видов
организмов,
их возрастом
и
физико-химическими
закономерностями связи между элементами в организме, но и
химической структурой почвы и ее микробиологическим пейзажем.
При этом содержание одних и тех же химических элементов в
различных частях растений может изменяться в широких пределах.
Усвоение тяжелых металлов растениями показало, что в ряде
случаев высокие концентрации металлов в почве стимулировали
рост и развитие растений. Повышение концентрации хрома в
питательном растворе приводило к увеличению содержания
хлорофилла и зольных элементов в зеленой массе при
одновременном снижении высоты пера, количества перьев и веса
зеленой массы лука [48].
В районах залегания хромсодержащих минералов и почвах-
серпентинитах [49, 50] в растениях определяется повышенное
содержание хрома. Растительный покров Актюбинской области,

---

Page 15

29
характеризующийся ковыльно-типчаковой, полынно-ковыльной,
полынной, злаково-полынной и черно-полынной растительными
ассоциациями, отличается повышенным содержанием хрома в
указанных растениях, концентрации которого колебались в
пределах от 1,6·10
-5
% до 269·10
5
% [51]. Максимальное содержание
хрома обнаружено в растительных продуктах, произрастающих на
расстоянии одного километра от Актюбинского завода хромовых
соединений. Так, в помидорах хром содержится в количестве 1,25-
0,24 мг/кг, в картофеле – 0,43-0,11 мг/кг, в клубнике – 7,28-0,54
мг/кг [52]. В дикорастущих растениях (ежевика и шиповник),
произрастающих вдоль берега реки Илек Актюбинской области
среднее содержание общего хрома составило 53,4 ± 39,4 мг/кг,
хрома шестивалентного – 0,31±0,45 мг/кг. Повышенное содержание
хрома отмечено также в полыни серой, полыни эстрагон, цмине
песчаном, а также овощах и фруктах [32]; в семенах подсолнечника
содержание хрома составило 16,8 мг/кг.
Существует точка зрения о том, что хром, восстанавливаясь в
корневой системе растений, накапливается большей частью в
корнях, чем в надземной лиственной части. Самая низкая
концентрация хрома в надземных частях растений наблюдается в
плодах, с увеличением в стеблях и листьях [23, 53]. Концентрация
хрома в растениях значительно отличается среди различных видов,
структуры тканей и стадии роста [54]. В целом, к растениям
поступает только небольшая часть от общего содержания хрома в
почве. Показанное соотношение содержания хрома в растениях по
сравнению с почвой варьирует от 0,1 до 0,3 [53]. Концентрация
хрома в растениях, главным образом, контролируется содержанием
растворимого хрома в почве [54]. Помимо поступления хрома в
растение через корни из загрязненных почв существует еще один
путь – поглощение этого элемента через листовую поверхность из
газопылевых выбросов и аэрозолей конденсации и дезинтерграции.
В продуктах питания как растительного, так и животного
происхождения, хром содержится в виде неорганических солей, а
также в виде комплексного соединения с органическими
лигандами, представляющего биологически активную форму хрома
с выраженным воздействием на углеводный обмен (фактор
толерантности к глюкозе). Более высокие концентрации хрома
содержатся в рыбе, молоке, молочных изделиях, мясе домашних
30
животных и птице; фрукты и овощи имеют более низкие
концентрации хрома [55]. Наибольшее количество этого элемента
содержат яйца, растительные и животные жиры, пивные дрожжи,
черный перец, сыр, черный хлеб. В справочнике по диетологии
указано, что содержание хрома (мкг/100 г съедобной части
продукта) в говяжьей печени составляет 32,0, говядине – 8,2,
свинине – 13,5, птице – 9,15, зернобобовых – 9-16, перловой крупе
– 12,5, ржаной обойной муке – 4,3 [56]. В справочнике по
химическому составу пищевых продуктов [57] дается детальное
описание содержания хрома, как микроэлемента, в пищевых
продуктах и
субпродуктах растительного и
животного
происхождения, уровни и динамика содержания которого отражают
данные, приведенные другими авторами.

---

Page 16

31
Глава 3. Гигиенические нормативы хрома и его соединений
в объектах окружающей среды
В
научной
разработке
концепции
гигиенического
регламентирования
(нормирования)
вредных
факторов
окружающей среды на уровнях, безопасных для здоровья
населения, ведущая роль и бесспорный приоритет принадлежат
советской
гигиенической
науке.
Основы
методологии
гигиенического регламентирования факторов окружающей и
производственной среды были заложены еще в 30-е годы
прошедшего столетия. Несколькими поколениями ученых-
токсикологов были разработаны и доказаны ведущие принципы,
критерии и методы гигиенической оценки факторов среды. Общей
методологической основой работ по обоснованию гигиенических
нормативов различных факторов окружающей среды является
проведение многоплановых исследований: острых, подострых и
хронических опытов на лабораторных животных, а также на
добровольцах в случае необходимости изучения органолептических
свойств воды, продуктов питания и оценки ольфакторных реакций
организма на действия атмосферных загрязнений.
В ходе таких исследований устанавливаются дозовые и
временные зависимости развития интоксикации и выявляются
отдаленные эффекты. Ключевыми моментами здесь является
установление пороговых и подпороговых доз или уровней
воздействия, обоснование условий экстраполяции полученных
данных с животных на человека и определение коэффициентов
запаса при расчете предельно-допустимых концентраций (уровней)
факторов внешней среды. При обосновании гигиенических
регламентов применяют комплекс современных биохимических,
иммунологических, морфологических, физиологических и других
методов
исследований,
позволяющих
выявлять
ранние
предпатологические изменения функций и показателей организма.
Наряду с общими принципами, заложенными в методические
схемы гигиенического регламентирования качества окружающей
среды, существуют и свои характерные особенности для факторов
различной природы и для разных объектов среды, что связано со
спецификой способа воздействия загрязнений из той или иной
среды или свойствами самого фактора. Это обусловливает
32
необходимость учета имеющей место специфики воздействия
изучаемого загрязнения из конкретной среды при моделировании
интоксикации в эксперименте и применении различных критериев
вредности при оценке биологического действия различных
загрязнений. Естественно, разработка гигиенических регламентов
для хрома и его соединений в воздухе рабочей зоны, атмосферном
воздухе, почве, воде и продуктах питания потребовало учета всех
нюансов
методологии
гигиенического
нормирования,
обозначенных выше.
В таблицах 2, 3 представлены гигиенические нормативы
хрома и его соединений в воздухе рабочей зоны, атмосферном
воздухе, воде и почве.
Таблица 2. Гигиенические нормативы хрома и его соединений в
воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе, воде и почве [58, 59]
Вещество
Воздух рабочей
зоны
Атмосферный
воздух
Вода
питьевая,
культурно-
бытового
водополь-
зования
Почва
Класс
опас-
ности
П
Д
К
р
.з
.
м
г
/
м
3
В
Д
К
р
.з
.
м
г
/
м
3
П
Д
К
м
.р
.
м
г
/
м
3
П
Д
К
с
с
.
П
Д
К
в
.
м
г
/
л
П
Д
К
п
м
г
/
к
г
Хром (Cr
+3
)
–
–
–
–
0,5
(с.-т.)
–
3
Хром (Cr
+6
)
–
–
–
–
0,1
(с.-т.)
0,005
3
Хром (Cr
+6
)
(в пересчете на CrO
3
)
–
–
0.0015
0.0015
–
–
1
Окись хрома*
1,0
–
–
–
–
–
3
Трехокись хрома*
0,01
–
0,0015
0,0015
–
–
1
Хрома хлорид
гексагидрат*
0,01
–
–
–
–
–
1
Хромат аммония*
0,02
–
–
–
–
–
1
Дихроматы*
0,01
–
–
–
–
–
1
Хрома фосфат
однозамещенный*
0,02
–
–
–
–
–
1
Хрома фосфат
трехзамещенный*
2,0
–
–
–
–
–
3
Хромин
5,0
–
–
–
–
–
3
Борид хрома
1,0
* В пересчете на Cr.
Таблица 3. Предельно допустимые концентрации хрома в воде питьевого и культурно-бытового водопользования [60].

---

Page 17

33
ППК
орл
– подпороговая концентрация веществ в водоеме,
определяемая по изменению органолептических характеристик
(запах, цвет, привкус), мг/л.
ППК
с.р.в.
–
подпороговая
концентрация
вещества,
определяемая по влиянию на санитарный режим водоема
(сапрофитная микрофлора, биологическая потребность в кислороде и
др.), мг/л.
ППК
т
– подпороговая концентрация вещества в водоеме,
определяемая по токсилогическим характеристикам, мг/л.
ПДК
в
– предельно допустимая концентрация вещества в воде
водоема, мг/л.
Особенности биотрансформации в окружающей среде хрома
и его соединений, способность к накоплению в пищевых продуктах,
а также растениях создают реальную угрозу для здоровья населения,
проживающего в техногенных хромовых провинциях. При
нормировании химических веществ в пищевых продуктах
предельно-допустимая концентрация устанавливается с учетом
допустимой суточной дозы или допустимого суточного поступления
ксенобиотика.
Необходимость такого
подхода
обусловлена
исключительным разнообразием продуктов растениеводства и
животноводства, пищевого рациона и его химического состава. В
таблице 4 приведены допустимые остаточные количества хрома в
основных группах пищевых продуктов, рекомендованные ФАО/ВОЗ.
Таблица 4. Допустимые остаточные количества хрома в основных
группах пищевых продуктов (мг/кг сырого продукта) [57, 61]
Элемент
Рыб-
ные
Мясо-
продукты
Молоч-
ные
Хлебные
и
зернопро-
дукты
Овощи Фрукты
Соки и
напитки
Хром
0,3
0,2
0,1
0,2
0,2
0,1
0,1
Суммарные концентрации хрома в поверхностном слое почв,
считающиеся предельными в отношении фитотоксичности по
данным разных авторов [54] колеблются в пределах от 75 до 1000
(мг/кг сухой массы). Существующие нормативы загрязнения почвы
34
тяжелыми металлами и, в частности, хромом, имеют статус
официального, а в ряде случаев рекомендуемые. Почва, в отличие от
гомогенной водной и воздушной среды, является сложной
гетерогенной системой, меняющей поведение экополлютантов в
зависимости от ее качественных свойств. Рабочие концентрации
химического вещества (тяжелых металлов), используемые в опытах
при гигиеническом регламентировании, определяются исходя из
уровня естественного содержания того или иного элемента в почве.
Более того, необходимо знать не только фоновое содержание
экополлютанта, но и пути его поступления, фактическое количество
содержания в почве как загрязнителя, физические константы и
химические свойства, параметры токсичности, методы обнаружения
ксенобиотика в различных объектах, в том числе и растениях.
Предложенный подход к экологическому нормированию, на
основе природно-географического критерия «фоновое содержание»,
под которым понимается содержание загрязняющих элементов и
соединений в почвах, соответствующих сочетанию естественных
факторов почвообразования на территориях, не испытывающих
техногенного воздействия, позволил вывести экологические
показатели уровня загрязнения почв [62. 63], представленные в
таблице 5.
Таблица 5. Экологические показатели уровня загрязнения почв,
мг/кг.
Элемент
Песчаные и
супесчаные
Суглинистые и
глинистые при рН <
5,5
Суглинистые и
глинистые при
рН > 5,5
ЭНС
ПДС
ЭКС
ЭНС
ПДС
ЭКС
ЭНС
ПДС
ЭКС
Cr
1,5
6
95
18
72
1150
25
100
1600
Примечание:
ЭНС – экологическая норма содержания, соответствующая
фоновому содержанию химических элементов, седиментационная или
иная нагрузка на которые не превышает интенсивности выноса
поступающих элементов за границы ландшафта;
ПДС
–
предельно-допустимое
содержание,
равное
четырехкратному значению ЭНС;

---

Page 18

35
ЭКС
–
экологически
критическое
содержание,
равное
шестидесятикратному значению ЭНС.
Однако среди многих исследователей существует твердое
убеждение в том, что наиболее объективную оценку загрязнения
почв тяжелыми металлами можно получить при определении в
почве содержания подвижных форм тяжелых металлов. Тем не
менее, данный подход также имеет существенный недостаток, так
как не учитывает всю сумму загрязняющих химических веществ в
почве и, тем самым, не позволяет судить о комбинированном и
сочетанном действии тяжелых металлов на организм человека.
В таблице 6 даны временные гигиенические нормативы
содержания хрома в кормах для домашних животных. При этом
следует отметить, что физиологические потребности в металлах, в
том числе и хрома, у растений разных видов и сортов разные, что
приводит к большому разбросу содержания тяжелых металлов в
растительности даже на незагрязненных почвах [64].
Таблица 6. Временный максимально-допустимый уровень (МДУ)
хрома в кормах для сельскохозяйственных животных (мг/кг корма)
Э
л
е
м
е
н
т
Комбикорма
Зерно
и
зерно-
фураж
Грубые
и
сочные
корма
Корне-
клубне-
плоды
Свиньи
Птица
Крупный и мелкий
рогатый скот
Откор-
мочная
Яйце-
ноская
Откор-
мочный
Молочный
Cr
1,0
1,0
0,50
1,0
0,50
0,5
0,50
0,50
Особенности
гигиенической
регламентации
тяжелых
металлов в почве сопряжены с тем, что зачастую нормальный
уровень содержания тяжелых металлов в растениях может
превышать МДУ. На примере таких растений, как пшеница,
ячмень, кукуруза и луговые травы было показано, что содержание в
них тяжелых металлов может превышать МДУ, в то время как
почва, на которых они произрастали, содержит тяжелые металлы в
концентрациях ниже, чем МДУ [65]. При этом, основная масса
тяжелых металлов концентрируется в надземных частях растений и
корневой системе, что обеспечивает цикличность поступления
36
металлов в почву при разложении стеблевых и корневых остатков.
Обращает на себя внимание также и тот факт, что способность к
накоплению тяжелых металлов в растениях и их чувствительность
к экополлютантам разные [66].
Промышленные и бытовые сточные воды, как правило,
содержат целый комплекс химических веществ, включая и тяжелые
металлы, которые оказывают негативное воздействие не только на
окружающую природную среду, но и здоровье человека.
Вышеизложенное предопределило необходимость разработки
гигиенических нормативов и для сточных вод.
Предельно-допустимые
концентрации
соединений
трехвалентного хрома в сточных водах составляют 6 мг/л;
соединений шестивалентного хрома – 0,1 мг/л [67, 68].
Основой для установления безопасных уровней содержания
вредных веществ в различных объектах окружающей среды
является концепция пороговости вредного действия веществ,
постулирующая, что для каждого вещества, вызывающего те или
иные неблагоприятные эффекты в организме, существуют дозы
(концентрации), при которых изменения функций организма будут
минимальными (пороговыми).
Основоположники советской промышленной токсикологии
Н.С.Правдин,
Н.В.Лазарев,
И.В.Саноцкий
доказали,
что
пороговость всех типов действия является ведущим принципом
гигиены и профилактической токсикологии. Н.С.Правдин указывал,
что «…за известными пределами концентраций химическое
вещество перестает быть ядом и не производит на организм ранее
свойственного ему вредного действия» [69]. Н.В.Лазарев также
считал, что для каждого яда есть известные границы концентраций
и доз, ниже которых не будет наблюдаться какого бы то ни было
действия
[70].
И.В.Саноцкий
методологически
обосновал
необходимость не только изучения комплекса токсикометрических
показателей при оценке порогов вредного действия, но и при
изучении отдаленных эффектов действия вредных веществ [71, 72].
При любом воздействии существуют пороговые значения
фактора,
ниже
которого
в
организме
не
происходит
неблагоприятных изменений, то есть за известными пределами доз
и концентраций, физического и умственного напряжения в
организме не наступает патологических изменений. Исходя из

---

Page 19

37
вышеизложенного, при гигиеническом нормировании во внимание
принимается не любое отклонение показателя от физиологической
нормы, а только то, которое связано с патологическими реакциями
со стороны организма и вызывает нарушение гомеостаза. В то же
время гигиенические нормативы, как правило, обеспечивают
безопасные, а не оптимальные условия труда. В настоящее время
понятие порога вредного действия сформулировано для всех
вредных факторов окружающей среды химической, физической и
биологической природы.
Регламентирование химических факторов в атмосферном
воздухе, как известно, включает в себя оценку их рефлекторного,
резорбтивного и раздражающего действия. Особенности оценки
этих реакций, с общебиологической точки зрения, заключаются,
прежде всего, в изучении влияния химических веществ на
сенсорные (рефлекторные) функции человека. Для хрома и его
соединений очень важно знание порога раздражающего действия,
который служит не только тестом выраженности раздражающих
свойств, но и является одним из лимитирующих показателей при
гигиеническом нормировании. К избирательно действующим
раздражающим веществам относятся те химические соединения, у
которых зона раздражающего действия > 1










1
ir
ac
ir
Lim
Lim
Z
, а в
клинической картине острого и хронического отравлений
преобладают симптомы поражения дыхательной системы, кожи,
слизистой оболочки глаз. В указанном аспекте было установлено,
что при концентрации трехокиси хрома на уровне 0,1 мг/м
3
у
человека возникают явления раздражения верхних дыхательных
путей (риниты, фаренгиты, бронхиты и др.); порог раздражающего
действия аэрозолей шестивалентного хрома для наиболее
чувствительных лиц составил 0,0025 мг/м
3
; концентрация
трехокиси хрома на уровне 0,2 мг/м
3
приводит к поражению
носовой полости у всех работающих [19].
В таблице приведены ведущие параметры токсичности и
опасности хрома и его соединений [19, 73-76].
38
Таблица 7. Основные параметры токсикометрии хрома
и его соединений
Животные
Путь
введения
LD
50
,
мг/кг
CL
50
,
мг/м
3
Lim
ac
Порог
острого
действия,
мг/кг,
мг/м
3
Lim
ch
Порог
хронического
действия,
мг/кг, мг/м
3
МНД
(максимально
недействующая
доза, мг/кг)
1
2
3
4
5
6
7
Ам м ония-X ( III) сульфат д од екагид ра т
Крысы
В желудок
720±170
0,2*
Мыши
Под кожу,
ингаляционо
11,9±1,5
51,0
Хромам мони ев ые ква сцы
Крысы
Под кожу,
Внутри-
мышечно,
ингаляционо
110,0
100,0
51,0
6,0
Дихромат ка лия
Мыши
Под кожу,
внутри-
мышечно
7,8±0,8
20,0
Хлорид X (III)
Крысы
В желудок,
ингаляционо,
под кожу,
внутри-
мышечно
440±46
30,0
50,0
31,5
0,1*
3,0
Мыши
Под кожу,
ингаляционо
7,8±1,6*
31,0
1,5
Алюм охромкад ми евый ка тали затор типа А-30
Крысы
В желудок
792,0
Мыши
»
»
460,0**
Железохромов ый ката ли затор
Мыши
В желудок
695,0
Хромцин ков ый ката лиза тор
Крысы
В желудок
2060,0
Мыши
»
»
1110,0
Трехоки сь хрома
Крысы
0,025***
мг/кг
0,005
Оки сь хрома
Крысы
0,25***
мг/кг
0,025
Дод екагид ра та сульфат амм они я -Х (III)
Мыши
Ингаляционо
51±13
4,0
мг/м
3
Хром фосфа т

---

Page 20

39
Прод олж ени е таб лицы
Крысы
В желудок,
ингаляционо
140,0*
5,6-13,0
0,2
Медь хром фосфат
Крысы
В желудок,
ингаляционо
105,0*
2,6
Никель хром фосфа т
Крысы
В желудок,
ингаляционо
35,0*
4,4-7,2
Кальций никель хром фосфа т
Крысы
В желудок,
ингаляционо
5,0*
Кальций а люминий хром фосфат
Крысы
В желудок,
ингаляционо
34,0*
0,5-3,1
Хрома т ци клог екси ламин
Крысы
В желудок
210,0
125,0
Мыши
В желудок
260,0
* В пересчете на Cr.
** В пересчете на Cr
2
O
3
.
*** Пороговая доза установлена по эмбриотоксическому действию.
Существующие допустимые нормы производственного
воздействия в Западных странах также направлены на
оздоровление условий труда и обеспечивают сохранение здоровья
работающих. В то же время методология обоснования допустимых
норм производственного воздействия и рекомендуемые уровни
содержания различных химических веществ (в том числе и хрома) в
воздухе рабочей зоны и тех или иных объектах окружающей среды
отличаются от гигиенических нормативов, утвержденных в странах
постсоветского пространства.
Американской конференцией гигиенистов государственной
промышленности (American Conference of Governmental Industrial
Hygienists – ACGIH) разработаны три категории [77] допустимых
норм
производственного
воздействия
(величин
пороговых
пределов) – TLV.
1. Величина порогового предела средневзвешенная во
времени
(TLV-TWA)
–
средневзвешенная
во времени
концентрация, рассчитанная на 8-часовой рабочий день и 40-
часовую рабочую неделю, повторному воздействию которой могут
подвергаться без повреждающего эффекта почти все рабочие.
40
2. Величина порогового предела при кратковременном
воздействии (TLV-STEL) – концентрация, воздействию которой
рабочие могут подвергаться в течение короткого рабочего времени,
не страдая от раздражения, хронического или тканевого
повреждения или наркотического действия, в той степени, которая
достаточна для увеличения вероятности несчастного случая,
ухудшения
самочувствия
или
материального
сокращения
эффективности работы (при этом не должна превышаться
ежедневная TLV-TWA).
Воздействие в концентрации TLV-STEL не должно
продолжаться больше 15 мин и повторяться более 4-х раз за смену.
Интервал между следующими друг за другом воздействиями на
уровне TLV-STEL не может быть менее 60 мин.
3. Величина порогового предела (TLV-C) «потолочная» –
концентрация, величина которой никогда не должна превышаться.
Применение приведенных пороговых пределов для разных веществ
не одинаково. Например, для раздражающих газов применяются
только TLV-C. Для других веществ, в зависимости от их
физиологического действия, могут быть применены две или все три
величины пороговых пределов. TLV для веществ, проникающих
через кожу, содержат пометку «кожа». Это свидетельствует о том,
что
необходимо
принимать
соответствующие
меры,
препятствующие кожной резорбции.
Большая часть государственных стандартов в США
(Occupational Safety and Health Administration – OSHA) основано на
допустимых нормах производственного воздействия. Однако,
Национальный институт охраны труда и здоровья (the National
Institute for Occupational Safety and Health – NIOSH) Департамента
охраны труда и здоровья США (US Department of Health and Human
Services) разработал свои собственные нормы – рекомендуемые
нормы воздействия (RELs). Зачастую допустимые нормы вредного
воздействия (TLVs) воспроизводятся в следующей транскрипции –
(OELs), которые разработаны для химических веществ, газов, паров
и макрочастиц. В Великобритании эти нормы называются the
Health and Safely Executive Occupational Exposure Standards (OES), а
в Германии OELs называются Maximum Workplace Concentrations
(MAKs). Для контроля биологического воздействия используется

---

Page 21

41
показатель, называемый индексом биологического воздействия
(BELs).
В нормативах по технике безопасности, охране труда и
окружающей среды по хрому подготовленной экспертами
Международной ассоциации по развитию хрома (45 rue de Lisbonne,
75008 Paris, France, 4-я редакция – 2006 год) приводятся пределы
воздействия хрома в различных странах мира.
Несмотря на региональные различия, по отдельным
величинам пределов воздействия на производстве (OELs),
наблюдается определенная последовательность и систематика
обоснования уровней хрома на производстве, предельных значений
выбросов хрома в атмосферу, воду, почву, а также содержания его в
отходах. Данные величины приводятся ниже и выражены в
миллиграммах хрома на м
3
для воздуха рабочей зоны и
атмосферного воздуха; для воды в мг/л; в почве в мг/кг; в отходах
мг/л в стоках.
Указанные значения являются средними величинами,
взвешенные после 8 час, если не указано иначе. Пределы
кратковременного воздействия (STELs) даны в среднем за период
от 5 до 60 сек.
Хромистый металл включает технически чистый металл и
сплавы.
• Дания
- Хром в порошке/растворимый хром (II) и
соли (III)
0,5 мг/м
3
- Хромовая кислота и хроматы (VI)
0,005 мг/м
3
- Хромат стронция
0,0005
мг/м
3
• Европейский союз
- Хромистый металл, соединения хрома (II)
и неорганические соединения хрома (III)
(нерастворимые)
(Проект 2-й Директивы IOELV)
2,00 мг/м
3
Примечание: Хотя в настоящее время предел воздействия на
производстве (OEL) по шестивалентному хрому на уровне ЕС отсутствует,
в проекте «Стратегии по сокращению риска хроматов для здоровья
человека на рабочем месте», подготовленном для ЕС в «Исполнительной
42
Директиве по технике безопасности и охране труда в Великобритании»,
для адекватного контроля включено предложение по рассмотрению
предела воздействия 0,01 мг/м3, что основывается на рекомендации
SCOEL, 2003.
• Финляндия
- Хром, соединения хрома (II) и (III)
- Соединения хрома (VI)
0,05 мг/м
3
• Франция
- Хромистый металл
0,5 мг/м
3
- Соединения хрома (VI)
0,05 мг/м
3
- Хромовая кислота
0,05 мг/м
3
- Предел кратковременного воздействия
(STEL)
0,10 мг/м
3
• Германия
Химическое
соединение или
группа
Классификация
по перечню МАК
Предельная
величина в
мг/м
3
по Сr
Предельная
величина в
мг/м
3
по
СrО
3
• Хромат цинка
Канцерогенная
категория 1
0,05
0,10
• Хром (VI)
Химические
соединения (кроме
нерастворимых)
Канцерогенная
категория 2
0,05
0,10
Сварочные
аэрозоли при
дуговой сварке
ММА с
электродами с
покрытием.
В производстве
растворимых
соединений Сr (VI)
0,05
0,10
Соединения Сr (VI)
Канцерогенная
категория 2
0,05
0,10
Иные соединения
Cr (VI)
Канцерогенная
категория 2
0,025
0,05

---

Page 22

43
Примечание: Канцерогенная категория 1 = человеческий
канцероген; Канцерогенная категория 2 = животный канцероген
(Источник: Перечень МАК)
• Исландия
- Хромовая кислота (VI)
0,02 мг/м
3
- Хроматы (VI)
0,02 мг/м
3
- Хромистый металл и соединения хрома
(III)
0,5 мг/м
3
• Италия
Отдельные государственные нормы по воздействию не
издаются – используются нижеуказанные значения ACGIH,
применимые в США.
• Япония
- Соединения хрома (VI)
0,05 мг/м
3
• Казахстан
- Общий хром
1,0 мг/м
3
- Хром (VI)
0,01 мг/м
3
• Норвегия
Канцерогенная
классификация
- Хромистый металл и
соединения хрома (II) и
(III)
0,5 мг/м
3
- Хромовая кислота и
хроматы (VI)
К1
0,02 мг/м
3
- Хромат свинца
КЗ
0,02 мг/м
3
• Южная Африка
- Хромистый металл
0,5 мг/м
3
- Соединения хрома (III)
0,5 мг/м
3
- Соединения хрома (VI)
0,05 мг/м
3
44
• Испания
Отдельные государственные нормы по воздействию не
издаются – используются нижеуказанные значения ACGIH,
применимые в США
• Швеция
- Хромистый металл/ неорганические
соединения, за исключением хромой
кислоты и хроматов (хром и его
неорганические соединения (II) и (III) (по
Cr),
(общий объем пыли)
0,5 мг/м
3
- Хроматы (VI)
0,02 мг/м
3
(соединения хрома (VI) (по Cr), общая пыль) 0,005 мг/м
3
- Хромовая кислота (VI)
0,02 мг/м
3
- Предел кратковременного воздействия
(STEL)
0,05 мг/м
3
(Предел кратковременного
воздействия
STEL)
0,015 мг/м
3
Примечание: Действующие в настоящее время категории и
пределы изменятся на указанные в скобках в результате предложенных в
2006 г. рекомендаций Шведского органа по защите окружающей среды на
производствах, Отделение химии и микробиологии. Существующий
конкретный предел для хромовой кислоты применяться не будет.
• Великобритания
- Хромистый металл
0,5 мг/м
3
Соединения хрома (III)
0,5 мг/м
3
Соединения хрома (VI)
0,05 мг/м
3
Все вышеуказанные величины определены как Пределы
воздействия на производстве (WELs), заменившие OEL и MEL
соответственно.
• США
- Величины порогового предела (TLVs), определенные
Американской Конференцией государственных
специалистов по гигиене труда (ACGIH)

---

Page 23

45
Химическое соединение
Класс по раковым
заболеваниям
Предельная
величина в
мг/м3
выраженная в
Cr (TWA)
- Хромат цинка, по Cr
А1
0,01
- Растворимые в воде
соединения хрома (VI)
А1
0,05
- Нерастворимые соединения
хрома (VI)
А1
0,01
- Переработка хромистого
железняка, по Cr
А1
0,05
Хромат свинца, по Cr
A2
0,012
Хромат стронция, по Cr
A2
0,0005
Хромат кальция, по Cr
A2
0,001
Хромистый металл и
соединения хрома (III)
A4
0,5
TWA = 8-час. средневзвешенное время
Раковые заболевания Категория А1 = подтвержденный
человеческий канцероген;
Раковые заболевания Категория А2 = предполагаемый
человеческий канцероген;
Раковые заболевания Категория А4 = как человеческий
канцероген не классифицируется (Источник: Перечень ACGIH)
Допустимые пределы воздействия (PEL) устанавливаются
Администрацией по технике безопасности и охране труда на
производстве OSHA (США). OSHA опубликовала Правила по
воздействию шестивалентного хрома на рабочем месте, которые
включают PEL и предел действия вместе с требованиями по
производственной санитарии, отбору проб воздуха, медицинскому
контролю, обучению и ведению учета.
Соединения шестивалентного хрома, по Сr
6+
PEL 5 μг/м
3
Предел
действия 1,5
μг/м
3
Хромистый металл
1,0 мг/м
3
Соединения хрома (II) и (III)
0,5 мг/м
3
46
Индексы биологического воздействия
Страна/Регион
Химический
определитель
Время отбора
пробы
Индекс
биологического
воздействия
Южная Африка
Cr
6+
в виде
растворимых в воде
паров
Общий объем Cr в
моче
Увеличение во
время смены
Конец смены в
конце в конце
рабочей недели
10 μг/г креатинин
30 μг/г креатинин
Великобритания
(воздействие Cr
6+
)
Общий объем Cr в
моче
Конец смены
10 μмоль/моль
креатинин
Предельные значения выбросов
В данном разделе даны предельные значения выбросов для
различных сред в странах, для которых имеется соответствующая
информация.
Ниже указанный список не является исчерпывающим, и
перечисленные в нем данные подлежат пересмотру/изменениям, в
связи
с
чем
их необходимо проверять
с
местными,
государственными или региональными органами.
Атмосфера
• Европейский Союз
Директива IPPC 96/61/EC и Директива 200/76/ЕС относятся
к вопросам загрязнения окружающей среды промышленными
предприятиями и к заводам по сжиганию городских отходов,
соответственно.
Хром и его химические соединения входят в список ряда
тяжелых металлов. Общий объем этих металлов в выбросах в
атмосферу должен составлять менее 1 мг/м
3
.
• Франция
Допускаются следующие пределы:
- Общий объем пыли 100 мг/м
3
(при общем массовом расходе <
1 кг/час)
40 мг/м (при общем массовом расходе > 1

---

Page 24

47
кг/час)
- Металлы
5 мг/м (при общем массовом расходе > 25
г/час)
(Металлы=общее содержание следующих металлов:
Sb+Cr+Co+Cu+Sn+Mn+Ni+Pb+V+Zn)
• Германия
Выбросы контролируются через «ТА Luft», который в
данное время находится под пересмотром. Ниже приведены
предельные величины:
- Общий объем
пыли
50 мг/м
3
при общем массовом расходе >
0,5 кг/час)
- Хром
5,0 мг/м
3
для хрома в хроматах кальция,
хрома (III), стронция и цинка (при
общем массовом расходе > 5
кг/час)
- Хром (VI)
1,0 мг/м для хрома во вдыхаемой пыли
и в хроматах кальция, хрома (III),
стронция и цинка (при общем массовом
расходе > 5 кг/час)
• Казахстан
- Общий хром
4 - 4,8 мг/м
3
- Хром (VI)
0,0017 мг/м
3
• Южная Африка
Качество воздуха в Южной Африке контролируется
Законом о качестве воздуха в рамках государственного управления
охраной окружающей среды от 2004 г. Задачей настоящего закона
является защита окружающей среды путем обеспечения создания
такой среды, которая не является опасной для здоровья и
благосостояния людей. Государственные стандарты качества
воздуха в настоящее время пересматриваются. До их последующего
принятия используются нормы ВОЗ по качестве воздуха,
применимые для Европы.
48
• Великобритания
В нормативах IPС S2 4.04 для инспекторов указаны
следующие справочные стандарты:
- Общий объем пыли
20 мг/м
3
- Хром (III), по хрому
5 мг/м
3
- Хром (VI), по хрому
1 мг/м
3
- Хроматы кальция, стронция, цинка и
цинк-калия, хроматы хрома (III) по хрому
0,5 мг/м
Для уменьшения выбросов в окружающую среду требуется
применение наилучших доступных технологий (ВАТ).
Выбросы также проходят оценку в перспективе охраны
внешней среды.
Для определения дальнейших методов контроля в местах
выбросов используются справочные или уровни оценки состояния
окружающей среды (EAL).
Для шестивалентного хрома значение среднегодового
долгосрочного уровня EAL составляет 0,1 μг/м
3
, и краткосрочного
часового уровня - 0,3 μг/м
3
.
Для трехвалентного хрома значение среднегодового
долгосрочного и краткосрочного часового уровня EAL составляет 5
μг/м
3
и 1,50 μг/м
3
, соответственно.
Количество
выбросов
технологического
процесса
считаются незначительными, если прогнозируемая концентрация в
окружающей среде (РЕС) составляет менее 1%, чем долгосрочный,
и менее 10%, чем краткосрочный уровень EAL.
Значительные выбросы технологического процесса могут
потребовать дальнейшего контроля и сокращения.
Вода
Особое беспокойство вызывает следующее:
• Взвешенные вещества (мг/л)
• Общий хром (мг/л)
• Хром (VI) (мг/л)
• COD (химическое потребление кислорода)

---

Page 25

49
Их измерения или контроль могут проводиться в
нескольких местах, а именно:
• места сброса
• места инфильтрации.
В общем, контролироваться должна как мгновенная
концентрация (мг/л), так и расход (кг/час).
• Европейский Cоюз
Основополагающая Директива по охране водной среды
(2000/60/ЕС) включает мероприятия стран Сообщества в области
политики по охране водных ресурсов. Она направлена на
предотвращение дальнейшего ухудшения, защиту и улучшение
положения
водных
экосистем
путем
обеспечения
удовлетворительного качества воды всех поверхностных и
грунтовых вод. Согласно положений данной Директивы, требуется
остановка или прекращение сброса особо опасных веществ, и
прогрессивное сокращение эмиссий/выбросов веществ, борьба с
загрязнением которыми требует первостепенных мер. Хром в
настоящее время не включен ни в одну из этих категорий. Хром и
его соединения входят, согласно Директиве, в Приложение VIII
«Перечень основных загрязняющих веществ, металлов и их
соединений».
• Франция
Применяются следующие пределы:
• Хром (VI)
0,1 мг/л (при общем массовом
расходе > 1 кг/час)
• Общий хром
0,5 мг/л (при общем массовом
расходе 5 г/сутки)
• Германия
Максимально допустимые пределы в сточных водах:
- Промышленность по производству кож
- Общий хром
макс. 1 мг/л
- Хром (VI)
макс. 0,05 мг/л
- Металлургическая и химическая промышленность
- Общий хром
макс. 0,5 мг/л
- Хром (VI)
макс. 0,1 мг/л
50
• Япония
Норматив содержания загрязняющих веществ в сточных
водах:
- Коммунальные системы водоснабжения
- Хром (VI)
0,5 мг/л
- Общий хром
2 мг/л
• Казахстан
Сбросы стоков
- Хром (VI)
0,005 - 0,03 мг/л
• Южная Африка
Общий хром в сбросе сточной воды
0,5 мг/л
Запланированное качество воды (TWQR)
Применение в сельском хозяйстве
0,1 мг/л
TWQR-Водные экосистемы-(Сr
6+
)
7 μг/л
TWQR-Водные экосистемы-(Сr
3+
)
12 μг/л
• Великобритания
Нормативы качества окружающей среды Великобритании
для растворенного в воде хрома составляют следующее:
Жесткость воды
(мг/л СаСО
3
)
EAL (мг/л)
Прибрежные воды
и воды эстуарий
Сальмонид
Кипринид
0-50
5
150
15
50-100
10
175
100-200
20
200
… > 200
50
250
• США
Государственные критерии качества воды:
• Хром (VI)
Пресная вода
Соленая вода
• Хром (III)
Непрерывный
0,010 мг/л
0,050 мг/л
Среднее значение за 4 дня
0,18 мг/л
Максимальный
0,015 мг/л
1,1 мг/л
Среднее значение за 1 час
0,55 мг/л

---

Page 26

51
Питьевая вода
• Германия
Хром (VI)
0,05 мг/л
• Япония
Общий хром
0,05 мг/л
• Казахстан
Общий хром
0,05 мг/л
• Южная Африка
TWQR (Cr
6+
)
0-0,05
• Великобритания
Общий хром
0,05мг/л
• США
Общий хром
0,1 мг/л
Почва
• Германия
В соответствии с Bundes-Bodenschutz и Altlasten Verordnung
(Федеральной директивой по охране почвы и загрязненных
участков), пороговое значение для хрома составляет от 30 до 100
ррт (на основе сухой почвы), в зависимости от типа почв.
• Казахстан
- Общий хром
400 мг/кг
- Хром (VI)
0,558 мг/кг
• Великобритания
Рекомендуемые нормы концентраций по хрому для
загрязненной почвы (март 2002 г.) составляют:
- для жилых районов с растительным поглощением - 130
мг/кг;
- для садов и садово-дачных участков - 130 мг/кг;
- для коммерческих и промышленных зон - 5000 мг/кг
(9UKQAA.2003)
Примечание: Данные значения относятся для общего хрома,
с учетом того, он целиком может быть представлен в качестве
шестивалентного хрома.
• США
По предложению ЕРА, уровни при отборе почвы (SSL) для
шестивалентного хрома составляют 390 мг/кг только при
поглощении, и 140 мг/кг - при вдыхании.
52
Отходы
• Германия
- Удаление отходов на свалку
Хром (VI)
0,5 мг/л в стоках
• Япония
- Удаление отходов на свалку
Хром (VI)
1,5 мг/л в стоках
В
соответствии
с
нормативными
требованиями,
феррохромный шлак, классифицированный как промышленные
отходы, сбрасывается в так называемые «контролируемые места
окончательного удаления отходов», если значение во время
испытания водным выщелачиванием составляет менее 1,5 мг/л
шестивалентного хрома на литр.
Тот же шлак может использоваться как материал на
объектах гражданского строительства для мелиорации земель или
строительства дорог.
• Южная Африка
По положениям Раздела 23 «Закона об охране окружающей
среды» (1989 г.) захоронение отходов может осуществляться только
на разрешенных площадках. Условия выдачи разрешений
изложены в нормативах Департамента по вопросам водных
ресурсов (DWAF), и состоят из следующего:
Минимальные требования по обращению, классификации и
удалению опасных отходов;
Минимальные требования по удалению отходов путем
захоронения;
Минимальные требования по контролю за качеством воды
на сооружениях по сбору и удалению отходов.
По требованиям нормативов DWAF, разработчик должен
представить
различные
отчеты
о
геологических
и
гидрогеологических изысканиях на площадке,
об оценке
результатов воздействия на состояние окружающей среды, о
методах работы и удаления отходов, а также представить
программу контроля качества воды.

---

Page 27

53
Шестивалентный хром Cr
6+
классифицирован DWAF как
мутагенное и канцерогенное вещество, максимально допустимая
величина для удаления которого составляет 30 г/га/м.
Выщелачиваемый Cr
6+
определен согласно USEPA TCLP
и/или теста кислотного дождя.
• США
«Закон о рациональном использовании и восстановлении
природных ресурсов», 1976 г. (RCRA) является основой для
отдельных нормативных правил в отношении обращения, хранения,
транспортировки и удаления опасных отходов (40CFR260).
Любые отходы, имеющие свыше 5 ррт общего хрома в
экстракте TCLP (процедуре по определению характеристик
токсичности при выщелачивании), являются характерно опасными.
Такие отходы перед захоронением должны быть проверены на
соответствие нормам захоронения.
В настоящее время норма по TCLP для хрома составляет
0,60 мг/кг для несточных вод и 2,77 мг/кг - для сточных вод,
соответственно.
«Законом о всесторонней реакции, компенсации и
ответственности за состояние окружающей среды 1980 г.»
(CERCLA)
была
учреждена
программа
«Суперфонда»,
финансируемая средствами налогообложения, и направленная на
очистку существующих опасных мест удаления отходов на
территории США (40CFR300).
В «Акте о внесении изменений в программу «Суперфонда»
и повторной выдачи разрешений, 1986 г.» (SARA) были сделаны
дополнения и изменения Закона CERCLA. В данном акте были
сделаны директивные указания Агентству по регистрации
токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) подготовить
токсикологические отчеты по опасным веществам, обнаруженным
на площадках «Суперфонда».
Хром является одним из химических веществ, по которому
был составлен такой отчет под названием «Токсикологический
отчет
по
хрому»,
законченный
в
июле
1989 г.
и
откорректированный в 2000 г. ATSDR является агентством в
составе министерства здравоохранения и социального обеспечения
США.
54
- Опасные отходы
В большинстве стран действуют полные правила по
отгрузке и удалению опасных отходов, составленные на основе
положений международных соглашений. В случаях, когда данные
материалы классифицируются в целях их перевозки, также
применяются соответствующие правила транспортировки.
- Сплавы – отдельные случаи
По решению Европейского Союза сплавы отнесены к
отдельным случаям в соответствии с Директивой по опасным
препаратам.
Это позволяет избежать неуместной классификации при
применении текущих правил для препаратов к сплавам, которые не
являются простыми химическими смесями.
Тем не менее, поставщик должен предоставить данные,
подтверждающие отсутствие необходимости в проведении
классификации поставляемого ими сплава.
• США
Все содержащие шестивалентный хром вещества и смеси, а
также некоторые другие хромсодержащие вещества должны быть
промаркированы как опасные.
Однородные сплавы также считаются смесями и также подлежат
соответствующей маркировке. На шестивалентные соединения
хрома должны быть нанесены предупреждения об опасности
возникновения раковых заболеваний. По требованиям Правил о
передаче информации об опасных веществах HCS, составленным
OSHA, производители, импортеры или дистрибьюторы обязаны
обеспечить, чтобы на всех контейнерах с опасными веществами и
смесями была нанесена маркировка, бирки или этикетки,
содержащие следующую информацию:
• идентификация опасного вещества;
• соответствующая предупредительная надпись об опасности;
• название и адрес компании-производителя опасного вещества, его
импортера или иной ответственной стороны.
Справочные листки данных о технике безопасности
материала (MSDS)
Данная документация является особо важной для
экспортеров, импортеров и пользователей хромсодержащей

---

Page 28

55
продукции. Она является обязательной для соблюдения в
некоторых, но не во всех, странах.
• Требования ЕС
- Директивы 91/155/ЕС, 93/112/ЕС и 2001/58/ЕС составлены по
формату MSDS, в котором должна содержаться информация под
следующими обязательными заголовками:
- идентификация опасного вещества/препарата и компании;
- предназначенные / рекомендуемые типы применения;
- состав (данные об ингредиентах);
- идентификация опасности;
- меры оказания первой медицинской помощи;
- меры пожаротушения;
- меры при случайных выбросах;
- обращение и хранение;
- средства контроля воздействия/ индивидуальной защиты;
- физические и химические свойства;
- стабильность и химическая активность;
- токсикологическая информация;
- экологическая информация;
- рекомендации по удалению;
- информация по транспортировке;
- информация о применимых по закону правилах;
- иная информация.
Составление справочных листков данных о технике
безопасности материала MSDS обязательно во всех странах
Европейской экономической зоны.
• Требования США
По Правилам OSHA о передаче информации об опасных
веществах HCS, справочные листки данных о технике безопасности
материала (MSDS) являются документацией первоочередной
важности. Ниже кратко приводятся некоторые наиболее важные
положения:
• Химические производители и импортеры (включая
металлургическую промышленность) обязаны получить или
самостоятельно составить справочные листки данных о технике
безопасности
материала
по
каждому
выпускаемому
или
импортируемому ими опасному химическому продукту.
56
• Пользователи обязаны иметь в своем распоряжении
справочные листки данных о технике безопасности материала по
каждому применяемому ими опасному химическому продукту.
• По требованиям Правил о передаче информации об
опасных веществах HCS,
производитель,
импортер или
дистрибьютор должны
провести
оценку
с
составлением
определения маркировки и справочного листка данных о технике
безопасности материала, на основании справочной литературы или
иных токсикологических данных. Также должны сохраняться
копии документации по данной оценке.
В каждый справочный листок данных о технике
безопасности материала MSDS должна быть включена следующая
информация:
- идентификация продукта (отдельного вещества или
соединения)
- физические и химические характеристики опасного
химического продукта;
- опасности физического характера, связанные с опасным
химикатом:
- пожароопасность, взрывоопасность, химическая активность;
- опасности для здоровья людей, связанные с опасным
химикатом: симптомы, вызываемые при воздействии на организм
данного вещества и иных химических веществ, которые могут
выделяться в технологических процессах;
- первичные пути воздействия на организм;
-допустимые пределы воздействия PEL (OSHA) или величины
порогового предела TLV (ACGIH);
- занесен ли опасный химикат в список Ежегодного отчета по
канцерогенам, составляемый по Национальной Программе по
токсикологии (NTP), или же выявлен в качестве потенциального
канцерогена по материалам монографий IARC (Международного
агентства
по
исследованиям
раковых заболеваний)
или
исследований OSHA;
- все общие меры предосторожности, применимые для
безопасного обращения и применения продукта, известные
химическому производителю, импортеру или предприятию,
составляющему справочный листок данных о технике безопасности
материала
MSDS,
включая
соответствующие
санитарно-

---

Page 29

57
гигиенические правила, защитные средства во время ремонта
загрязненного оборудования, а также методы и способы очистки
проливов и утечек;
- все применимые меры контроля, известные химическому
производителю, импортеру или предприятию, составляющему
справочный листок данных о технике безопасности материала
MSDS, включая инженерный контроль, рабочая практика или
индивидуальные средства защиты;
- аварийные мероприятия и меры по оказанию срочной
медицинской помощи;
- дата составления справочного листка данных о технике
безопасности материала MSDS или его последней редакции;
- наименование, адрес и номер телефона изготовителя,
импортера, пользователя.
58
Глава 4. Биологическая роль хрома
Поступление, превращение и транспорт хрома в организме
Хром и его соединения могут поступать в организм человека
через легкие, желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки,
кожу. Механизмы и скорость проникновения их через разные
биологические барьеры и среды зависят от физико-химических
свойств хрома и его производных, химического состава и условий
внутренней среды организма. В результате взаимопревращений
между поступившими в организм соединениями хрома и
химическими веществами белковой и неорганической природы
различных тканей и органов, могут образовываться новые
комплексные соединения, обладающие иными свойствами и по
другому ведущими себя в живом организме. При этом в разных
органах, вследствие особенностей их метаболизма, состава и
условий биосред, пути превращения исходных соединений хрома и
механизмы влияния на различные структуры организма могут быть
различными. В силу избирательного накопления в определенных
органах и задержки в них, материальная кумуляция хрома может
носить первичный или вторичный характер.
Хром
является
незаменимым
компонентом
пищи,
необходимым для человека и других животных организмов. В
обычных условиях этот микроэлемент поступает в организм в
составе пищевых продуктов, где он присутствует в виде
неорганических солей, а также в виде комплексного соединения с
органическими компонентами. Наибольшее количество хрома
содержат такие продукты питания, как яйцо, растительные и
животные жиры, пивные дрожжи, черный перец, сыр, ржаной хлеб.
Молоко, молочные изделия (за исключением сливочного масла),
рыба, фрукты и овощи имеют более низкое содержание хрома. В
мясе домашних животных и птицы содержание хрома также
достаточно значительное. Национальной академией наук США
(National Academies of Sciences), утвердившей в 1980 году норму
потребления
хрома
для
человека,
этот
микронутриент
рассматривается как эссенциальный фактор питания. В то же время
ряд исследователей из университета Алабамы США (John Vincent и

---

Page 30

59
др.) опубликовали статьи, в которых авторы утверждают, что хром
является обычным пищевым компонентом.
Среднесуточная физиологическая потребность взрослых
людей в хроме составляет 200-300 мкг, причем при обычном
смешанном питании он поступает в организм в количествах лишь
незначительно превышающих нижнюю границу физиологической
потребности
в
этом
микроэлементе
[56].
Современные
рекомендации
относительно
минимального
ежедневного
потребления хрома у взрослых варьирует от 20 до 30 мкг с учетом
возраста
и
соматометрических показателей
индивидуума.
Кормящие женщины должны получать, по крайней мере, 45 мкг в
день; для детей в возрасте от 1 до 8 лет рекомендованная
минимальная доза составляет от 11 до 15 мкг в день [79, 80].
Особенности питания населения, возраст, различные
физиологические
и
патологические
состояния
организма
определяют не только потребности в этом микроэлементе, но и
тканевое распределение и последующее выведение из организма.
Интересны нутрициональные аспекты обеспеченности организма
хромом. Причиной дефицита этого микроэлемента является
недостаточное алиментарное поступление, нарушение регуляции
обмена хрома, повышенное его расходование при беременности,
стрессовых состояниях и различных заболеваниях. Усиленное
выведение хрома из организма наблюдается также в условиях
избыточного содержания в пище рафинированных углеводов и
повышенных физических нагрузках. Причиной избыточного
поступления
хрома
в
организм
являются
повышенные
концентрации хрома в объектах окружающей среды, нарушение
регуляции его обмена в организме, избыточное поступление хрома
в организм в составе биологически активных добавок к пище
(БАД), усиленное всасывание этого микроэлемента при недостатке
цинка и железа.
Алиментарный путь проникновения хрома в организм
осуществляется через желудочно-кишечный тракт с пищей и водой,
либо после ингаляции металлической пыли. Поступление хрома в
организм через желудочно-кишечный тракт, величина абсорбции
зависят от валентности металла и растворимости его соединений.
При этом важное значение отводится физико-химической
организации
всасываемого
комплекса
хрома,
а
также
60
нутрициональному пищевому статусу. Молекулярные механизмы
всасывания хрома, как впрочем и других тяжелых металлов,
остаются до конца неизученными. Предполагается, что в эпителии
тонкого кишечника существуют специальные белки-переносчики,
которые
осуществляют
соответствующий
энергозависимый
транспорт микроэлементов.
Соединения Cr(VI) при всех путях поступления в организм
всасываются эффективнее по сравнению с Cr(III). Важным
фактором преимущественной абсорбции Cr(VI) над Cr(III) является
более высокая растворимость шестивалентного хрома при
физиологических значениях pH. Обычно
51
Cr(III) используется как
фекальный маркер, из-за того, что происходит почти полная
фекальная экскреция изотопа, принятого перорально; и все же
некая абсорбция неорганического Cr(III) имеет место [81].
Работами других авторов было показано, что усвояемость
неорганических солей хрома очень низкая и составляет 0,5-0,7% от
общего его количества, поступающего с пищей. Всасывание
органической формы хрома может достигать 25% от поступившего
с пищей хрома [56, 82], причем основная часть этого
микроэлемента всасывается в нижнем отделе тонкого кишечника
(подвздошной кишке).
О преимущественном всасывании шестивалентного хрома,
по сравнению с трехвалентным, при их поступлении через
желудочно-кишечный тракт, свидетельствуют работы Рощина А.В.
с соавторами [83], Gad Sh.C. [84] и Ginter E. с соавторами [85].
Абсорбция хрома у пациентов, которым вводили меченный
неорганический хром через рот и двенадцатиперстную кишку,
показала следующую картину: определялась практически полная
фекальная экскреция
51
Cr(III), небольшая, но все же заметная
абсорбция
51
Cr(VI) и значительная абсорбция
51
Cr(VI) после
дуоденального
введения
соединений
хрома
[30].
Для
трехвалентного и шестивалентного хрома Международный комитет
радиологической защиты (МКРЗ, публ.30, 1983) величину
всасывания принял равной соответственно 0,01 и 0,1.
Поскольку концентрация хрома в большинстве видов пищи
слишком низка, в настоящее время достаточно широко
используются самые разнообразные минеральные добавки,
обогащенные хромом. При употреблении пиколината хрома

---

Page 31

61
усвоение хрома составило 40%. Хорошей всасываемостью
отличается гистидин хрома; значительно меньшая всасываемость
выявлена у хлорида хрома и никотината хрома [86]. Этими
исследователями было доказано, что абсорбция и обмен хрома в
организме были более лучшими, когда пациенты получали
пиколинат хрома и гистидин в комбинации. Указанные пищевые
добавки получили широкое коммерческое использование в
клинической практике (у больных с явлениями преддиабета и
симптомами диабета второго типа) с целью нормализации
содержания глюкозы в сыворотке крови.
При ингаляционном пути поступления аэрозоля хрома в
организм, характер распределения частиц в дыхательных путях
определяется целым рядом обстоятельств, важнейшим из которых
является размер частиц. После абсорбции на поверхности
дыхательных путей пылевые частицы проникают в желудочно-
кишечный тракт (мукоцилиарный ток выносит пылевые частицы из
дыхательных путей в полость рта), лимфатическую систему, в том
числе региональные лимфатические узлы и кровь.
Основное направление движения хрома и его производных
определяется их растворимостью в воде и биологических
жидкостях. При pH=7 наиболее распространенным соединением
является Cr(OH)

2
, но в своей инертной, полиядерной, комплексной
форме. Даже в форме гексааква-иона хрома (III) обмен молекулы
воды с растворителем протекает несколько дней. Именно такая
инертность, по-видимому, и ограничивает роль Cr(III) лишь
структурными функциями. Если же хром все же вовлекается в
быстрые реакции, то он выступает в них как Cr(II) [30]. Cr(III) –
один из наименее токсичных ионов металла; сильный окислитель
гексавалентный Cr(VI) уже более токсичен. При pH < 4 Cr(III)
существует в форме гексааквоиона, но по мере увеличения
значения pH, образуется уже гидроксикомплексы и инертные
полиядерные
комплексы
с
кислородными
мостиками.
В
нейтральных растворах Cr(VI) существует в виде CrO

2
4
, но в
организме человека сильно окисляющийся Cr(VI) переходит в
Cr(III). Общеизвестно, что CrO

2
4
и Cr
2
O

2
7
являются химически
62
активными соединениями, обладающими кожно-раздражающим и
кожно-резорбтивным действием.
Помимо
ингаляционного
и
алиментарного
путей
поступления хрома в организм существует возможность резорбции
соединений хрома через кожу. При нанесении на кожу животных
радиоактивных изотопов трех- и шестивалентного хрома в
концентрациях 0,017-0,239 М шестивалентный хром всасывается
быстрее, чем трехвалентный. С увеличением их концентраций до
0,261-0,398 М скорость всасывания шестивалентного хрома
повышалась двухкратно [87]. Наиболее важными условиями
поступления хрома и его соединений через кожу являются
следующие свойства химического вещества: относительная
молекулярная масса, температура плавления и кипения, летучесть,
растворимость в воде, липофильность, константа диссоциации и
комплексообразования, химическая реакционная способность.
Как известно, у каждого металла свой, характерный для него,
окислительно-восстановительный потенциал. Однако, практически
все металлы способны превращаться в тканях организма в катионы,
путем отдачи одного или более электронов (окисление).
Противоположный процесс (восстановление) может происходить
лишь в ограниченном количестве. В целом, присоединение или
отдача металлом электрона сказывается на его химической
активности, а, следовательно, и на способности взаимодействовать
с тканевыми лигандами, тем самым определяя количественную и
качественную характеристики его токсичности. Изменение
валентности металла проходят в организме либо вследствие
простых химических реакций в клетках и межклеточной жидкости,
либо вследствие более сложных энзиматических процессов.
Регулирование биотрансформации металлов может осуществляться
и под влиянием кишечной микрофлоры.
Интимные механизмы транспорта и распределения хрома в
организме изучены в настоящее время недостаточно. Тем не менее,
накопленный фактический материал свидетельствует о том, что
транспорт этого микроэлемента от места всасывания к области
депонирования осуществляется через кровь и интерстициальную
жидкость. В крови металлы распределяются между кровяными
клетками и плазмой. Cr(VI), попадая в кровь, поглощается
эритроцитами и восстанавливается до Cr(III) и, в дальнейшем,

---

Page 32

63
прочно связывается с гемоглобином. В строме эритроцитов
обнаруживается только 2% хрома. Часть металла образует
комплекс с низкомолекулярными веществами, возможно с
глютатионом. В поглощении Cr(VI), помимо эритроцитов, могут
участвовать лейкоциты и тромбоциты. В то же время значительная
часть введенного шестивалентного хрома не связывается, а
элиминируется через почки [82, 88, 89]. Преимущественное трех-,
пятикратное накопление в крови
51
Cr(VI) по сравнению с
51
Cr(III)
объясняется
лучшей
всасываемостью
в
кишечнике
шестивалентного хрома по сравнению с трехвалентным [85].
Большая часть хрома обнаружена в эритроцитах [90], а при анемии
содержание его в цельной крови и эритроцитах существенно
снижается.
В плазме крови практически все металлы по большей части
связаны с белками. Не составляет какого-либо исключения в этом
плане и хром. Cr(III) образует комплекс с плазменным белком
трансферрином, который осуществляет транспорт этого элемента в
ткани. При поступлении в избыточных количествах возможно
связывание хрома с альбуминами, глобулинами и аминокислотами
плазмы [91]. Причем эта связь достаточно лабильна, что позволяет
хрому диссоциировать от белка переносчика при поступлении в
ткани. Сродство хрома к трансферрину, как к транспортному белку
крови, очень высоко и приближается к таковому для железа. Оба
эти элемента, вероятно, конкурируют за участки, связывающие тот
или иной металл. Анионная форма шестивалентного хрома метит
эритроциты, сохраняющие радиоактивность на длительный срок,
тогда как катионная форма трехвалентного хрома прочно
связывается с белками сыворотки –γ и -β глобулинами [92].
Период полувыведения хрома из биосред, в том числе крови,
имеет ряд особенностей. Так, радиоактивный хром выделяется из
крови в течение нескольких суток, по меньшей мере с тремя Тδ –
0,5, 6 и 83 суток соответственно [93]. Хром, содержащийся в
эритроцитах, исчезает из кровяного русла у здоровых людей с Тδ,
равным 30 суткам [94]. Содержание хрома в плазме крови у
больных злокачественной анемией и ахлоргидрией колебалось в
пределах 0,009-0,055 мкг
*
г
-1
, а содержание в эритроцитах составило
0,005-0,0054 мкг
*
г
-1
. Усвоение шестивалентного хрома у этой
категории больных было больше, чем у здоровых [87, 95].
64
Возможно это связано с восстановлением желудочным соком
шестивалентного хрома до трехвалентного, который не способен
проникать через оболочки, соединяться с β-глобулиновой фракцией
белков сыворотки крови и переноситься в физиологических
количествах в составе трансферрина к тканям.
Дальнейшее распределение хрома в органах и тканях
определяется
не
только
физико-химическими
свойствами
катионной и анионной формы этого микроэлемента, но и
особенностями обменных процессов, которые дифференцируют те
или иные органы и ткани по степени накопления металла.
Естественно и период полувыведения хрома, как из отдельных
тканей, так и организма в целом будет различным. Основные пути
выведения хрома происходят с мочой и калом. Причем
соотношение между этими путями выделения для разных металлов
существенно различаются, неодинаково оно и в различные
временные интервалы после введения металла в организм.
Выделение в мочу осуществляется, как правило, с помощью
гломерулярной фильтрации, канальцевой секреции и слушивания
эпителия почечных канальцев. Экскреция через желудочно-
кишечный тракт происходит в результате желчеотделения,
выделения панкреатического сока, секреции желез слизистой
тонкого и толстого кишечника. Детальная характеристика
тканевого распределения хрома и его соединений, характера
избирательного депонирования и выведения из организма изложена
в последующем разделе.
Накопление и выделение хрома из организма
При оценке токсичности и опасности металлов имеют
значение их транспорт, распределение, степень накопления в
органах-мишенях, метаболизм, скорость и пути выделения.
Современная литература накопила достаточно данных, касающихся
накопления и распределения металлов в организме о чем будет
сказано ниже. Концентрация металлов в конкретном месте
реализации своего физиологического или токсического действия
является результатом динамических процессов всасывания из места
поступления, проникновения в жидкие среды и транспорта,
распределения в органах и тканях, химических превращений в

---

Page 33

65
последних и процессов выведения. В биосредах организма, как
правило, происходит перераспределение металлов между кровью,
тканевыми
и
межклеточными
жидкостями,
а
также
внутриклеточное перемещение и присоединение этих химических
веществ к тем или иным субклеточным структурам.
Для осуществления непосредственного контакта любого
металла с тканями, клетками и рецепторами, касающееся, в том
числе, хрома и его соединений, им приходится проникать через
множество
пограничных
поверхностей,
разделяемых
биологическими мембранами. Роль последних играет кожа,
слизистая желудочно-кишечного тракта, эндотелий сосудов,
альвеолярный
эпителий,
гистогематические
барьеры,
плазматическая мембрана клеток и биологические мембраны
внутриклеточных структур и др. Клеточные и субклеточные
мембраны, имея белково-липидную структуру, представляют собой
самостоятельный структурный элемент, активно участвующий в
процессах обмена веществ. С современных позиций биомембраны
рассматриваются как биологически активная, динамически
функционирующая структура, содержащая ряд важнейших
ферментативных систем. Повреждения, вызываемые металлами,
нарушают
функции
энзимов
и
приводят
к
изменению
проницаемости мембран и транспорта через них биологически
активных соединений.
Соли металлов как хорошо растворимые и диссоциирующие
соединения, попадая в организм, распадаются на ионы. Скорость и
полнота резорбции этих химических веществ, а следовательно и
тканевое накопление, зависят от соотношения ионизированной и
неионизированной части молекулы. Металлы высшей валентности,
склонные к образованию очень трудно растворимых гидроокислов,
фосфатов, альбуминатов и других весьма стойких комплексов,
плохо всасываются из желудочно-кишечного тракта или при любых
других путях их поступления в организм. Способность металлов, в
том числе хрома и его соединений, к диссоциации, образованию
свободных
ионов,
гидроокисей,
образование
прочных
альбуминатов, гидратов, фосфатов определяют количество и
состояние этих химических веществ в организме, и, в первую
очередь, в крови. Благодаря способности к комплексообразованию,
металлы в тканях откладываются в виде соединений с белками,
66
аминокислотами, а в ряде случаев, нуклеопротеинами и
гистоновыми белками. Подобное тканевое распределение, степень
сродства металлов к функционально-активным химическим
группировкам
объясняет
не
только
характер тканевого
перераспределения, но и избирательную специфичность и
токсичность металлов.
Как уже было выше сказано характер питания и его
структура оказывают существенное влияние на всасывание и
тканевое распределение хрома. Возрастной фактор, географические
особенности также играют определенную роль в накоплении хрома
в организме. Хром – единственный элемент, концентрация
которого в организме с возрастом снижается. Исследованиями
Merts W. [91] был показан спад содержания хрома в аорте, сердце и
селезенке людей уже в первые месяцы жизни, а в остальных
органах – после 10 лет. Только в легких концентрация металла в
течение жизни нарастает. Автор высказывает точку зрения, что
возрастное снижение концентрации хрома в организме может быть
обусловлено уменьшением поглощения его из крови тканями. Хром
обладает сродством к легочной ткани, но накапливается также в
ретикуло-эндотелиальной системе печени, поджелудочной железе и
костном мозге. Период полувыведения из легких, связанного с
белками хрома, составляет 12,8 дня. У лиц, работающих с
хромсодержащими соединениями, хром обнаружен в легких через
много лет после прекращения работы [59].
Географические различия имеют определенное значение в
содержании хрома в тканях человека. При обследовании взрослых
жителей 10 различных городов США содержание хрома в тканях
было более низким по сравнению с аналогичной популяцией
населения других районов земного шара. У жителей Ближнего и
Дальнего Востока, Африканского континента, по сравнению с
североамериканцами, концентрации металла в тканях организма
были выше. Так, в тканях головного мозга превышение содержания
хрома составило в 3-13 раз, в аорте в 2,5-8 раз, в сердце 2,5-4 раза,
почках в 2,5-7 раз, в печени в 2 раза, в поджелудочной железе в 2-4
раза, в семенниках 2,5-5 раз [96]. При определении хрома в цельной
крови он обнаружен лишь у 34 из 119 практически здоровых лиц.
Содержание хрома у мужчин и женщин было равным и составило
5,9-3,5 мкг% (содержание хрома в цельной крови на уровне 4,6

---

Page 34

67
мкг% принято за норму). Концентрация этого микроэлемента в
плазме здоровых людей колеблется в пределах 0,009-0,055 мкг/л, а
в эритроцитах – 0,005-0,054 мкг/л. В нормальной сыворотке
человека содержание хрома составило около 0,14 мкг/л [17, 49]. У
человека наибольшее количество хрома обнаружено в печени,
железах внутренней секреции и кишечнике; при этом ткани
новорожденных детей содержат больше хрома, чем ткани взрослых.
Как правило, содержание хрома в сердце, легких, аорте и селезенке
быстро снижается в течение первых десяти лет жизни, а в печени и
почках его уровень сохраняется до второго десятилетия.
Литературой накоплен достаточно значительный материал о
содержании хрома в организме человека при различных
физиологических состояниях и заболеваниях. Так, повторные
беременности могут приводить к истощению тканевых запасов
хрома за счет усиленного переноса этого микроэлемента от матери
к плоду. В волосах рожавших женщин содержание хрома ниже, чем
у нерожавших, что может свидетельствовать об относительной
недостаточности хрома в период беременности [97, 98]. На всех
стадиях развития ишемической болезни сердца и, в особенности у
больных инфарктом миокарда, а также при язвенной болезни
двенадцатиперстной кишки и заболеваниях печени содержание
хрома в крови значительно снижается [99]. Уровень содержания
хрома в крови, региональных лимфоузлах, в волосах и ногтях у
людей, контактирующих с соединениями хрома на производстве,
был значительно выше, чем в других органах и тканях [100]. У
длительно контактировавших с малыми концентрациями хрома
рабочих, содержание в крови этого химического элемента
составило 0,066 ± 0,011 мкг/л [101].
Самые разнообразные онкогинекологические заболевания,
лейкоз крови, бронхогенная карцинома легких сопровождаются
перераспределением тканевого содержания хрома [87, 102]. При
атеросклерозе, у больных с поражением коронарных артерий,
перенесших инфаркт миокарда, а также
сахарном диабете
содержание хрома в тех или иных органах и тканях снижается [103,
104]. В сыворотке крови здоровых людей содержание хрома
колеблется в пределах от 22-520 мкг/л, а в плазме от 20-50 мкг/л
[91, 105]. В то же время по данным Versieck с соавтор. [106, 107]
концентрация хрома в сыворотке крови в норме не превышает 0,14-
68
0,16 мг/мл. В волосах взрослых людей хром определяется в
количестве 0,57 ± 0,06 мкг/л [103], а в волосах новорожденных этот
металл содержится в количестве 0,97 ± 0,167 мкг/л [97].
Ряд наблюдений свидетельствуют о снижении уровня хрома
в тканях с возрастом, отмеченное при обследовании населения
[108]. При этом большинство изученных тканей взрослых людей
содержат хром в количестве 0,02-0,04 мг
*
кг
-1
массы сухого
вещества, а общее количество хрома в организме взрослого
человека составляет 6 мг [99]. Хром, поступивший в кровь, остается
в ней с периодом полувыведения равным 0,5 суток. Из крови хром
попадает непосредственно в экскреты и значительная часть
депонируется в костях, где его период полувыведения составляет
почти тысяча суток. Период полувыведения хрома из целостного
организма, легких, предстательной железы, щитовидной железы и
почек был равен 616 суткам [109].
Выведение хрома из организма в основном осуществляется
через желудочно-кишечный тракт и почки [35, 110]. При этом
следует иметь ввиду, что небольшое количество этого металла
может выделяться с грудным молоком, потом и волосами. Скорость
выведения и количество выделившегося металла за определенный
промежуток времени зависит от пути поступления, дозы, свойства
каждого конкретного соединения хрома, прочности связи
последнего с биолигандами и длительности его действия на
организм. Данные о выведении хрома из организма человека весьма
скудные. Существует мнение, что в норме хром в моче у людей
отсутствует, а наличие его в моче указывает на поступление в
организм токсических доз вещества [35]. При обследовании
пятидесяти стажированных рабочих с профессиональными
поражениями кожи хром в моче обнаружен в 1/3 случаев. В то же
время в моче рабочих контрольной группы (без дерматозов) был
обнаружен только у трех из двадцати человек [111]. У работающих
в контакте с бихроматами содержание хрома в крови колебалось от
0,005-0,25 мг%; в желудочном содержимом от 0,002-0,15 мг%; в
желчи от 0,005-0,12 мг%; в моче от 0,004-0,3 мг%; в кале от 0,002-
0,7 мг%; в молоке от следов до 0,42 мг%.
По другим данным в моче здоровых людей содержание
хрома колеблется от 0,41-24,5 мкг/л, составляя в среднем 4-3,5
мкг/л [112, 113].
В ряде наблюдений было показано, что

---

Page 35

69
всосавшийся хром выделяется главным образом с мочой. Лишь
небольшое количество его выделяется с желчью через кишечник и,
возможно, через кожу [114].
Выделение хрома с потом у трех
мужчин при температуре 38°С составило 60 мкг
*
сут
-1
(при общем
поступлении хрома в организме в количестве 890 мкг
*
сут
-1
).
Несмотря на довольно высокое содержание хрома в волосах и
ногтях (0,12 и 0,38 мг), суточное выведение его с этими
компонентами невелико – около 0,6 мкг для волос и около 0,01 мкг
для ногтей [115].
Плохая всасываемость
трехвалентных
соединений хрома в кровь приводит к тому, что, от 88 до 98%
Cr
2
O
3
появляется в фекалиях [93, 116]. Аналогичная тенденция
выявлена и при использовании таких соединений хрома, как CrCl
3
и Na
2
CrО
4
; соответственно 99,6% и 90% этих веществ выводится с
калом при их поступлении через желудочно-кишечный тракт [83,
84].
С учетом уровней поступления хрома с пищей и вдыхаемым
воздухом, определением параметров всасывания в желудочно-
кишечном тракте, кратностью накопления хрома в органах и
тканях, выведением из организма с мочой и калом были проведены
балансовые исследования по обмену хрома в организме условного
человека. Так, баланс хрома для условного человека (мкг
*
сут
-1
)
равнялся следующим параметрам: поступление с пищей и
жидкостями составило 150, с воздухом 0,1; содержание хрома в
организме равнялось < 6600, при чем в мягких тканях – 1800, в
скелете < 4800; экскреция хрома с мочой составила – 70, с калом –
80, с потом – 1, с волосами и ногтями – 0,6, с другими жидкостями
– следы [117, 118].
Следовательно,
являясь
постоянным
компонентом
биоструктур, хром имеет определенные особенности поступления,
превращения, накопления и выделения из организма. Приведенные
данные свидетельствуют о том, что шестивалентная форма хрома
лучше всасывается, транспортируется и депонируется в организме,
чем трехвалентные соединения хрома. Главную роль в транспорте
хрома играют белки крови (трансферрин) и эритроциты. Однако,
при поступлении в избыточных количествах, возможно связывание
хрома с другими белками крови (альбуминами, глобулинами,
аминокислотами). В то же время, связь этого металла с
вышеуказанными биомакромолекулами достаточно лабильна, что
70
позволяет хрому диссоциировать от белка переносчика к другим
компонентам клетки [91]. Какого-либо селективного накопления
хрома в органах и тканях не выявлено. Тем неменее, легочная
ткань,
обладая
высокой
избирательной
способностью
к
депонированию хрома и длительной задержке последнего в ней,
играет особую роль в биотрансформации микроэлемента на
тканевом уровне. Показателем статуса хрома в организме, как
«биомаркера», является содержание последнего в крови, моче и
волосах. Комплекс факторов окружающей среды (географическое
расположение,
возраст,
характер
питания),
различные
физиологические и патологические состояния организма оказывают
существенное влияние не только на биотрансформацию хрома, но и
выведение его с мочой и калом.
Многочисленные
экспериментальные
исследования,
проведенные на лабораторных животных, также показали
достаточно интересную картину тканевого накопления и выведения
хрома из организма. Пути поступления и химическая природа
поступающих в организм соединений хрома и доза оказывают
непосредственное влияние на распределение хрома в тканях и его
накопление. Ингаляционный и алиментарный пути поступления
бихромата калия (затравка проводилась в течение двух месяцев)
приводили к
увеличению содержания во внутренних органах
кролика хрома, при чем при ингаляционном пути поступления оно
было больше, чем при введении в желудок [119]. При ингаляции
максимальная концентрация хрома выявлена в печени (72·10
-5
%
сырого веса органа), а минимальная в мозгу (3,5·10
-5
%); при
введении в желудок наиболее высокие концентрации хрома
отмечены в трахее (8·10
-5
%) и в печени (16·10
-5
% сырого веса
органа).
Шестидесятидневное введение бихромата калия с питьевой
водой в дозе 5мг/кг
сопровождалось накоплением этого
микроэлемента в печени (0,16 мг %), соответственно содержание в
почках, легких и сердечной мышце колебалось в пределах от 0,05
до 0,06 мг %. При более длительном введении (15 месяцев)
меньших доз хрома (2 мг/кг), содержание его во внутренних
органах, кроме почек, было более значительным и достигало 0,275
мг % в печени, 0,09 мг % – в легких, 0,07 мг % – в сердечной
мышце. В почках количество его было ниже (0,015 мг %), чем у

---

Page 36

71
кроликов, получавших хром в дозе 5 мг/кг. Ингаляционная затравка
трехвалентным хромом (в концентрации 0,003 мг/м
3
) и
шестивалентным хромом (в концентрации 0,0016 мг/м
3
) приводила
к тому, что содержание хрома в легких достигало 0,15 мг %, в
сердце – 0,0035 мг %, в печени – 0,012 мг %, в почках – 0,04 мг %; в
контрольной группе содержание этого химического элемента
составило - 0,005, 0,003, 0,01, 0,003 мг %, соответственно. При
кожно-резорбтивном воздействии бихромата натрия (аппликация
горячего раствора бихромата натрия в концентрации 850 г/л на
поврежденную кожу спины кроликов площадью 9 см
2
) выявлено
быстрое всасывание и накопление его в паренхиматозных органах
[120, 121, 122, 123]. Хроническая ингаляционная затравка крыс-
самцов шестивалентным хромом (в течение 90 дней по 20 часов в
сутки в концентрации 30 мкг/м
3
) сопровождалась накоплением его
в легких и достигало 1% (в расчете на сухой остаток ткани), что в
тридцать раз превышало контрольный уровень. Содержание хрома
(в расчете на сухой остаток ткани) было также высоким в почках
(0,1%), печени (0,045%), селезенке (0,05%), головном мозге (0,04%)
[19].
Поступление
с
питьевой
водой
различных
доз
шестивалентного
хрома
показало
также
наличие
прямо
пропорциональной зависимости между дозой и накоплением этого
микроэлемента во внутренних органах. Так, в крови и печени
кроликов наибольшее накопление хрома отмечалось при введении
его в дозах 0,09 мг/кг, а наибольшее депонирование выявлено при
дозах 0,24 и 0,6 мг/кг. У морских свинок накопление хрома в
организме отмечалось при концентрации в воде, равной 20 мг/л
[17]. Кроветворные органы и ткани (печень, селезенка, костный
мозг), в отличие от самой крови, отчетливо показывают степень
накопления хрома в организме в зависимости от дозы
поступающего химического элемента в организм [124, 125].
Особенности изучения токсикокинетики хрома показывают, что
изначально хром проникает в эритроциты, далее освобождается в
селезенке, где происходит утилизация гемоглобина, и в соединении
с глобином накапливается в гепатоцитах печени [126].
Использование
меченых
изотопов
хрома
в
экспериментальных
исследованиях
также
выявило
ряд
особенностей биотрансформации, тканевого перераспределения и
72
выведения хрома из организма. При однократном пероральном
введении Cr
51
белым крысам (из расчета 0,03 мкк- 1,11 кБК на
грамм веса) содержание радиоактивного хрома в цельной крови
достигает максимума к двум часам и к сорока восьми часам
постепенно снижается. Преимущественное выведение изотопа
хрома с мочой и калом происходит до двадцати четырех часов.
Авторы отмечают наличие эффекта материальной кумуляции
хрома, при чем накопление радиоактивного хрома в почках,
печени, легком и селезенке определяемое к сорока восьми часам,
совпадает со снижением выделения его из организма с мочой и
калом [127]. После введения крысам меченого хлорида хрома,
спустя четверо суток, костная система, селезенка и половые железы
содержали изотоп больше, чем сердце, легкие и мозг [108]. При
этом концентрация хрома в печени, желудке, подкожной жировой
клетчатке, вилочковой железе, почках и семенниках у старых
животных была вдвое меньше, чем у молодых.
Исследования, касающиеся элементного анализа хрома в
органах и радиометрическое определение меченых изотопов хрома
в организме коррелируют между собой. Введение белым крысам-
самцам трехвалентного хрома (Cr
51
) в виде хлористой соли в дозе 5
мккюри
внутрибрюшинно,
внутрижелудочно,
подкожно
и
интратрахеально (однократно) показало следующее тканевое
распределение хрома: при внутрибрюшинном и подкожном
введении в крови через пять минут обнаружено соответственно 10
и 3% введенного хрома, в интервале от 1 до 6 часов содержание
хрома в крови достигало максимума – 28 и 11% соответственно.
Наибольшее количество хрома содержалось в плазме. Через сутки
концентрация хрома в крови снижалась, но оставалась на
достаточно высоком уровне, что позволяет считать кровь
индикаторной средой [83]. При введении хрома в трахею появление
его в крови отмечено лишь через 4-6 часов, что связывают с
возможным
образованием
в
легких
биокомплексов,
задерживающих хром в легочной ткани. Значительные различия
выявлены в динамике накопления хрома во внутренних органах и
крови при введении хромата натрия и хлорного хрома, содержащих
Cr
51
. При этом установлено, что содержание хлорного хрома в
легких достигало максимума через десять минут после его введения
и резко падало через шесть часов, тогда как хромат натрия

---

Page 37

73
накапливался в легких постепенно, достигая максимума к шести
часам и снижаясь через семнадцать суток [128].
Интересная картина распределения хрома выявлена при
различных способах парентерального введения хрома. Так, хром в
организме задерживается достаточно долго при этом способе его
введения и через тридцать дней его остаточный уровень составляет
15-31% от введенного количества. Следует отметить, что в
указанных условиях 50% хрома выводится в течение первых двух
суток, а оставшаяся часть задерживается в месте введения
(первичное депо) и других внутренних органах (вторичное депо). В
легких и подкожной клетчатке, через тридцать дней после введения
хрома в трахею и под кожу, находится соответственно 15 и 28% от
введенного его количества. Спустя тридцать суток после введения
меченого хрома содержание его (в % от введенной дозы)
составляло: при введении в брюшину (в печени – 2,5, в почках –
1,2, в селезенке - 4,2, в легких – 0,4, в трубчатой кости – 1); при
подкожном введении (в печени – 2,2, в почках – 0,8, в кости – 1%);
при введении в трахею (в печени – 0,1, в почках – 0,5, в легких – 20,
в трубчатой кости – 1,6%). При всех указанных способах введения
хром преимущественно накапливается в печени, почках и
трубчатых костях, а при введении в трахею – в легких. При чем
печенью
и
ретикуло-эндотелиальной
системой
хром
аккумулируется на длительный срок [83].
Значительные
экспериментальные
исследования
были
посвящены изучению выведения хрома из организма. Принято
считать, что, основным органом выделения хромата натрия
являются почки, а для хлорида хрома – почки и кишечник [128].
Авторами было показано выделение радиоактивного вещества с
мочой (до 47% хромата натрия и до 20% хлорида хрома за 17
суток), подтверждающее почечный путь их выделения. Общее
количество хрома, выведенное желудочно-кишечным трактом,
составляет: при введении в желудок – 97%, в брюшину – 18%, под
кожу – 9%, в трахею – 33%; почками выводится при этих путях
поступления хрома соответственно – 3, 25, 33, и 13% [120, 121].
Введение крысам токсических доз хлорного хрома, при различных
способах его поступления, приводит к его выделению почками и
желудочно-кишечным трактом в течение 4-6 суток.
74
При поступлении хрома с питьевой водой в количестве 0,5
мг/л содержание его в стенках толстого кишечника было в 32,5 раза
выше, чем в стенках тонкого кишечника. Исследования,
проведенные с дозо-временной нагрузкой хромом на организм
экспериментальных животных (кроликов), также показали, что
основным путем выделения этого химического вещества являются
почки и желудочно-кишечный тракт. При введении кроликам в
течение 79, 84, 125 и 180 суток хромата калия с питьевой водой в
дозах 10, 20 и 50 мг/л, обнаружено его выделение с мочой и
фекалиями. Использование дозы хрома на уровне 10 мг/л показало,
что через 79 суток содержание его в этих экскрементах превышало
контрольный уровень в 2 раза; повышение дозы до 20 мг/л
приводило к увеличению выделения хрома с мочой и фекалиями и
превышало контрольный уровень в 17,8 раза, а при дозе 50 мг/л – в
21,4 раза [17]. Использование меченых изотопов хрома (Cr
51
)
показало, что при внутримышечном введении крысам нетоксичных
доз хрома, 5,6 – 8% от введенной дозы выделяется почками, через
кишечник выводится в 8-10 раз меньшее количество меченого
хрома. В то же время при пероральном введении токсических доз
хрома (2 мг/кг массы тела) его выведение через почки спустя сутки
уменьшалось, а через кишечник, напротив, возрастало. Спустя трое
суток уровень меченого хрома в моче и кале снижался, оставаясь,
однако, высоким в кале [101].
Таким образом, результаты экспериментальных наблюдений,
проведенные с различными соединениями хрома, на различных
видах животных и разных путях его введения в организм показали,
что хром имеет ряд особенностей тканевого накопления и
выведения. Как и в случае с исследованиями на людях,
преимущественное депонирование хрома происходит в печени,
почках, легких, ретикуло-эндотелиальной системе, а выведение из
организма осуществляется преимущественно с мочой и фекалиями.
Механизмы и скорость проникновения хрома через разные
биологические барьеры и среды зависят от физико-химических
свойств хрома и его соединений, химического состава и условий
внутренней среды организма. В результате взаимопревращений
между поступившим в организм хромом, его соединениями и
химическими веществами различных тканей и органов образуются
комплексные соединения хрома с биополимерами, обладающие

---

Page 38

75
иными свойствами и по другому ведущими себя в органах и
тканях. При этом в разных органах, вследствие индивидуальных
особенностей обмена и метаболизма, пути превращений хрома и
его соединений могут быть различными. Хром, как уже было
сказано выше, имеет избирательную способность накапливаться в
определенных органах и задерживаться в них в результате чего
накопление хрома в том
или ином органе может быть или
первичным, или вторичным.
Значение хрома в регуляции обменных процессов
в организме
Строение атома хрома, его близость по положению в
периодической системе элементов к таким элементам, как V, Vn,
Vo, биологическая активность которых изучена больше, дают
основание предполагать, что хром, находящийся в живых
организмах не индифферентен и играет определенную роль в их
жизнедеятельности [92, 99]. Биологическая роль хрома как
микроэлемента изучена недостаточно. Тем неменее, в литературе
накопилось достаточно сведений о влиянии хрома на обменные
процессы в организме. Доказано, что хром способен активировать
диализированные и не диализированные препараты трипсина,
усиливать окисление аскорбиновой кислоты [17, 129]. При этом
аскорбиновая кислота не только реагирует с хроматами, но и
способствует увеличению внутриклеточной концентрации хрома
[130].
Гемстимулирующий эффект хрома обусловлен
блокированием
окислительно-восстановительной
системы
водородных переносчиков, что ведет к гипоксемии и раздражению
костного мозга. Известна способность малых биотических доз
этого металла
стимулировать энзиматическую
активность
цитохромоксидазы
(ЦХО), сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и
фосфоглюкомутазы, участвующих в метаболизме глюкозы [131].
Многочисленными исследованиями было показано, что в
животном организме хром участвует в обмене углеводов, липидов и
белков. Установлено, что трехвалентный хром является активным
компонентом пищевого фактора, необходимым для нормального
обмена глюкозы – «фактора
толерантности к глюкозе» [55].
Предполагают, что это биологически активная форма хрома, может
76
быть сложным биологическим комплексом, в который входит
помимо хрома - никотиновая кислота, аминокислоты (глицин,
цистеин) и глютаминовая кислота. Хром, обладая биохимической
функцией, связанной с
влиянием на способность рецептора
инсулина
к
взаимодействию
с
гормоном,
принимает
непосредственное участие в регуляции углеводного обмена.
Наиболее вероятным местом взаимодействия хрома и инсулина
являются сульфгидрильные группы митохондриальных мембран.
При этом образуется тройной комплекс: инсулин + хром +
митохондрия [91, 93]. Считают, что хром запускает реакцию
присоединения фосфорсодержащих молекул к
инсулиновым
рецепторам, которая способствует тканевой утилизации глюкозы.
Способность хрома связываться с белками и нуклеиновыми
кислотами доказана работами Gennete K. [132]. При этом автор
высказывает предположение о том, что хром, участвуя в
стабилизации структуры нуклеиновых кислот, может оказывать
влияние на передачу генетической информации. Способность
хрома стимулировать образование соматотропного гормона служит
еще одним доказательством влияния этого металла на обмен белка
и
нуклеиновых кислот
[133].
Почти
половина
хрома,
поступающего в ткани, концентрируется в ядерной фракции, 23% -
в надосадочной жидкости, остальное количество равномерно
распределяется между митохондриями и микросомами [108]. Из
бычьей печени выделен нуклеопротеид, концентрация хрома в
котором в двадцать тысяч раз превышало содержание этого
элемента в цельной печени. Аналогичное, но несколько меньшее
накопление хрома найдено в РНК. Возможно, что хром и другие
металлы, содержащиеся в молекуле рибонуклеиновой кислоты,
необходимы для поддержания конформационной способности этих
биомакромолекул и обеспечения соединений пуриновых и
пиримидиновых оснований с помощью ковалентных связей.
Хром способен влиять на гомеостаз сывороточного
холестерина и
предупреждать тенденцию к его росту с
увеличением возраста. При этом данный металл усиливает влияние
инсулина на утилизацию углерода глюкозы в процессе синтеза
липидов [91, 93]. Дефицит хрома в организме проявляется в
угнетении роста, сокращении продолжительности
жизни,
нарушениях обмена глюкозы, липидов и белка [134, 135]. При

---

Page 39

77
низком содержании хрома в диете крыс наблюдается поражение
роговицы, сопровождающееся выраженным помутнением и
гиперемией сосудов радужной оболочки [123, 128]. При
значительной недостаточности хрома у крыс и мышей понижается
толерантность к
глюкозе, развивается гипергликемия и
глюкозурия. Эти нарушения, напоминающие умеренный сахарный
диабет, быстро исчезали
после добавления к питьевой воде
трехвалентного хрома [108, 136, 137]. Изучено влияние добавки к
пище, содержащей хром, на клинико-метаболические показатели у
больных сахарным диабетом второго типа. Установлено, что у
больных, получавших на фоне указанной диеты хромсодержащую
БАД (50 мкг хрома в день), наблюдается более выраженное
снижение базальной и послепищевой гликемии; исходно
повышенные уровни общего холестерина и триглицеридов
сыворотки крови имели тенденцию к снижению [138].
Хром
играет
определенную
роль в
нормальном
функционировании
нервной
системы.
Установлено
преимущественное количественное накопление этого металла в
сером веществе полушарий мозга, по сравнению с белым, особенно
в хвостатом ядре и скорлупе. Хром обнаруживается также во всех
отделах спинного мозга. В центральной нервной системе он
находится преимущественно в связи с белками [139]. В условиях
длительного
парентерального
питания,
обусловливающее
недостаточное поступление металла в организм, у человека
развивается атаксия и полиневропатия, которые излечиваются
введением 250 мкг хрома в течение двух недель [140]. В то же
время конкретное участие хрома в тех или иных биохимических и
физиологических процессах,
лежащих в основе нервной
деятельности, остаются невыясненными.
Прохождение через биологические мембраны и связывание с
эндогенными лигандами – два основных феномена, определяющих
токсикокинетику металлов. Не составляют какого-либо исключения
в этом смысле слова хром и его соединения. Катионы металлов
могут формировать координационно-кавалентные связи с широким
классом
биомолекул.
Большинство
лигандов,
имеющих
биологическое значение (белки, нуклеиновые кислоты), связывают
металлы
с
помощью
гидрокси-,
амино-,
карбокси-,
сульфгидрильных и других химических групп. Последствия
78
взаимодействия металлов с лигандами многообразны. Прежде всего
это разрыв водородных связей внутри макромолекулы, замещение
других металлов в связи с лигандами и, как следствие этого, –
изменение третичной структуры комплексов, приводящие к
изменениям их биологических свойств: угнетению активности
энзимов, нарушению транспортных свойств и др. Присоединение
металлов к лигандам мембранных структур, прежде всего,
приводит к нарушению процессов активного и (или) пассивного
трансмембранного транспорта. Взаимодействовать металлы могут с
любыми
мембранными
образованиями
–
митохондриями,
эндоплазматическим ретикулумом, лизосомами. Взаимодействие с
лигандами нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов потенциально
может влиять как на процессы транскрипции, так и трансляции, и
лежать в основе мутагенного и канцерогенного действия ряда
металлов. При этом следует отметить, что у каждого металла свой
характерный спектр констант сродства к различным лигандам в
различных тканях.
Лежащие в основе биологического действия хрома и его
соединений изменения в белковом обмене и, в частности,
конформационной
структуры
биополимеров,
являются
необходимым этапом действия хрома, равно и многих других
металлов, как аллергенов. Сами по себе металлы и их соли не
являются антигенами, то есть по отношению к ним не происходит
специфической иммунной реакции, но, подвергаясь в организме
различным химическим превращениям и вступая в соединения с
белками, они приобретают новые свойства, в том числе
способность стимулировать иммунокомпетентную систему [82,
141]. В химическом соединении с белком металл играет роль
гаптена и определяет специфичность комплексного антигена. Как
известно,
аллергопатология
развивается
намного
ранее
хронической интоксикации и при воздействии минимальных
(возможно на уровне ПДК) уровней содержания металла в тех или
иных объектах окружающей среды. Отсюда вытекает важность
учета аллергических реакций организма и в целом комплексной
оценки
иммунологического
статуса.
В
свою
очередь
иммунологические
сдвиги,
как
правило,
сопровождаются
множественными изменениями в других системах.

---

Page 40

79
Таким образом, являясь жизненно необходимым элементом,
хром участвует в многочисленных обменных реакциях и выполняет
самые разнообразные функции. В физиологических концентрациях
этот микроэлемент оказывает определенное влияние на транспорт
глюкозы в ткани и ее утилизацию, участвует в синтезе белков и
липидов. Влияя на процессы транскрипции и трансляции, хром
непосредственно участвует в регуляции синтеза и распада
нуклеиновых кислот, тем самым определяя экспрессию генома.
Способность ряда соединений хрома к проникновению через
биологические мембраны клеточных и субклеточных структур, а
также образование комплексов с белками наделяют хром
свойствами
аллергена.
Нужно
полагать,
что
в
основе
неблагоприятного воздействия хрома и его соединений на организм
лежат, помимо токсического действия, гистаминолиберация и
сенсибилизация.
Вышеприведенные материалы еще раз свидетельствуют о
том, что в малых концентрациях хром необходим для поддержания
нормальной жизнедеятельности. В то же время поступление в
организм теми или иными путями больших концентраций хрома
может
сопровождаться
многочисленными
токсическими
эффектами. Поэтому, между вредными и полезными дозами и
концентрациями должны быть подпороговые, пороговые и
критические уровни, знание которых важно для понимания
механизмов
физиологического
и
токсического
действия
химических веществ. В последующих главах будет дана детальная
характеристика механизмов общетоксического и специфического
токсического действия хрома и его соединений как в
экспериментальных так и клинических наблюдениях.
80
Глава 5. Механизмы общетоксического и специфического
влияния хрома и его соединений на живой организм
Как известно, к тяжелым металлам, куда входит и хром,
относятся элементы, обладающие металлическими свойствами и
имеющие высокую плотность. К этой группе относят 40 элементов
с плотностью выше 6 г/см
3
и 5 г/см
3
. Ряд авторов в эту группу
включают до 80 металлов, входящих в Периодическую систему
элементов Д.И.Менделеева. Среди них 10 обладают наряду с
металлическими свойствами признаки неметаллов и имеют
плотность 7,14-21,4 г/см
3
.
Объединенная комиссия ФАО
(Продовольственная и сельско-хозяственная организация ООН)
ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) по пищевому
кодексу (Codex Alimentarius) включила ртуть, кадмий, свинец,
мышьяк, медь, стронций, цинк, железо в число компонентов,
содержание которых контролируется при международной торговле
продуктами питания. В странах СНГ (Содружество независимых
государств) подлежит контролю еще 5 элементов (сурьма, никель,
хром, фтор, йод) и алюминий, а при наличии показаний могут
контролироваться и некоторые другие металлы. Медико-
биологическими требованиями, заложенными в Технических
Регламентах, ряде СанПиНов, определены критерии безопасности
для следующих тяжелых металлов: свинец, мышьяк, кадмий, ртуть,
медь, цинк, олово, хром, железо.
Тяжелые металлы, в том числе и хром, опасны для
окружающей среды и человека тем, что они обладают
способностью накапливаться в организмах и вмешиваться в
метаболический цикл. Они способны быстро изменять свою
химическую форму при переходе из одной среды в другую, не
подвергаясь биохимическому разложению, а также вступают в
многочисленные химические реакции друг с другом и с
биологически важными неметаллами. Эти элементы катализируют
многочисленные химические реакции, протекающие в любой сфере
и, в зависимости от ряда условий, могут оказывать токсическое
влияние на живые организмы [82, 142, 143, 144]. Токсические
процессы, развивающиеся в результате действия тяжелых металлов
на организм, в зависимости от свойств металлов и условий
реализации их общетоксического и специфического действия,

---

Page 41

81
проявляются в форме острых, подострых и хронических
интоксикаций,
аллобиотических
состояний
(нарушение
иммунитета, аллергизации и др.), специальных токсических
процессов (мутагенез, тератогенез, канцерогенез и др.).
В свою очередь токсичность металлов определяется
многочисленными
внутренними
и
внешними
факторами.
Некоторыми авторами была сделана попытка связать токсичность
этих химических элементов с физическими, физико-химическими и
химическими параметрами металлов и, в частности, с атомным
весом, потенциалом ионизации, электроотрицательностью, а также
значением атомных радиусов. В то же время не найдено жесткой
корреляционной зависимости между этими показателями и
биологической активностью металлов. В дальнейшем было четко
показано, что степень токсического эффекта химических веществ
зависит от биологических особенностей организма, возраста, пола и
индивидуальной чувствительности, химической структуры металла,
количества попавшего в организм вещества, а также факторов
внешней среды (температура, влажность, атмосферное давление и
др.).
Соли металлов в растворах могут образовывать ионы,
гидраты, комплексы. В свою очередь, последние могут вновь
диссоциировать, образуя ионы. Динамика химизма хрома и его
соединений в растворах и тканевых жидкостях имеет такой же
характер. Поэтому токсичность последнего может быть связана с
действием
ионов
и
со свойствами
атомов
металлов,
характеризующими их активность и способность вступать в связь с
протоплазмой клетки и отдельными ее структурами. Современные
данные говорят о том, что в токсическом действии солей металлов
основное значение принадлежит самому металлу – катиону.
Зачастую не только общая токсичность, но и другие специфические
эффекты солей металлов связаны с действием и дозой именно
самого металла. Однако имеются также сведения указывающие, что
степень окисления основного элемента аниона может влиять на
токсичность солей. Для галоидных соединений металлов большое
значение имеет степень диссоциации и главным образом гидролиза
с образованием кислот. Такой гидролиз известен для галогенидов
многих металлов – олова, титана, тантала, ниобия, германия и, в
том числе, хрома. Их токсическое (раздражающее) действие
82
связано с гидролизом этих соединений как в водных растворах, во
влажном воздухе, так и при соприкосновении с влажными средами
организма (слизистая оболочка дыхательных путей и пр.).
Токсикодинамика и токсикокинетика рассматриваемых
химических соединений во многом обусловлена фило- и
онтогенетическими особенностями живого организма. При оценке
токсичности того или иного металла очень важен показатель
устойчивости его связи с лигандом. Поэтому раскрытие
закономерностей образования комплексов металлов с олигомерами,
пептидами, белками и небелковыми макромолекулами имеют
большое значение для установления молекулярных механизмов
токсического действия ионов металла. Как известно, существует
обратная
функциональная
взаимосвязь между
величиной
действующей
(суммарной)
дозы
тяжелого
металла
и
выраженностью его избирательной токсичности. В то же время
воздействие в очень низких дозах, при исключении парадоксальных
эффектов, создает наибольшие трудности в интерпретации
наблюдаемых изменений, поскольку в сложных и многоэтапных
процессах биотрансформации металлов, провести четкую границу
между
повреждающими
и
компенсаторными
реакциями
представляется зачастую затруднительным. В указанном ракурсе
интересным представляется интерпретация понятия критической
концентрации металла в органе, т.е. такой (по определению ВОЗ)
концентрации, когда в любой из его клеток возникают обратимые
или необратимые неблагоприятные функциональные изменения.
При этом за критический орган принят такой, в котором впервые
или раньше достигается критическая концентрация металла при
определенных условиях
для
данной
популяции
данного
биологического вида.
В процессе проведения токсикологического эксперимента и
при последующем обобщении и анализе полученных данных
главную трудность представляет оценка выявленных сдвигов, их
интерпретация и сопоставление с биологической нормой –
соответствующими
физиологическими,
биохимическими,
гематологическими, иммунологическими показателями. Причем в
каждом конкретном экспериментальном исследовании необходимо
учитывать не только биологическую значимость показателя,
степень его пластичности или жесткости, но и специфичность

---

Page 42

83
изучаемого фактора при воздействии его на функции отдельных
органов и систем. Приводимые литературные источники,
касающиеся острых и хронических опытов по затравке
экспериментальных животных хромом и его соединениями, не
всегда
отражают
специфику
токсиколого-гигиенических
исследований и, следовательно, не охватывают многих показателей
и тестов, которые являются общепринятыми в практике
токсикологического эксперимента. Тем не менее, проведенный
анализ
общемировой
научной
литературы,
посвященной
токсикологии
хрома,
позволяет
дать
качественную
и
количественную оценку острой и хронической хромовой
интоксикации;
установить
избирательность
повреждения
отдельных органов и систем, определить зависимость «доза-
эффект», разграничить истинную адаптацию и компенсацию
патологического процесса, провести четкую грань между
состоянием предпатологии и патологией.
Экотоксикология хрома и его соединений
Влияние хрома и его соединений на самые разнообразные
организмы в окружающей среде представляет значительный
интерес, так как проясняются многие вопросы экотоксикологии
хрома,
что
позволяет
детализировать
особенности
общетоксического и специфического влияния этого химического
вещества как на человека, так и на другие теплокровные особи.
Воздействие
на
микроорганизмы
различных химических,
физических факторов часто по своей интенсивности превышает
компенсаторные возможности экологической системы животного
организма, важнейшей составной частью которой является его
микрофлора. Являясь интегральной частью организма хозяина,
нормальная микрофлора активно вовлечена в процессы синтеза и
распада как собственных, так и чужеродных соединений.
Поступление хрома и его соединений в живой организм прямо или
косвенно затрагивает такую сложную микроэкологическую
систему, какой является кишечная микрофлора. Возможность
развития дисбиотических сдвигов в кишечном микробиоценозе под
влиянием хрома установлена рядом авторов [145, 146]. По
сравнению с трехвалентным хромом найден более выраженный
84
токсический эффект шестивалентного хрома на морфологические и
культуральные свойства различных микроорганизмов [147, 148].
Микроорганизмы, как и всякая живая субстанция, обладают
комплексом
защитных
механизмов,
обеспечивающих
предохранение от токсических воздействий. В промышленной
микробиологии, в указанном направлении, были сделаны важные
шаги, когда были выделены культуры микроорганизмов,
восстанавливающие шестивалентный хром в трехвалентный [149].
Это позволило с успехом использовать эти бактерии для
биологической очистки сточных вод хромового производства.
Данное свойство присуще, главным образом, грамотрицательным,
гетеротрофным подвижным палочкам, факультативным анаэробам.
Другой формой взаимодействия свободных ионов хрома с
бактериями является их бактерицидная активность, что создает
предпосылки для создания хром содержащих антимикробных
препаратов.
Литературные данные о токсичности соединений хрома для
бактерий достаточно противоречивы. Минимальная подавляющая
концентрация Cr(VI) для эшерихий коли равна 2*10
7
м [150], а по
другим данным – 0,5*10
2
м [151]. Весьма интересны работы,
проведенные Бондаренко В.М. [152], касающиеся оценки
токсических эффектов солей хрома на бактерии и фаги. Автором в
работе
использовано
25 штаммов
различных бактерий,
чувствительность которых определялась к Cr(VI) и Cr(III). Для
большинства грамнегативных бактерий токсический эффект солей
Cr(VI) проявляется уже при наличии в среде незначительных
количеств свободных хромат-ионов. При этом тип среды, pH,
видовые и штаммовые особенности культур, наличие капсул
влияют на токсические свойства хрома. Из 275 штаммов не
обнаружено бактерий, чувствительных к Cr(III) в концентрации 10
4
м, а также способных переносить бихромат калия в концентрации
10
1
м. Вегетативные стафилофаги 3с оказались устойчивыми к
Cr(VI); споры сибиреязвенных бацилл и сенной палочки весьма
резистентны к Cr(VI) и Cr(III) при нейтральных значениях pH.
Биологическая активность Cr(III) проявляется в кислой среде,
вызывая нереперабельные повреждения у фагов уже при 10
6
м, при
значениях pH 6,0.

---

Page 43

85
Экотоксикология, как известно, охватывает широкий круг
самостоятельных научных направлений, среди которых важное
место занимают исследования, направленные на изучение
последствий загрязнения водной среды. При этом наблюдения
ведутся не только за уровнем загрязнения абиотической
компоненты водной среды (вода, донные осадки, взвесь и др.), но и
живыми организмами, населяющими водную среду. Использование
организмов-мониторов (организмы-индикаторы, тест-организмы)
дает возможность оценить влияние присутствующих в водной
среде
металлов
на
биоту
данного
водоема.
Металлы,
присутствующие в водной среде, могут поступать в организмы
непосредственно из раствора, с пищей и взвешенными частицами.
Для биологического мониторинга загрязнения металлами водной
среды
используются
самые
разнообразные
моллюски,
макроводоросли, рыбы.
На растворимости и биологическом действии металлов
отражается
присутствие
в
воде
других
ионов
и
комплексообразователей.
Такие
комплексообразователи,
как
гуминовые кислоты, повышают растворимость металлов и их
накопление гидробионтами. Токсичность металлов повышается с
возрастанием температуры, дефицитом кислорода, снижением pH и
жесткости воды. При действии металлов у гидробионтов (низшие и
высшие
гетеротрофы)
нарушаются
реакции
поведения,
плодовитости, физиологические функции. По токсичности для
гидробионтов в целом металлы распределяются в следующей
последовательности: Hg > Cd = Cu > Zn > Pb > Co > Cr> As > Mn >
Fe > Sn [153].
Количественная способность металлов накапливаться в
тканях характеризуется рядом коэффициентов. Коэффициент
концентрирования и накопления (КК, КН) представляет собой
отношение содержания металла в организме или отдельной ткани к
концентрации
в
воде.
Коэффициент
распределения
(КР)
представляет собой отношение содержания металлов в тканях к
содержанию
(концентрации)
в
крови.
Важным
экотоксикологическим
показателем
является
коэффициент
биоусиления (КБ), представляющий собой соотношение металлов в
тканях хищников и жертвы, согласно экологической трофической
цепочки. При определении концентрации токсических металлов,
86
оказывающих тот или иной эффект на гидробионты, выделяют
действующие концентрации (ДК), эффективные концентрации (ЭК)
и летальные концентрации (ЛК). При этом уровень эффекта
проявляется в отклонении показателя по отношению к контролю в
процентах, по отношению к исходному количеству особей или по
доли особей, у которых вызван тот или иной эффект. Величина
эффекта концентрации изменяется во времени. Поэтому, указывая
величины концентраций, вызывающих определенный эффект,
необходимо уточнить срок, за который эффект вызван.
В реальных условиях окружающей среды человек, как
правило, подвергается воздействию целого комплекса вредных
химических веществ, часто в сочетании с неблагоприятными
факторами физической и биологической природы. Особую область
составляет
исследование
совместного
(комбинированного)
действия различных химических веществ и, в частности, тяжелых
металлов. В этих условиях одна из сложнейших практических задач
заключается в определении количественных параметров, при
которых экополлютант трансформируется в экотоксикант. При ее
решении необходимо учитывать, что в реальных условиях на
биоценоз действует весь ксенобиотический профиль среды,
модифицируя при этом биологическую активность отдельного
поллютанта. Необходимо также иметь в виду, что при
комбинированном
действии
металлов
возможны
такие
взаимодействия токсических эффектов как антагонизм, синергизм и
аддитивность действия.
Вредное влияние хрома на водоемы зависит от валентности
его соединений, качественного состава воды (содержание
кислорода, аммиака, нитритов и нитратов), вида обитающих в нем
водных организмов [41]. Соединения хрома оказывают вредное
влияние на самоочищение водоемов, тормозят или вовсе
прекращают
биохимические
процессы,
способствующие
минерализации содержащихся в воде органических веществ.
Значительной токсичностью для водных организмов обладают
хромовая кислота, трехокись хрома, бихроматы, которые
губительно действуют, начиная с концентрации 0,1 мг/л. Из
трехвалентных соединений наибольшей токсичностью для них
обладают сернокислый хром [17]. Исследования кинетических
параметров выживаемости дафний (Daphnia magna Straus), при

---

Page 44

87
загрязнении водной среды хромом, показали наличие четко
выраженной количественной зависимости между концентрацией
хромом и скоростью гибели рачков [154. 155]. При концентрации
бихромата натрия в воде на уровне 0,016 мг/л дафнии и жгутиковые
погибают. Для сине-зеленых водорослей губительно действующая
концентрация бихромата натрия равна 148 мг/л. Летальная
концентрация бихромата калия для дафний и кишечной палочки
составляет 0,7 мг/л, а для диатомовых водорослей – 0,21 мг/л [17,
35].
В современных условиях значительный интерес представляет
исследование токсичности наноматериалов. Несмотря на недавнее
использование нанотехнологий в промышленности к настоящему
времени накопилось достаточно сведений по токсикологии
металлических наночастиц. Было показано, что их токсичность
зависит не только от физической природы, способа получения,
размеров, структуры нанокластеров и наночастиц, но и от
биологической модели, на которой проводятся испытания. Органы-
мишени и механизм развития токсического эффекта разнообразны.
Одни наноматериалы, благодаря своей физической природе
способны индуцировать активные формы кислорода [156, 157, 158].
Другие способны проникать через тканевые барьеры внутрь клеток
и взаимодействовать с внутриклеточными компонентами [159, 160].
Некоторые типы наноматериалов могут нарушать мембранные
структуры, повышая их проницаемость [161]. В то же время,
рассматривая накопленный экспериментальный материал можно
обнаружить, что не всегда и не везде наноматериалы оказывают
токсическое или иное повреждающее действие. Исследования
токсичности наночастиц хрома на водной культуре дафний
показали, что токсичность хрома возрастает при низких значениях
pH [162].
В опытах, проведенных на мидиях (Mytilus galloprovincialis)
было установлено влияние бихромата калия на трофическую
активность моллюсков и связанный с этим перенос вещества и
энергии по трофической цепи: фильтрационная активность мидий,
изъятие ими из воды взвешенного вещества и количество
экскретируемых пеллет (фекалий и псевдофекалий) снижается [163,
164]. Для рыб LD
50
шестивалентного хрома составляет 30-50 мг/л, а
концентрация хрома в воде, начиная с 5 мг/л, считается токсичной.
88
В то же время для лососевых рыб опасна даже концентрация 0,02
мг/л. Форель аккумулирует хром в виде хромата при его
концентрациях в воде выше 0,001 мг/л. В связи с лучшей
растворимостью трехвалентного хрома в воде для рыб более
токсичны соединения Cr(III), LD
50
которого для рыб составляет 117
мг/л. Концентрация сернокислого хрома в воде, равная 1,2 мг/л
губительно действует на колюшку, в то время как бихромат калия в
тех же условиях оказывает токсическое действие на форель лишь в
концентрациях 5,2 мг/л [165].
Достаточно важны также сведения по токсическому влиянию
хрома и его соединений на растительные сообщества. Увеличение
содержания металлов в почве отражается на ее биологической
активности и, естественно, росте и развитии растений. Хром,
внесенный в почву из расчета 1 мг/кг, угнетает нитрификацию
органических веществ. Орошение почв сточными водами,
содержащими хром, сопровождается увеличением его накопления в
овощах (моркови, капусте, помидорах) по сравнению с этими
культурами, выращенными с использованием обычной воды [17,
35]. Добавление трехвалентного хрома с водой в почву в
концентрациях от 3,4 до 17,3 мг/л оказывает небольшое
токсическое действие на посевы. Хромат натрия, внесенный в
почву с водой в концентрации 0,1 мг/л, оказывает вредное влияние
на рост пшеницы, ржи, кукурузы и гороха. Явления хлороза у овса
возникают при использовании бихромата калия в концентрации 5
мг/л; при его концентрации 10 мг/л явления хлороза носят
выраженный характер, а при концентрации 10-50 мг/л рост этой
культуры задерживается [17, 35].
Следовательно, действие хрома на растительный организм
зависит от природы элемента, содержания его в окружающей среде,
характера почвы, формы химического соединения, времени
прошедшего от момента загрязнения. В свою очередь,
формирование химического состава растительного организма
определяется биохимическими особенностями различных видов
организмов,
их
возрастом
и
общебиологическими
закономерностями связи между элементами в организме. Физико-
химические свойства почвы, а также почвенный микробиоценоз во
многом определяют параметры токсического действия хрома и его
соединений.

---

Page 45

89
Таким
образом,
полученный
фактический материал,
касающийся экотоксикологической оценки хрома, связанный с его
влиянием на микроорганизмы (бактерии, фаги), гидробионты
(дафнии, мидии, водоросли, рыбы), растительные сообщества
свидетельствуют о наличии токсических свойств у отдельных
соединений хрома. Эти сведения, наряду с нарушением темпов и
интенсивности процессов биопродуцирования и деструкции
органического вещества в водной среде, аномалий в динамике
содержания растворенного кислорода в условиях хромовой
интоксикации, служат исходным фактическим материалом для
последующего анализа общетоксического и специфического
действия исследуемых химических веществ на теплокровных
организмах
и
человеке.
Спектр
общетоксического
и
специфического воздействия хрома и его соединений на разных
структурных уровнях организации живой материи чрезвычайно
разнообразен и зависит от концентрации и длительности
экспозиции токсического вещества, комбинации его с другими
факторами, состояния здоровья живого организма и его
иммунологической реактивности и многих других составляющих.
Вся палитра общетоксического действия хрома и его соединений,
отдаленные эффекты будут описаны в последующих главах
монографии.
Острая, подострая и хроническая интоксикация
хромом и его соединениями
Острая
хромовая
интоксикация.
Первым
этапом
проведения токсикологических исследований по выяснению
механизмов общетоксического и специфического действия тех или
иных
химических
веществ,
обоснованию
гигиенических
регламентов являются острые опыты. Исторически такой
методологический подход был связан с необходимостью
прогнозировать опасность острых отравлений людей при
различных путях поступления вещества в организм. Острые опыты
позволяют не только получить первичную информацию о характере
и направленности действия вещества, установлению видовой,
половой
и
возрастной
чувствительности,
но и
выбору
90
ориентировочных доз для последующего изучения кумулятивных
свойств металлов. Более того, проведение токсикологического
эксперимента рекомендуется начинать с острого опыта даже в тех
случаях, когда существуют данные литературы о степени острой
токсичности вещества. Новые результаты позволяют составить
представление о чистоте изучаемого образца вредного вещества и о
его химической устойчивости. Что касается способа введения
металлов в организм человека, то он определяется реальными
условиями воздействия вещества на организм человека. Чаще всего
используются естественные пути поступления веществ в организм
– через органы дыхания, желудок, кожу, а также иные пути
введения – под кожу, внутривенно, внутрибрюшинно и др.
Указанные методологические подходы были использованы
многими авторами при постановке исследований по изучению
острой токсичности хрома и его соединений.
Однократное введение 5% водного раствора бихромата калия
под кожу собак в дозе 10 мг/кг приводило к гибели животных на 4-
6 сутки. При однократном введении в вену собак водного раствора
бихромата калия в дозе 5,2 мг/кг, спустя 3-5 минут возникало
общее беспокойство, слюнотечение, рвота, судороги, адинамия,
нарушение ритма дыхания, ослабление рефлекторных реакций.
Гибель животных наступала на 3-5 день [110, 166, 167]. С целью
изучения
патогенеза
нейротоксического
действия
хрома
использовали бихромат натрия и хлорный хром. Клиника острого
смертельного отравления этими соединениями подопытных
животных
(мыши,
крысы,
кролики)
характеризовалась
двигательным
беспокойством,
которая
сменялась
заторможенностью, адинамией, атаксией, нарастающем цианозом
морды и лап, снижением тонуса мышц и конечностей. В
терминальной стадии животные принимали боковое положение,
дыхание и сердечная деятельность их резко замедлялась,
отмечались тонические судороги и фибрилляция мышц. Смерть
наступала от остановки дыхания [168]. Используя методы
нейрофизиологических,
биохимических и
гистохимических
исследований с применением фармакологических проб, автор
приходит к выводу о том, что в патогенезе нейротоксического
действия хрома лежат следующие механизмы: центральное
(периферическое) холиномиметическое действие, подавление

---

Page 46

91
окислительных процессов в нервных клетках и нарушение
энергообеспечения основных нервных процессов, изменение
церебральной гемодинамики.
При введении в под кожу крыс бихромата калия в дозе 10
мг/кг отмечена гибель 20% животных, а при введении сернокислого
хрома (Cr
+3
) в той же дозе все животные остались живы, но, при
этом, на месте введения токсиканта к 7-10 дню образовалась долго
незаживающая язва [169]. Острая интоксикация бихроматом калия
при введении его в желудок в дозе, приводящей к гибели животных
в течение первых суток сопровождается рядом биохимических и
клинических проявлений. Повышается активность амилазы и
каталазы крови. Причем в первые часы она возрастает более
интенсивно, чем в последующие [170]. Возникают общая
депрессия, адинамия, нарушаются температурный режим, система
дыхания и деятельность сердечно-сосудистой системы. Выявлены
макроскопические изменения со стороны внутренних органов –
слизистой пищевода, желудка, тонкого кишечника. Исследование
острой токсичности аминокислотного комплекса хрома (Crgl3)
показало, что он не обладает гемолитическим и цитотоксическим
действием, не оказывает раздражающего действия на слизистые
оболочки и кожные покровы; минимальная токсическая доза этого
комплекса – не ниже 15 г/кг [171].
Было установлено, что бихромат калия в дозе 50 мкг на 200
мг тканевого гомогената сердечной мышцы in vitro снижает
поглощение кислорода более чем на половину по сравнению с
контрольными опытами. При добавлении 100 мкг бихромата калия
угнетение
оказалось
еще
большим;
активность
сукцинатдегидрогеназы сердечной мышцы также резко снижалась
[172]. В других исследованиях, направленных на изучение влияния
хлорного хрома на процессы биоэнергетики, было показано, что
этот токсикант в дозах 1 мг/кг оказывает угнетающее влияние на
интенсивность потребления кислорода тканями. В то же время
хлорный хром в дозах 4,7 и 0,12 мкг/кг, напротив, стимулировал
потребление кислорода гомогенатами ткани [173]. Влияние
соединений хрома на активность ферментов in vitro показала, что
предварительная
инкубация
сыворотки
крови
с
солями
шестивалентного хрома (дихроматы натрия, калия, аммония) в
концентрации 8
*
10
-4
М снижала активность лактатдегидрогеназы;
92
активность
альдолазы,
аспартатаминотрансферазы
и
аланинаминотрансферазы не изменялась даже после преинкубации
сыворотки крови с соединениями хрома в концентрации 8
*
10
3
М
[174].
Учитывая наличие общебиологических закономерностей,
связанных
с
межнутриентными
взаимоотношениями,
представлялось интересным изучить содержание некоторых
микроэлементов в органах и тканях экспериментальных животных
на фоне острой хромовой интоксикации. Опытным группам
экспериментальных животных (крысы) внутрибрюшинно вводился
бихромат калия в следующих дозах – 0,05, 0,5 и 5 мг/кг массы тела,
спустя пятеро суток животные забивались. Анализ полученных
данных показал, что при повышении вводимой дозы хрома в
организм животных происходит непрерывное и значительное
накопление его в печени, а это, в свою очередь, сопровождается
повышением содержания меди. Количество железа в печени
экспериментальных животных существенно не меняется. Однако
при введении наибольшей дозы хрома (5 мг/кг) происходит
достаточно выраженное нарушение соотношения содержания в
печени хрома, меди и железа [175].
Исследование реакций состояния лимфатической системы
тонкой кишки при острой хромовой интоксикации выявило ряд
особенностей. Бихромат натрия экспериментальным животным
(кошки) вводился перорально из расчета 40-80 мг/кг веса
животного [176]. Установлено увеличение емкости лимфатического
русла стенки тонкой кишки и расширение синусов регионарных
лимфатических узлов. Указанное явление, в условиях острой
хромовой
интоксикации,
объясняется
нарушением
лимфоциркуляции вследствие усиленного лимфообразования и
затруднения лимфооттока при наличии острого воспаления в
органе. Изменения в лимфоидных образованиях тонкой кишки, при
острой
хромовой
интоксикации,
характеризовались также
снижением содержания малых лимфоцитов в лимфоидной ткани
купола
и
диффузной
межфолликулярной
области.
Резко
увеличилось количество плазматических клеток во всех участках
пейеровых
бляшек.
Появились
бласты
в
диффузной
межфолликулярной ткани и значительно возросло число
макрофагов в ней. Указанные сдвиги свидетельствуют об активном

---

Page 47

93
участии в иммунных процессах при данном типе интоксикации
пейеровых бляшек [177].
Различные экзогенные химические воздействия на организм,
как известно, сопровождаются появлением в соединительной ткани
многоядерных клеток. Проведенные исследования по влиянию
трех- и шестивалентных соединений хрома на соединительную
ткань показали, что соединения хрома в низкой концентрации
обладали мягким избирательно-тормозным эффектом на процессы
образования гигантских клеток инородных тел. При этом
повышенную чувствительность к двухромовокислому калию
обнаружили гигантские клетки, с ядрами, расположенными по
периферии.
При
снижении
концентрации
химического
раздражителя
характер
клеточной
реакции
утрачивал
специфичность вследствие нормализации тканевых процессов.
Если
двухромовокислый
калий
в
низкой
концентрации
избирательно тормозил, то хромовый ангидрид, напротив,
стимулировал образование гигантских клеток инородных тел [178,
179] в соединительной ткани крыс.
Под воздействием бихромата калия, вводимого подкожно
разово в дозе 8 мг/кг веса, в длинных трубчатых костях белых крыс
уменьшается длина эпифизарно-хрящевой пластинки, особенно
выраженная в ранние сроки наблюдения у самок [180]. Процессы
энхондрального костеобразования при хромовой интоксикации
замедлены. С увеличением срока наблюдения энхондральное
костеобразование несколько восстанавливается, в то время как
эпифизарно-хрящевая пластинка остается суженой. Влияние
бихромата калия особенно выражено в бедренной кости по
сравнению с большеберцовой. Имеются также сведения о том, что
хромовая интоксикация приводит к изменению в костной ткани
гаверсовых систем [181].
Реакция воздухоносных путей крыс на действие соединений
хрома также имела свои особенности. Работа была проведена на
белых крысах, у которых изучены оболочки и железистый аппарат
стенок гортани, трахеи и бронхов различных калибров. Опытным
животным подкожно вводился раствор бихромата калия в дозе 20
мг/кг массы тела, через сутки животных забивали. В результате
проведенных исследований у опытной группы животных в
воздухоносных путях наблюдалась пролиферация многорядного
94
эпителия слизистой при некотором снижении секреторной
активности бокаловидных клеток, отмечены некротические
изменения, гиперемия оболочек и местное скопление лейкоцитов.
Секреторная активность клеток белковых, слизистых и смешанных
отделов желез подслизистой оболочки, по сравнению с контролем,
снижалась, что подтверждается гистохимически. Однако, в
процессе образования и выведения секрета железистыми клетками
единой
биоритмики
не
отмечено,
реакция
на
кислые
мукополисахариды была несколько более интенсивнее, чем на
нейтральные [182].
Следовательно, острая интоксикация хромом и его
соединениями оказывает выраженное общетоксическое действие на
многие органы и системы, обменные процессы в организме. В этих
условиях страдают не только активность многочисленных
ферментативных систем, участвующих в биоэнергетических
процессах и детоксикации, но и баланс микроэлементов, а также
процессы лимфосекреции и лимфооттока в тонком кишечнике. При
этом возникают существенные изменения в процессах оссификации
в костной ткани и происходят значительные нарушения в
железистом аппарате верхних дыхательных путей.
Подострая и хроническая хромовая интоксикация
Как известно, в биологии с позиции общей теории систем
выделяют различные уровни реагирования: надорганизменный
(популяционный), целостного организма, системный, органный,
тканевой, клеточный и молекулярный. Каждый из них может быть
дифференцирован
в
зависимости
от
конкретных задач
исследований. В токсикологии этот подход в известной мере
соответствует делению показателей действия химических веществ
на интегральные (неспецифические) и специфические. Первые
позволяют судить преимущественно о состоянии всего организма
или его важнейших систем, вторые – отдельных органов или
функций. При этом интегральные показатели представляются
биологически
более
значимыми,
однако
использование
специфических показателей в большей степени позволяет выявить
механизм действия изучаемого химического вещества и наиболее
ранние проявления токсического эффекта. Следует иметь ввиду,

---

Page 48

95
что разделение показателей на интегральные и специфические в
известной мере условно.
К категории стабильных показателей относятся: масса тела,
содержание эритроцитов, потребление кислорода, константы pH
крови, содержание аммиака в крови, активность ферментов –
аргиназы и сорбитдегидрогиназы крови, относительная плотность
мочи,
концентрация
некоторых
микроэлементов
крови,
атриовентикулярная проводимость (интервал P = Q ЭКГ) и др. [183,
184]. Изучение таких тестов, как масса тела, печени и почек,
морфологии печени и почек в 96% случаев позволяет установить
пороговый
уровень воздействия
[185].
Для
адекватной
токсикологической оценки рекомендуется набор показателей,
включающий определение липидов, гормонов, кислотно-щелочного
равновесия, изучение активности ферментативных систем и многие
другие биохимические и иммунологические исследования. В то же
время
большинство биохимических и
иммунологических
показателей, используемых в токсикологическом эксперименте,
подвержены значительным сезонным колебаниям, поэтому важно
знание физиологических пределов этих колебаний. Весьма
вариабельны показатели функций надпочечников, содержание
гликогена в печени, число лейкоцитов, титр комплимента,
фагоцитарный индекс и многие другие показатели. Основным
условием успешного проведения хронического эксперимента
является подбор экспериментальных животных и методология
проведения данного опыта.
В многочисленных экспериментальных исследованиях,
проведенных в условиях подострой и хронической интоксикации
хромом и его соединениями, авторами использованы показатели
состояния
периферической
крови,
эндокринной
системы,
иммунологические
показатели
и
тесты,
показатели
функционального состояния печени и почек, органов дыхания,
желудочно-кишечного тракта, многочисленные биохимические
анализы, а также морфологические исследования. Вся эта
информация, которая будет изложена ниже, позволяет в полной
мере
оценить не только характер общетоксического и
специфического действия хрома и его соединений, но глубину
интоксикации и фазовость ее течения.
96
Ингаляционное
поступление.
Фундаментальными
работами, проведенными сотрудниками Свердловского НИИ
гигиены труда и профзаболеваний [37, 38] были установлены не
только основные токсикометрические параметры хрома хлорного,
бихромата калия и хромаммиачных квасцов, но и механизмы
токсического действия этих соединений в остром и хроническом
опытах. Длительная ингаляционная затравка проводилась в течение
4 месяцев на кроликах, белых крысах и мышах путем
интратрахеального введения хлорного хрома и хромаммиачных
квасцов; концентрация Cr(III) в затравочной камере была равна для
хлорного хрома – 0,61 ± 0,06 мг/м
3
, для хромаммиачных квасцов 0,5
± 0,043 мг/м
3
.
Общетоксическое
действие
трехвалентного
хрома
характеризуется функциональными и обменными нарушениями, в
частности, нарушением белкового обмена, угнетением активности
некоторых ферментов (каталазы, карбоангидразы, холинэстеразы),
гистохимическими и патоморфологическими сдвигами тонкого
строения различных органов и тканей (паренхиматозные органы,
ткани головного мозга, стенки кровеносных сосудов). Было
выяснено, что спектр токсического действия соединений
трехвалентного хрома весьма широк и совпадает со спектром
действия
шестивалентного
хрома.
При
интоксикации
трехвалентным хромом наиболее рано наступают функциональные
и гистохимические изменения в печени и кровеносных сосудах.
При этом нарушение белковообразовательной функции печени
характеризовалось снижением количества белка в сыворотке крови
и фракции альбуминов, угнетением активности холинэстеразы, а
также возникновением дистрофических, некробиотических и
склеротических процессов в этом органе. Патоморфологические
изменения в сосудах и клетках различных органов и тканей
характеризовались
выраженными
склеротическими
и
воспалительными процессами. Наряду с этим, наблюдалось
увеличение содержания мукополисахаридов в крови. Токсичность
соединений трехвалентного хрома, как и шестивалентного,
проявлялась в
нарушении
окислительно-восстановительных
процессов,
обусловленных
угнетением
активности
ряда
окислительных ферментов.

---

Page 49

97
Повреждение клеток и тканей при хромовой интоксикации
связано также с воспалительными процессами [186]. Изучая
хромовую интоксикацию у экспериментальных животных в разные
периоды течения этого состояния авторами было установлено, что
воспалительные процессы более выражены в органах, в которых
постоянно содержатся микроорганизмы (легкие, кишечник).
Воспаление в этих органах возникает независимо от путей введения
хрома
в
организм.
Гистологические
и
гистохимические
исследования показали, что в слизистой оболочке бронхов и
пищеварительного тракта в значительной степени повреждается
клеточный барьер, происходит уменьшение содержания химически
активных веществ – белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот и
др. Это сопровождается нарушением клеточного и гуморального
барьера в слизистых оболочках, что, в свою очередь, способствует
проникновению микробов, вызывающих воспаление тканей по типу
аутоинфекции. Чем длительнее отравление животных бихроматом
калия, тем более значительны повреждения лимфоретикулярной
системы органов и тем более выражена воспалительная реакция.
Одной
из
морфологических
особенностей
воспаления,
протекающего при острой хромовой интоксикации, является
развитие токсических васкулитов [187]. Асептическое воспаление,
развившееся на фоне хромовой интоксикации, характеризуется
распространенным поражением микроциркуляторного русла,
стазом и микротромбами, медленным развитием лейкодиапедеза с
низкой объемной плотностью клеточного инфильтрата, угнетением
ангиогенеза, нарушением клеточного взаимодействия системы
макрофагфибробласт,
торможением
пролиферативной
фазы
воспаления.
Поступление токсических веществ через дыхательные пути
играет ведущую роль в возникновении, в первую очередь,
профессиональных отравлений. Ингаляционным путем поступают в
организм газы и пары, а также аэрозоли. Быстрому их всасыванию
способствуют большая поверхность альвеол у человека (80-90 м
2
),
обильное снабжение альвеолярной сети кровью, тонкость
альвеолярных перегородок, непрерывность функций дыхания. В
условиях промышленного производства хрома и его соединений
указанный путь поступления химических веществ в организм
работающего контингента и населения, проживающего в регионе
98
расположения промпредприятий, приобретает ведущее значение.
Причем экспериментально моделируемый динамический способ
ингаляционного поступления того или иного химического вещества
в затравочную камеру, в отличие от статического метода, позволяет
создавать условия для поддержания концентрации газа, пара или
аэрозоля на относительно постоянном уровне и обеспечивается
необходимый воздухообмен [188, 189].
Ингаляционное поступление аэрозоля конденсации окиси
хрома (смеси окиси и трехокиси хрома в течение 1,5 месяцев по 4
часа в день в концентрации 150 мг/м
3
) приводило к снижению в
крови крыс уровня гемоглобина, увеличению числа ретикулоцитов,
нейтрофилезу и лимфопении. В легочной ткани выявлены очаговые
накопления пылевых клеток, выраженная эмфизема, утолщение
межальвеолярных
перегородок.
У
некоторых
животных
определялся катарально-десквамативный бронхит, а в печени,
почках и сердце обнаружены дистрофические изменения.
Аналогичная картина отмечена при ингаляции смеси окиси и
трехокиси хрома в концентрации 10 мг/м
3
и 1 мг/м
3
. Однако, в
случае затравки экспериментальных животных окисью хрома
изменения были выражены в меньшей степени [7]. Тем не менее, у
подопытных животных выявлены существенные сдвиги в
содержании гемоглобина, изменении лейкоцитарной формулы,
найдены дистрофические изменения в печени, почках и селезенке.
Это дало автору основание сделать вывод о том, что аэрозоль
конденсации окиси хрома при ингаляционной затравке обладает
значительной токсичностью и характер действия ее аналогичен
токсическому влиянию соединений шестивалентного хрома.
Ингаляционная затравка крыс окисью хрома в концентрации 42,2
мг/м
3
в течение 0,5-4 месяцев, по 5 раз в неделю, к концу 4 месяца
опыта
сопровождалась
значительными
морфологическими
сдвигами в паренхиматозных органах [75]. При этом специфичным
для интоксикации было наличие гиперплазии лимфоретикулярных
клеток с увеличением лимфатических узлов и фолликулов.
В последующих опытах при интратрахеальной затравке
экспериментальных животных хромом и его соединениями
выявлены существенные морфологические изменения в легочной
ткани, нарушения белкового обмена и иммунобиологической
реактивности. Введение крысам интратрахеально 50 мг взвеси

---

Page 50

99
окиси хрома привело к тому, что на 10 день опыта в легких
обнаружены участки уплотнения, иногда занимавшие целую долю
легкого, в центре которых были видны зеленые частицы окиси
хрома. Через 1-3 месяца опыта в легких отмечалась бурная
пролиферативная реакция с вовлечением в патологический процесс
стенок бронхов и перибронхиальной ткани, гиперплазиия
бокаловидных клеток, возникали папиллярные разрастания
эпителия, выступающие в просвет бронхов [190]. Сравнительный
анализ
морфологических
изменений,
возникших
при
ингаляционной затравке крыс окисью хрома в концентрации 42,2
мг/м
3
(затравка проводилась в течение 4 месяцев по 5 часов в сутки)
и хлорным хромом в концентрации 3 мг/м
3
(затравка проводилась в
течение 9 месяцев по 3 часа в сутки) показал сходную картину
изменений бронхиального дерева в виде хронического воспаления.
В то же время при введении хлорного хрома изменения в печени,
почках и лимфатической системе были менее выраженными [75].
Пыль хрома, карбид и борид хрома при интратрахеальном введении
белым крысам в концентрации 50 мг в одном мл физиологического
раствора, в течение 1-6 месяцев оказывали значительное
воздействие на белковый обмен и иммунологическую активность
организма. Следует также отметить, что карбид и борид хрома
проявляли более выраженное общетоксическое и специфическое
влияние, чем металлический хром и менее выраженное, чем окись
хрома [191].
В натурных исследованиях, проведенных на кроликах
помещенных на разные расстояния от завода по производству
хрома
и подвергающихся двухмесячному ингаляционному
воздействию аэрозоля окиси и трехокиси хрома (в концентрациях
0,003-0,0016 мг/м
3
Cr(III) и 0,011-0,55116 мг/м
3
Cr(VI)) найдено, что
у экспериментальных животных развивается катаральный бронхит
и десквамативная пневмония, а в почках выявлены продуктивно-
склеротические изменения; в других органах наблюдаются
незначительные морфологические сдвиги [192]. В последующих
экспериментах, проведенных Изтлеуовым М.К. и Султановым Т.А.
[193], была изучена функция почек у животных, которые были
помещены непосредственно в основные цеха завода хромовых
соединений (цех № 5 – производство хромового ангидрида, цех № 4
– расфасовка окиси хрома), где они находились в течение 4
100
месяцев. Анализ результатов исследования показал, что у опытной
группы животных, особенно находящихся в цехе по производству
хромового ангидрида, повышается диурез, снижается клубочковая
фильтрация
и
реабсорбция
воды.
При
гистологическом
исследовании отмечено полнокровие сосудов, явления белковой и
жировой дистрофии эпителия извитых канальцев почек.
Определение
содержания
модифицированной
формы
альбуминов в сыворотке крови при хромовой интоксикации у крыс,
находившихся в течение 2 месяцев в цехе № 1 (производство
хромпика) завода хромовых соединений, показало наличие
диспротеинемии, сопровождающейся повышением содержания
альбумина крови более чем на 23% по сравнению с контрольными
животными [194]. У этих же подопытных животных наблюдались
значительные сдвиги в состоянии процессов перекисного
окисления липидов [195]. При этом в сыворотке крови, печени и
легких происходило нарастание малонового диальдегида (МДА),
возрос показатель, характеризующий перекисную устойчивость
эритроцитов (ПУЭ). На этом фоне достоверно снизилась
антиокислительная активность (АОА) липидов в печени и легких;
незначительно возросло содержание общих липидов в сыворотке
крови
и
достоверно
увеличилось
содержание
неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК). Повышение
содержания субстрата окисления на фоне снижения активности
антиоксидантной системы привело к интенсификации перекисного
окисления липидов (ПОЛ).
Ингаляционное поступление опытным животным (крысы,
мыши) бихромата калия в течение 2,5 месяцев (500 мг по 3 часа
ежедневно) сопровождалось снижением фагоцитарной активности
лейкоцитов крови в 1,5 раза и титра специфических антител в 3
раза по сравнению с контролем. [196]. Использование дозы
бихромата калия из расчета 100 мг на камеру, при этих же условиях
затравки, существенно не отразилось на показателях фагоцитарной
активности лейкоцитов крови, титр же специфических антител был
в 2 раза ниже, чем у контрольных животных. Наблюдались
обратные отношения между титрами специфических антител и
лизоцимом. Более высоким титрам агглютининов соответствуют
более низкие цифры лизоцима.

---

Page 51

101
Методы и условия проведения экспериментов, как известно,
имеют свои особенности, тем более, когда речь идет о проведении
острых, подострых и хронических опытов с разными соединениями
хрома. Поэтому для раскрытия отдельных сторон механизмов
токсического
действия
химических
веществ,
обоснования
адекватных показателей порогов их действия, характеристики
процессов кумуляции, прогнозирования острой и хронической
интоксикации, обоснования безопасных уровней воздействия, а
также экстраполяции полученных данных с животных на человека
чрезвычайно важно учитывать целый ряд факторов, как на стадии
проведения экспериментов, так и при оценке полученных данных.
При этом показатели выбора тех или иных доз хрома и его
соединений должны были бы сопровождаться характеристикой
таких условий эксперимента, как вид, пол, возраст, путь введения,
условия среды, содержание животных, характеристика их пищевого
рациона и др. Естественно, для получения сопоставимых данных
необходимо унифицировать условия проведения опытов хотя бы по
тем факторам, которые оказывают наибольшее влияние на
результаты острых, подострых и хронических опытов, хотя
полностью стандартизировать все без исключения факторы
чрезвычайно трудно. В указанном аспекте ряд исследований по
оценке токсичности и опасности хрома и его соединений,
приводимые в данной монографии, лишь частично обеспечивают
условия и требования, предъявляемые к методологии проведения
токсикологических экспериментов.
Выбор способа введения изучаемых веществ в подостром и
хроническом эксперименте определяется их химическими и
физическими свойствами и задачами исследования. Помимо
ингаляционного пути введения существует и ряд других – введение
в желудок, парентеральное введение, поступление того или иного
химического
вещества
с
пищей
и
питьевой
водой,
внутрибрюшинное, внутривенное и подкожное. Исследователем во
главу угла должно ставиться не удобство технического
воспроизводства того или иного способа затравки, при постановке
эксперимента, а, прежде всего, максимальная приближенность к
реальным
условиям
поступления
химических веществ
в
окружающую среду и организм человека. Как известно,
токсичность вводимого вещества во многом зависит от
102
концентрации и объема вводимого раствора или взвеси, pH,
растворителей, температуры окружающей среды, характера
питания и др. Поэтому каждый путь введения веществ требует
соблюдения ряда условий, которые детально описаны в
основополагающих научных трудах [197-200].
Введение в условиях эксперимента исследуемых веществ с
пищей и питьевой водой является наиболее физиологическим
способом, однако следует учитывать, что вредное вещество в ряде
случаев претерпевает существенные изменения, взаимодействуя с
отдельными компонентами пищи [201-203], что влияет на его
токсичность. Качественное и количественное изменение пищевого
рациона и режима питания способствует как ослаблению, так и
усилению действия веществ в 2-3 и иногда в 5-7 раз. Эксперты ВОЗ
рекомендуют вводить вещество с пищей как часть общего рациона
для получения заданных уровней доз (мг/кг массы тела / сут.). При
этом необходимо строго учитывать количество потребляемого
корма, исключив неучтенные потери. Еженедельно проверяется
концентрация вещества в пище с тем, чтобы поддерживать
постоянный уровень дозы, поскольку потребление пищи на
единицу массы тела снижается с возрастом животного [198]. Расчет
дозы поступившего в организм животного вещества производится в
мл (г) на кг пищи (воды) или на кг массы тела. По мнению ряда
исследователей хронический эксперимент должен продолжаться не
менее 1/10 жизни животного; важно также выдерживать и
необходимые сроки наблюдения и забора экспериментального
материала после проведения тех или иных способов затравки.
Следует
отметить
тот
факт,
что
анализируемый
литературный материал, касающийся постановки подострых и
хронических опытов с хромовой интоксикацией, проводился в
разные сроки, на разных видах животных, разных способах
введения хрома и его соединений, разных методах оценки
функционального состояния
организма
и многочисленных
биохимических,
иммунологических
и
морфологических
показателей. Указанные обстоятельства обусловили необходимость
интерпретации полученных данных с позиции способа проведения
затравки, что позволило, в определенной мере, систематизировать
многочисленные экспериментальные данные в этой области и
провести соответствующий анализ научного материала.

---

Page 52

103
Введение в желудок. При введении в желудок собак водных
растворов шестивалентного хрома (в дозе 5,2 мг/кг) у последних,
начиная с 74-130 дня возникало ухудшение аппетита, рвота, потеря
веса, сонливость, нарушение функции и морфологии почек
(азотемия, анурия), гиалиноз и склероз почечной ткани,
изъязвление желудочно-кишечного тракта. В терминальной стадии
отмечена почечная недостаточность; гибель наступала на 80-159
день опыта. Употребление пищи, содержащей бихромат калия в
дозе 5 мг/кг в течение 7-30 дней, 3, 6 и 12 месяцев, вызывало
изменение различных отделов пищеварительной системы собак.
Реактивное воспаление тонкого и толстого кишечника с
гиперплазией и гипертрофией слизистой и подслизистой оболочек
имело место на первых этапах хромовой интоксикации и было
наиболее выражено в двенадцатиперстной кишке и начальном
отделе тонкого кишечника. Спустя 6-12 месяцев эти изменения
сменялись атрофией слизистой оболочки с явлениями склероза
сосудов [204, 205]. Параллельно наблюдалось поражение
интрамурального нервного аппарата кишечника. Ежедневное
введение бихромата калия в дозе 1-5 мг/кг в желудок собак в
течение 12-15 месяцев стимулировало секреторно-моторную
деятельность кишечника, не влияло на переваривающую
способность кишечного сока, но вызывало гиперемию, резкий отек
и множественные кровоизлияния в желудочно-кишечном тракте,
сердце, легких и печени [205]. Развитие цитолиза, печеночно-
клеточной недостаточности, гиперлипопероксидации выявлено при
длительной внутрижелудочной интоксикации малыми дозами
хрома и других металлов [206], особенно выраженное у самок.
Внутрижелудочное введение бихромата калия кроликам (в
дозе 5 мг/кг ежедневно в течение 60 дней) сопровождалось
значительными морфологическими изменениями в печени и почках
в виде венозного полнокровия органов, продуктивного гепатита,
холангита и перихолангита, поражения почечных канальцев и
клубочков. В легочной ткани развивался васкулит и катаральный
бронхит, а в сердце – отек мышечной и соединительной ткани;
происходило неравномерное распределение в этих тканях
гликогена. Более выраженные морфологические изменения со
стороны внутренних органов отмечались при увеличении срока
введения бихромата калия (до 450 дней) и уменьшении затравочной
104
дозы (до 2 мг/кг). Наиболее чувствительными к токсическому
воздействию бихромата калия и, соответственно, развившимся
морфологическим сдвигам оказались сердце, легкие, печень и
почки [192]. У кроликов, получавших перорально бихромат калия
(в дозе 0,5 мг/кг в течение 60 дней), выявлены явления
хронического бронхита, серозно-десквамативной пневмонии и
эмфиземы легочной ткани. У собак, которым в течение 2-3 лет
вводили внутрижелудочно бихромат калия в дозе 0,1 мг
обнаружено
отсутствие
влияния
этого
токсиканта
на
морфологические характеристики аорты и интрамуральные сосуды
миокарда [207]. В то же время, введение 0,5% раствора бихромата
калия в желудок крыс и кроликов сопровождалось, на 10 день
опыта, морфологическими изменениями в легочной ткани в виде
диффузной
серозно-десквамативной
пневмонии,
явлений
полнокровия и стаза. К 3 месяцу опыта в легких наблюдались
преимущественно
сосудистые
изменения,
обусловленные
нарушением микроциркуляции и переваскулярный склероз.
В другой серии опытов было найдено, что ежедневное
введение в желудок крыс бихромата калия в дозе 2 мг/кг в течение
1-6 месяцев вызывало существенные изменения проницаемости
сосудисто-тканевых барьеров внутренних органов для альбумина,
меченного I
131
[208]. Эти изменения носили фазовый характер:
вначале отравления имело место повышение проницаемости, с
повышенным выходом меченного белка из сосудистого русла и
значительным накоплением его в органах. Увеличение срока
интоксикации приводило к снижение проницаемости для меченных
белков вследствие глубоких дистрофических изменений в органах
и тканях, сопровождающихся уплотнением и склерозом сосудов.
Было изучено также влияние соединений хрома на функциональное
состояние гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) в эксперименте.
Животные (крысы) подвергались длительному воздействию
бихромата натрия в дозах 3,0, 0,5, 0,1 мг/кг. Проницаемость ГЭБ
изучали на 2, 4, 8 и 16 сутки, через 1, 2, 3 и 4 месяца от начала
эксперимента, а также через 1 месяц восстановительного периода
[209]. Были установлены фазовые изменения барьерных функций
мозга в ходе хронической хромовой интоксикации. Первичная
реакция ГЭБ сопровождалась повышением его проницаемости для
изотопов фосфора и хрома и совпадало по времени с изменениями

---

Page 53

105
других показателей функционального состояния нервной системы и
указывала на общность механизмов, обусловливающих эти сдвиги.
К концу 3 и 4 месяцев хронической хромовой затравки
происходило достоверное увеличение проницаемости ГЭБ,
свидетельствующее о срыве компенсаторных механизмов и
развитии нейротоксических эффектов.
Гистоэнзиматические изменения в центральной нервной
системе у животных при хроническом введении бихромата натрия
были проведены на нескольких экспериментальных группах.
Животные были разделены на 4 группы и получали ежедневно
перорально бихромат натрия в дозах 0,005, 0,1, 1,0, 10,0 мг/кг
(собаки в течение 1, 2 и 3 лет, крысы – в течение 6 месяцев). В коре
головного мозга у подопытных животных начальные изменения,
устанавливаемые гистохимически, возникают при интоксикации
бихроматом натрия в дозе 0,1 мг/кг. Они характеризуются
повышением активности кислой фосфатазы (КФ) в невронах и
щелочной фосфатазы (ЩФ) в эндотелии капилляров и могут быть
расценены как признаки усиления метаболических процессов в
центральной нервной системе и повышения неспецифической
сопротивляемости организма [210]. При хроническом введении
препарата в дозе 1 мг/кг обнаруживаются морфогистохимические
проявления развития компенсаторно-приспособительных реакций в
виде повышения активности АТФ-зы, ЩФ в стенках сосудов;
лактатдегидрогеназы
(ЛДГ),
глюкоза-6-фосфатадегидрогеназы
(Г6ФДГ),
НАД-диафоразы,
моноаминоксидазы
(МАО),
ацетилхолинэстеразы (АХЭ) и КФ в невронах. В то же время
обнаруживаются признаки истощения адаптационных механизмов
в виде уменьшения содержания РНК, светлого набухания,
распыления тигроида и эктопии ядер в отдельных невронах.
Увеличение дозы вводимого препарата до 10 мг/кг обусловливает
развитие глубоких метаболических и структурных нарушений в
нервных клетках
(снижается
активность вышеизученных
ферментов, уменьшается содержание РНК и сульфгидридных
групп; обнаруживаются явления невронофагии и клеточного
опустошения).
Внутрижелудочное введение экспериментальным животным
(кошки) бихромата натрия из расчета 5 мг/кг в течение 5, 7, 12 и 15
месяцев приводило к выраженным изменениям состояния
106
мезентериальных
лимфатических
узлов
тонкой
кишки,
проявляющихся в нарушении клеточного метаболизма, состава
венозного и лимфатических русел. По мере увеличения сроков
хромовой интоксикации появлялись лимфофолликулы со светлыми
центрами в мозговом веществе. Несколько увеличилось число
герминобластов
и
герминоцитов.
Наблюдалось усиление
макрофагальной реакции со стороны ретикулярных клеток.
Особенно выраженные изменения наблюдались со стороны
кровеносной и лимфатической системы, характеризовавшиеся
резким расширением артериальных,
венозных сосудов
и
лимфатических синусоидов, что приводило к возникновению
кистовидных синусоидов. Эти изменения свидетельствуют о
способности
соединений
хрома
вызывать
паралитическое
состояние
гладкомышечных
элементов
кровеносных,
лимфатических сосудов и капсулы узлов [211]. Патогенез этих
изменений был подтвержден в дальнейших исследованиях,
характеризующих реакцию лимфатического русла тонкой кишки на
воздействие бихромата натрия, вводимого внутрижелудочно в дозе
5 мг/кг в течение 1 месяца и 1 года. При этом было показано, что
при хромовой интоксикации в толще стенки тонкой кишки, на фоне
воспалительных, некротических и склеротических процессов,
прогрессирует нарушение лимфоциркуляции, определяющее, в
свою очередь, функциональное состояние тонкой кишки [212].
Хроническая
хромовая
интоксикация
приводит
к
накоплению хрома в компактной и губчатой костях (бедренной,
плечевой, реберной кости). Уровень содержания железа в
компактном веществе бедренной и плечевой костей имел
тенденцию к снижению; содержание кальция и фосфора также
снижалось [213]. Эти данные получены в условиях пероральной
затравки экспериментальных животных (кошки) бихроматом
натрия (5 мг/кг в течение 6-7 месяцев). Эти исследования, в
определенной мере, коррелируют с наблюдениями других авторов,
изучавших электролитный баланс при хронической хромовой
интоксикации у крыс [214], которые получали внутрижелудочно
бихромат калия из расчета 0,2 мг/100 г веса тела в течение 2-3
месяцев. При этом выявлено достоверное снижение активной
реакции крови, содержание калия в тканях почки и мышц также
снижается, развивается калиемия. В то же время в исследуемых

---

Page 54

107
тканях содержание натрия, напротив, нарастает. Выявленные
нарушения, по-видимому, связаны с ограничением резервных
функциональных возможностей почек и, в частности, ослаблением
кислото- и электровыделительной функции.
При длительном пероральном введении бихромата калия
крысам (2 мг/кг веса, длительность затравки 2 месяца) резко
нарушается
состояние
систем
оксидоредукции
крови,
характеризующееся
заметным
снижением
восстановленного
глутатиона, активности всех изучаемых редоксферментов (СДГ,
ЦХО, каталаза), за исключением пероксидазы и карбоангидразы
[215]. Изменяется состояние процессов газообмена, о чем
свидетельствует снижение pO
2
, степени насыщения крови
кислородом и повышение pCO
2
. Обнаруженные изменения
активности каталазы эритроцитов, концентрации восстановленного
глутатиона и сульфгидрильных групп в крови могут вести к
усилению пероксидации липидов, лежащей в основе повреждения
структуры эритроцитов. Последнее, в свою очередь, приводит к
снижению осмотической и кислотной резистентности эритроцитов.
Длительное
(3-12 месяцев)
пероральное
отравление
животных
бихроматом
калия
(0,1 мг/кг)
не
изменяет
иммунологических реакций; доза в 1 мг/кг увеличивает в большей
степени показатели специфического (титр агглютининов) и
незначительно неспецифического иммунитета (фагоцитоз титр
комплемента). Дальнейшее увеличение дозы бихромата калия (5-10
мг/кг) угнетало как специфические, так и неспецифические реакции
иммунитета [196]. В дальнейших исследованиях также было
показано, что пероральная затравка кроликов раствором окиси
хрома (1 мг/кг в течение 3 месяцев) существенно не отразилась на
показателях фагоцитарной активности лейкоцитов крови, весе
животных, но несколько стимулировала продукцию специфических
антител
[216].
Авторы
констатируют,
что
соединения
трехвалентного хрома по своему действию на иммунологические
реакции не отличаются от подобного действия соединений
шестивалентного хрома. Внутрижелудочное введение мышам
раствора треххлористого хрома в дозах 10, 25, 50 и 100 ПДК (для
воды водоемов) в течение 2 недель, 1, 2 и 3 месяцев приводило к
изменению
активности
ферментов
тканевого
дыхания.
Фагоцитарная активность полиморфно-ядерных нейтрофилов
108
стойко снижалась уже через 2 недели хронической интоксикации
хромом в концентрации 100 ПДК; при 2-месячном воздействии
фагоцитарная активность увеличивалась, а при более длительном
воздействии хромом вновь отмечалось снижение цитарной
активности [217]. После заражения вирусом гриппа животных,
подвергавшихся воздействию хрома и контрольных, было
установлено, что гибель животных в опытной группе была ниже,
чем в контрольной. Указанное свидетельствует о возможном
повышении сопротивляемости к инфекции животных после
воздействия хромом, но с другой стороны, возможно, что хром
уменьшал проникновение вирусов гриппа в клетки организма.
В более поздних работах по пероральной затравке
экспериментальных животных соединениями хрома было также
отмечено, что это химическое вещество оказывает существенное
влияние на показатели иммунитета. Исследования влияния
бихромата калия, бензола и их смесей на показатели клеточного
иммунитета крови крыс приводило к снижению количества
лейкоцитов, тимоцитов, спленоцитов, миелокариоцитов, уровня
фагоцитарных показателей, а также к уменьшению содержания в
крови меди, железа и никеля [218]. Было показано, что
исследуемые органические и неорганические вещества обладают
иммунодепрессивным действием как на параметры иммунного
ответа, так и на уровни лизоцима экспериментальных животных,
что проявлялось в снижении числа спленоцитов у крыс,
относительного числа антителобразующих клеток (АОК) у мышей,
абсолютного содержания АОК на селезенку у крыс и мышей,
уровня гемагглютининов у крыс и содержания лизоцима у крыс и
мышей [219].
Определено
влияние
шестивалентного
хрома
на
окислительно-восстановительные процессы различных тканей.
Опыты проводились на кроликах, которым в течение 2, 4 и 6
месяцев перорально вводился бихромат калия из расчета 0,2 мг/кг
[220]. Отмечено в первые 20-40 минут опыта значительное
поглощение кислорода тканями животных, подвергавшихся
интоксикации бихроматом калия. В дальнейшем наблюдалось
резкое снижение активности окислительно-восстановительных
ферментов.
Количество
поглощаемого
кислорода
тканями
различных органов (печень, почки, тонкий кишечник) после 2-, 4- и

---

Page 55

109
6-месячной интоксикации снижается в 2-3 раза. Бихромат калия в
возрастающих дозах (0,001, 0,002, 0,005 г/кг), в различные сроки
внутрижелудочного введения 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14 месяцев,
вызывает у кроликов изменение показателей углеводного обмена
[221]. На ранних стадиях хромовой интоксикации содержание
сахара в крови уменьшается, с увеличением же дозы и сроков
введения хрома в организм экспериментальных животных
происходит увеличение содержания сахара в крови и содержания
гликогена в печени.
Длительная
пероральная
интоксикация
подопытных
животных (овцы) бихроматом калия из расчета 5 мг/кг
сопровождалась
повышением
функциональной
активности
симпато-адреналовой системы [222]. Эта активация способствует
трансформации гликогена в глюкозу и соответствующему
увеличению сахара в крови. Хроническая хромовая интоксикация
приводит к значительному увеличению содержания сахара в крови
(на 115,4%), что может свидетельствовать о повреждающем
действии хрома на β-клетки островков Лангерганса поджелудочной
железы, вырабатывающей инсулин; в крови также снижается
содержание холестерина (на 27,3%) и белка (на 48,9%).
Чувствительность β-клеток островков Лангерганса поджелудочной
железы крыс с хромовой интоксикацией (пероральное введение
бихромата калия в дозе 5 мг/кг в течение 30 суток) к
диабетогенному действию аллоксана оказалось несколько ниже,
чем у интактных животных [223]. Хромовая интоксикация
сопровождалась повышением уровня глюкозы крови на 37%, а
содержание инсулина в этих условиях имело тенденцию к
снижению.
Аллоксановый
диабет
у
крыс
с
хромовой
интоксикацией по уровню иммунореактивного инсулина, гликемии
и кетоновых тел в крови протекает легче, чем диабет у животных
без хромовой интоксикации. Вышеуказанные особенности течения
аллоксанового диабета у крыс на фоне интоксикации хромом
патогенетически
связаны
с
активацией
хромом
супероксиддисмутазы (СОД), что обеспечило дополнительную
защиту от повреждающего действия аллоксана на β-клетки
островков Лангерганса поджелудочной железы.
Вышеприведенные литературные данные свидетельствуют о
чрезвычайно широком спектре токсического неспецифического и
110
специфического влияния хрома и его соединений на обменные
процессы в организме. Политропность действия этих химических
веществ проявляется в прямом органно-тканевом тропизме к
сердечно-сосудистой системе. Кардиовазотоксические эффекты
могут возникать в результате нейротоксических экстракардиальных
воздействий и вследствие непосредственного влияния токсикантов
на сердце и стенку сосуда [224, 225]. Были выявлены значительные
изменения состояния окислительных процессов миокарда при
хромовой интоксикации, которые проявляются снижением
активности тканевого дыхания и одновременным усилением
анаэробного гликолиза [226]. В энергетическом состоянии
миокарда наблюдали однонаправленные изменения – снижение
энергетического потенциала сердечной мышцы, уменьшение
уровня АТФ, суммы адениннуклеотидов, отношение АТФ/АДФ и
энергетического
заряда.
Нарушения
окислительных
и
энергетических процессов существенным образом отражаются на
проницаемости мембран кардиомиоцитов, что, в свою очередь,
сопряжено с выходом в кровь некоторых сердечных ферментов.
Исследование
активности
аспартатаминотрансферазы,
лактатдегидрогеназы (ее общей активности и изоферментного
спектра), а также фруктозо-1, 6-дифосфатальдолазы наиболее точно
отражало органную специфичность токсического действия
металлов и может служить надежным критерием в оценке их
воздействия на метаболизм миокарда.
Особого внимания в указанном аспекте заслуживает процесс
поступления тяжелых металлов, в том числе и хрома, в клетки и их
дальнейший транспорт в лизосомы. Предположение об участии
лизосом в метаболизме тяжелых металлов было выдвинуто на
хорошо известной способности металлов, особенно при длительном
и избыточном поступлении их в организм, концентрироваться в
везикулярных структурах цитоплазмы, дающих положительную
гистохимическую реакцию на кислую фосфатазу или на другие
лизосомальные ферменты [227]. Было установлено, что многие
металлы, в условии их длительного поступления, способны не
только накапливаться в лизосомальных везикулах различных
клеток, но и индуцировать усиленное образование новых
первичных лизосом и их последующее набухание [228].
Лабилизирующее действие на мембраны лизосом почек и печени,

---

Page 56

111
сопровождающееся увеличением свободной активности кислой
фасфатазы, β-галактозидазы и β-глюкоронидазы, отмечено и при
воздействии хрома [229].
При массивном поступлении металлов в организм
лизосомальный аппарат клеток становиться не только мишенью для
данной группы химических веществ и их соединений, но также
играет важную роль в патогенетических механизмах интоксикаций.
Общеизвестно,
что
лизосомная
система
является
специализированным инструментом клеток, используемым для
осуществления таких важных метаболических и физиологических
процессов, как катаболизм белков, глико- и липопротеидов,
нуклеиновых кислот, накопление, трансформация и выведение из
организма чужеродных веществ, везикулярный транспорт и
рециклизация рецепторов, ауто-, гетерофагоцитоз и апоптоз,
адаптация и реконструкция клеточных структур [230, 231]. Участие
в реализации вышеуказанных функций определяется высокой
функциональной активностью, мобильностью, индуцибельностью
этих клеточных органелл, которые обладают огромным набором
гидролаз и оксидоредуктаз [232].
Общетоксическое действие хрома и его соединений на
тканевой
метаболизм,
отдельные
клеточные
органеллы,
многочисленные
энзиматические
системы
и
отдельные
биомакромолекулы,
по-видимому,
оказывает
влияние
на
геронтологические аспекты развития живого организма [233].
Более того, хроническое воздействие хрома приводит к физиолого-
психологическим изменениям в организме экспериментальных
животных.
Определяя
«навигационное
научение»
и
долговременную пространственную память в водном лабиринте
Морриса [234] исследователями отмечено нейротоксическое
действие хрома, которое проявлялось ухудшением долговременной
пространственной памяти у крыс.
Поступление с пищей и водой. Исследования по влиянию
хромовой интоксикации на органы пищеварительного тракта дают
основание сделать заключение о том, что данная интоксикация
приводит
к
значительным
морфологическим
изменениям
различных отделов пищеварительной системы. Подопытными
животными служили собаки, которым препараты хрома давали с
пищей из расчета 5 мг/кг, сроки наблюдения были различные – 7-30
112
дней, 3-12 месяцев. Подострая хромовая интоксикация проявлялась
в виде реактивного воспаления с гиперплазией клеток и
гипертрофией всего отдела слизистой оболочки кишечника и
подслизистого слоя. Эти изменения были наиболее выраженными в
двенадцатиперстной кишке и начальном отрезке тонкого отдела
кишечника. Сосудистая реакция, наблюдаемая на протяжении всего
кишечника, особенно ярко проявлялась в толстом кишечнике. В
более отдаленные сроки отравления подопытных животных хромом
(6-12 месяцев) на протяжении всего тонкого отдела кишечника
выявлялись атрофические изменения с явлениями склероза
сосудистой системы [235].
В этих же экспериментальных условиях было установлено,
что длительная интоксикация бихроматом калия сопровождается
нарушениями гистоморфологической структуры стенки желчного
пузыря.
Явления
гипертрофии
слизистой,
пролиферация
покровного и железистого эпителия и явно выраженная гиперемия,
наблюдаемые в подостром опыте, сменялись атрофическими
изменениями при более длительных сроках интоксикации [236].
При этом асептический холецистит на фоне хромовой
интоксикации протекает тяжелее, воспаление держится более
продолжительный срок, некрозу подвергаются иногда все слои
стенки желчного пузыря. Намного чаще наблюдаются гиперемия,
диапедезные и массивные участки кровоизлияния. Воспаление
заканчивается склеротическими изменениями, выраженными
значительно рельефнее, чем в контрольной серии.
Учитывая тот факт, что иннервация органов желудочно-
кишечного тракта осуществляется волокнами вегетативной нервной
системы, то представлялось интересным изучить характер ее
реакции на воздействие хрома. Подопытными животными служили
щенки в возрасте от 1 до 3 месяцев и взрослые собаки, которые с
пищей получали бихромат калия из расчета 5 мг/кг, длительность
опыта составила 6 месяцев [237]. У животных в более молодом
возрасте в элементах ткани вегетативной нервной системы
наблюдается картина раздражения и начинающейся деструкции. У
животных более старшего возраста признаки раздражения и
деструкции элементов нервной ткани были выражены значительно
рельефнее, но, наряду с этим, шли и регенераторные процессы.

---

Page 57

113
Введение бихромата калия с пищей кроликам и собакам в
дозе 0,2-0,6 мг/кг и 5 мг/кг вызывало существенные нарушения
функции эндокринных желез. Степень и характер изменений
зависели от дозы бихромата калия и продолжительности
эксперимента. На 3 день в железах возникали изменения,
свидетельствующие о повышении секреторной активности
базофилов аденогипофиза, фолликулярного эпителия щитовидной
железы, клеток коры надпочечников и β-клеток инсулярного
аппарата поджелудочной железы. На 60 день опыта стимуляции
гормональной активности, последняя сменялась гипофункцией
аденогипофиза, коры надпочечников, поджелудочной, щитовидной
и половых желез [238]. С увеличением срока затравки (285, 365, 545
дней) морфологические и гистохимические изменения нарастали и
свидетельствовали
о
плюригландулярной
недостаточности.
Полученные результаты позволяют выделить среди клинических
проявлений хронической хромовой интоксикации гипофизарно-
кортико-гонадный синдром.
Исследование
содержания
аскорбиновой
кислоты
в
некоторых органах морских свинок при подострой интоксикации
бихроматом калия (0,4 мг в сутки в течение 1 и 4 недель) показало,
что в надпочечниках и печени морских свинок, получавших
бихромат калия в течение 1 недели, содержание аскорбиновой
кислоты, по сравнению с контрольными животными, уменьшалось
в 5 раз, в почках – в 8 раз [239]. В надпочечниках животных,
получавших бихромат калия в течение 4 недель, содержание
аскорбиновой кислоты продолжало снижаться; в печени и почках
ее количество остается на таком же уровне, что и при недельной
хромовой интоксикации. Как известно, морские свинки, в отличие
от других животных, не синтезируют аскорбиновую кислоту. В
исследованиях этих же авторов, проведенных на белых крысах,
организм которых способен к биосинтезу аскорбиновой кислоты
было показано, что подострая хромовая интоксикация приводит к
уменьшению содержания аскорбиновой кислоты в надпочечниках и
увеличению в печени и почках.
Поступление бихромата натрия с питьевой водой в организм
животных (3 мг/кг в течение 4 месяцев) сопровождалось
значительными вегетативно-эмоциональными нарушениями. При
этом
отмечалось замедление
и
синхронизация
ритмов
114
электроэнцефалограммы,
повышение
тонуса
церебральных
сосудов, повышение проницаемости гистоэнзиматического барьера
и увеличение концентрации ацетилхолина, при одновременном
снижении активности ацетилхолинэстеразы [240]. Установлены
тесные коррелятивные связи между содержанием хрома и
ацетилхолина в веществе головного мозга, с одной стороны, и
показателями частоты сердечных сокращений, частоты дыхания,
артериального
давления,
поведенческой
активности
и
эмоциональной реактивности. Токсическое действие хрома авторы
связывают
с
нарушением
церебрального
гомеостаза,
проявляющегося эмоционально-поведенческими и вегетативными
нарушениями.
Поступление бихромата калия с питьевой водой в течение 20
суток (из расчета 0,01-0,001 мг/кг массы тела морских свинок)
приводило к образованию в слизистой желудка мелкоточечных
кровоизлияний и развитие эрозивного гастрита [241]. Поступление
солей хрома с питьевой водой (в дозе 0,5 мг/кг) вызывало у крыс на
20 день опыта снижение активности индикаторного фермента
эндоплазматического ретикулума – ацетилэстеразы – в гонадах и
повышение в сыворотке крови соответственно на 30% по
сравнению с контрольными данными [242]. Бихромат калия, при
его поступлении с питьевой водой в организм мышей-самцов (из
расчета 20 мг/кг, затравка проводилась в течение 45 и 90 дней),
оказывал выраженное влияние на иммунную систему мышей, что
проявлялось в лейкопении, снижении массы лимфоидных органов
(тимус и селезенка) и количества клеток в этих органах; изменялись
также параметры гуморального иммунного ответа, что проявлялось
в
снижении
относительного
и
абсолютного
содержания
антителобразующих клеток в селезенке и концентрации лизоцима
[243].
Парентеральное
введение.
Получить
параметры
токсичности высоко-, среде- и малотоксичных соединений можно
также,
применив
парентеральные
способы
введения
–
внутрибрюшинный,
внутривенный
и
подкожный.
Следует
подчеркнуть, что недопустимо введение под кожу веществ,
обладающих раздражающим действием [200]. К сказанному
следует добавить, что многие производные хрома обладают
выраженным раздражающим действием, а их механизмы описаны в

---

Page 58

115
предыдущих главах. Более того, в структуре заболеваемости на
хромовых производствах профессиональные контактные дерматиты
занимают значительный удельный вес. Исходя из этого хотелось бы
обратить внимание исследователей на значение барьерных
функций кожи при поступлении химических веществ через нее, так
как морфологическое и функциональное состояние кожи во многом
определяет
особенности
кожно-раздражающего
и
кожно-
резорбтивного действия токсикантов. В сравнении с легкими,
стенкой желудка или кишки, всасывание и детоксикация многих
ядов в коже происходит медленнее, так как активность
ответственных за это ферментов в ней значительно ниже [244]. В
отличие от ингаляционного пути, при котором поступление
вредных веществ в организм прекращается практически сразу по
окончании экспозиции, даже после однократного попадания на
кожу вещество поступает в кровоток довольно длительно, хотя и
медленно.
Барьерные свойства эпидермиса определяются главным
образом кератином, который является основным фактором,
обеспечивающим непроницаемость кожи для большинства
встречающихся в природе веществ. Определенную роль играют
также липиды эпидермиса и кожное сало, препятствующее
смачиванию кожи водой и другими жидкостями. Как правило,
всасывание через кожу большинства химических веществ
происходит транэпидермально и трансфолликулярно. Поступление
этих веществ в кровоток происходит собственно в коже и
подкожной клетчатке. Важнейшими компонентами структурно-
функциональных элементов кожи являются тучные клетки с
локализованными в них запасами гистамина и других биологически
активных веществ, способных влиять как на гемоциркуляцию, так и
на сосудистую проницаемость [245]. Большая часть тучных клеток
располагается непосредственно под эпидермисом, меньшая часть у
основания дермы [246]. Несомненна связь проницаемости кожи с
кислыми
мукополисахаридами,
в
частности,
содержанием
гиалуроновой кислоты [247].
Нарушение кератинизации, повреждение межклеточных
контактов, увеличение количества кислых мукополисахаридов в
межклеточном веществе и в базальных мембранах, состояние
микрососудистой сети оказывают значительное влияние на
116
токсический эффект при всасывании вещества через кожу. Для
всасывания веществ большое значение имеет не величина
жирорастворимости, а коэффициент распределения в системе
масло/вода, октанол/вода. Определенную роль играют и другие
физико-химические свойства веществ, в частности, размер
молекулы, ее пространственная конфигурация, симметрия или
отсутствие ее, уровень ионизации. Также важным фактором
является протеинсвязывающая активность [248]. Например, двух- и
трехвалентная ртуть, трехвалентный хром и другие вещества
связываются с белками и после соединениями с ними, прочно
удерживаются жировым эпидермисом.
Различные факторы внешней среды оказывают выраженное
влияние на процесс всасывания тех или иных химических веществ
через кожу. Увеличение температуры окружающей среды,
повышение влажности, изменение pH влияют на проницаемость
путем перераспределения ионов или изменения физико-химических
свойств. При взаимодействии веществ с кожей определенную роль
играет консистенция и форма, в которой вещество используется:
вязкие, клейкие, мазеобразные вещества при прочих равных
условиях представляют большую опасность, так как они легко
пристают к коже и хорошо удерживаются на ней. Исходя из
вышеизложенного первоочередной оценке опасности кожно-
резорбтивного
действия
подлежат
вещества,
обладающие
выраженной биологической активностью, липофильностью в
сочетании с растворимостью в воде, малой летучестью, вязкой
консистенцией.
Последовательность изменения тучных клеток и других
элементов соединительной ткани при воздействии солями
шестивалентного хрома была изучена у крыс, которым подкожно
введено 0,3 мл раствора шестивалентного хрома (1/2 от ЛД
50
). В
первые 5 минут после введения раствора шестивалентного хрома в
сосочковом, сетчатом слоях дермы наблюдается отек ткани. В
тучных клетках заметны картины дегрануляции и образования
белково-гепариновых капель в виде гомогенизации. Более
выраженные картины отека и дегрануляции тучных клеток
подкожной и соединительной ткани обнаруживается через 20
минут, а через 45 минут выявляется распад и гибель многих тучных
клеток; через 60 минут найдены явления полнокровия мелких

---

Page 59

117
капилляров и вен, а также расширение лимфатических капилляров
и отек сосочкового и сетчатого слоев дермы [249]. Через 6 часов
отмечено генерализованное расстройство микроциркуляторного
русла всех слоев дермы с распадом тучных клеток.
Особенности кожно-раздражающего и кожно-резорбтивного
действия 0,1% раствора бихромата калия и 0,1% раствора окиси
хрома, в условиях подострой интоксикации, показали, что
контактное воздействие хрома на шейку матки и влагалище крыс
вызывают выраженные морфологические изменения в них [250].
Воздействие бихромата калия приводит к развитию истинных
микроэрозий и значительных сосудистых расстройств. Окись хрома
вызывает
выраженную
экссудативно-пролиферативную
и
гиперпластическую реакцию. Хроническая хромовая интоксикация,
вызванная ежедневным смазыванием слизистой оболочки рта собак
водным раствором шестивалентного хрома в дозе 30 мг/кг на 110-
120 день опыта приводило к отсутствию аппетита, рвоте, поносу,
сонливости, потери веса и гибели собак на 112-128 день
эксперимента [167].
Растворимые соединения хрома (Cr
2
O
3
, хроматы, бихроматы
и др.) при нанесении на кожу и слизистые оказывают
раздражающее и прижигающее действие. Соединение Cr(VI)
вызывали изъязвление, соединения Cr(III) язв не вызывали.
Нанесение на кожу 50% и 25% растворов K
2
Cr
2
O
7
приводило к
гибели 91,6% животных. Важная роль в формировании контактной
аллергии принадлежит гепарину. В коже образуется соединение
«гепарин-хром»,
который и вызывает развитие процесса
сенсибилизации. При этом скорость проникновения через кожу
соединений Cr(III) и Cr(VI) одного порядка, но при более высоких
концентрациях Cr(VI) всасывается вдвое быстрее [76, 251].
В экспериментах, проведенных на крысах, которым
подкожно вводили бихромат натрия в дозах 1, 2 мг/кг было
показано, что на 90 день исследования у них наблюдается снижение
диуреза, щелочного запаса, клубочковой фильтрации и ослабление
кислото-выделительной
функции
почек.
Последнее
характеризуется заметным понижением экскреции аммиака,
титруемых кислот. При гистологическом исследовании отмечено
полнокровие сосудов, явления белковой и жировой дистрофии
эпителия извитых канальцев почек [193]. У животных, получавших
118
бихромат натрия в дозах 2 мг/кг массы тела изменения со стороны
изучаемых показателей были более выраженными.
. В исследованиях, проведенных на крысах, после
подкожного введения раствора бихромата калия в сублетальных
дозах (20 мг/кг) изучены оболочки и железистый аппарат стенок
гортани, трахеи и бронхов различных калибров. Установлено, что
на всем протяжении воздухоносных путей в слизистой встречаются
одноклеточные бокаловидные железы, в подслизистой оболочке
имеются белковые, слизистые и смешанные железы, количество
которых по направлению к бронхам заметно уменьшается. Железы
в подслизистой располагаются на передней и боковых стенках
воздухоносных путей [182]. При этом на всем протяжении
воздухоносных путей наблюдалась пролиферация многорядного
эпителия слизистой при некотором снижении секреторной
активности бокаловидных клеток, отмечены некротические
изменения, гиперемия оболочек, местами скопление лейкоцитов.
Секреторная активность клеток белковых, слизистых и смешанных
отделов желез в подслизистой оболочке снижалась; реакция на
кислые мукополисахариды была несколько более интенсивной, чем
на нейтральной. Введение подкожно бихромата калия в дозе 0,5
мг/кг
сопровождалось
значительными
морфологическими
изменениями в легких крыс [190]. Развитие диффузной серозно-
десквамативной
пневмонии
сопровождалось
явлениями
полнокровия и стаза. Сосудистые изменения, возникшие в
результате интоксикации хромом, обусловлены нарушением
микроциркуляции и переваскулярным склерозом.
Внутрибрюшинное
введение
бихромата
калия
экспериментальным животным (в дозе 0,5 мг/кг в течение 3
месяцев) приводило к изменениям метаболизма свободным
аминокислот и их производных в сыворотке крови крыс.
Отмечалось значимое снижение концентрации аспартата, треонина,
метионина, аргинина и параллельное увеличение содержания
аспарагина, глютамата, цитрулина и этаноламина. Группировка
свободных аминокислот и их производных по принадлежности к
различным метаболическим группам выявила увеличение суммы
производных аминокислот и суммы соединений цикла синтеза
мочевины
[252].
На
высоте
интоксикации,
кроме
вышеперечисленных сдвигов,
отмечено
также
изменение

---

Page 60

119
соотношения
незаменимых
аминокислот
к
заменимым,
гликогенных к кетогенным.
Известно, что в детоксикации ксенобиотиков, поступивших в
организм животных и человека, важная роль принадлежит обмену
углеводсодержащих
биополимеров
(гликопротеидов,
гликозаминогликанов),
являющихся
основным
веществом
соединительно-тканных структур [253, 254]. Межклеточные
вещества
соединительной
ткани
осуществляют
транспорт
минеральных веществ из крови клетки и обратно. Соли хрома,
вероятно, образуют комплексы с гликопротеидами соединительной
ткани. Постоянное действие на крыс хрома в дозах 0,005 и 0,5 мг/кг
приводило к увеличению глюкозаминосодержащих биополимеров
[255]. Внутрибрюшинное введение крысам хрома (0,05 мг/кг, 0,5
мг/кг, длительность наблюдения 1, 5, 10 суток) приводило к
увеличению активности альфа-1-ингибитора протеаз (альфа-1-ИП),
а активность альфа-2-макроглобулины (альфа-2-МГ) не изменялась
[256]. Подобного рода изменения активности ингибиторов протеаз
сопровождается, в свою очередь, изменением активности
плазменных и тканевых протеиназ, свидетельствующее о
дестабилизации внутриклеточных мембранных образований.
Бихромат калия в условиях парентерального введения
крысам (0,1 мг/кг веса, длительность опыта 60 дней) приводил к
изменению обмена витаминов В
1
, В
2
, С и состояния клеточной
проницаемости [257]. Содержание аскорбиновой кислоты в плазме
крови достоверно снижается, а экскреция с мочой увеличивается.
Определяется также тенденция к увеличению аскорбиновой
кислоты в надпочечниках и печени, в то время как в сердце, почках
и селезенке ее уровни практически не меняются. Содержание
рибофлавина в моче, флавин-адениндинуклеотида (ФАД), флавин-
мононуклеотида (ФМН) в сыворотке и в таких органах, как печень,
почки, сердце, мышца, в тонком кишечнике снижалось. Отмечено
падение активности транскеталазы (витамин В
1
) в тканях печени,
почек и повышение в эритроцитах. Выявлена также повышенная
сорбционная способность тканей внутренних органов животных с
хромовой интоксикацией.
Анализ полученного литературного материала показал, что
острая, подострая и хроническая интоксикация хромом и его
соединениями
сопровождаются
развитием
многочисленных
120
патологических реакций со стороны практически всех органов и
систем
организма.
Биологический
эффект
развивающихся
изменений приводит к нарушению постоянства внутренней среды
организма на всех уровнях его структурной организации –
молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном и
организменном. При этом характер и степень неспецифических и
специфических изменений, возникающих в условиях хромовой
интоксикации, во многом определяются индивидуальными,
возрастными, половыми, сезонными особенностями. Широкий
выбор адекватных и высокоинформативных показателей и тестов
убедительно свидетельствует о том, что независимо от путей
введения в организм хрома и его соединений, последние обладают
общесистемным действием, которое реализуется в широкой гамме
общетоксических и специфических эффектов.

---

Page 61

121
Глава 6. Отдаленные эффекты действия хрома и его
соединений
Изучение отдаленных эффектов самых разнообразных
химических веществ – необходимый этап исследований при их
токсикоментрии.
Экспериментальное
изучение
отдаленных
последствий влияния химических соединений на организм является
обязательным элементом токсикологической оценки новых
химических веществ. Оно является важным также для уже
известных соединений, если существуют экспериментальные и
клинико-статистические
данные
о
возможном
развитии
специфических эффектов в отдаленные сроки, или если с ними
контактируют большие контингенты, а надежные данные о
безопасности в указанном отношении уровней содержания их во
внешней среде отсутствуют. В указанном аспекте для хрома и его
соединений изучение отдаленных эффектов и накопление
соответствующего
экспериментального
материала
весьма
актуальная проблема.
Методы,
известные в
общей
онкологии,
генетике,
физиологии, морфологии, эмбриологии, биохимии, молекулярной
биологии достаточно широко используются при изучении
отдаленных эффектов. В то же время практические задачи
профилактической
токсикологии,
касающиеся
установления
минимально эффективных уровней воздействия и необходимость
прогнозирования отдельных видов отдаленных эффектов для
человека не только по качественным, но и количественным
критериям, вносят существенные коррективы в методологию
экспериментального изучения отдаленных эффектов. Исследования
этих эффектов рекомендуется проводить на уровне порогов острого
и хронического действия, а в ряде случаев – подпороговых уровней.
Для обоснования безвредных уровней содержания химических
соединений, обладающих отдаленными эффектами в объектах
окружающей среды, необходимо определить избирательность
(специфичность) действия. В свою очередь, мера избирательности
(специфичности) действия определяется по величине зоны
специфического действия, то есть по отношению порога
интегрального действия (острого хронического) к порогу
122
специфического
действия
(мутагенного,
канцерогенного,
эмбриотропного, гонадотропного).
Величина
данного показателя
(зона
специфического
действия) положена в основу классификации промышленных ядов
по отдаленным, в том числе мутагенным, эффектам [72]. Согласно
этой классификации выделяется 4 группы промышленных ядов: 1)
чрезвычайно опасные с величиной зоны специфического действия
более 100 и рекомендуемым коэффициентом запасом 100; 2)
высокоопасные с зоной специфического действия от 10 до 100 и
таким же коэффициентом запаса; 3) умеренно опасные с зоной от 1
до 10 и коэффициентом запаса до 10; 4) малоопасные с зоной от 0,1
до 1. Мутагенность соединения учитывается только в том случае,
если порог по мутагенному эффекту был ниже порога по
общетоксическим интегральным показателям. От этого зависит
тактика изучения мутагенности: вещество испытывается в дозах на
уровне порога, в 10 раз выше и в 10 и 100 раз ниже.
Мутагенное и канцерогенное действие
В 60-70 годах прошлого столетия были разработаны и
стандартизованы методы учета мутаций в соматических и
зародышевых клетках многих представителей живого мира и
определена генетическая активность химических веществ разных
классов и предназначения. Наиболее полно общие подходы к
выявлению мутагенов, оценки их опасности для человека и
принципам контроля за мутагенами в окружающей среде были
рассмотрены Международной комиссией по защите от мутагенных
и канцерогенных соединений. В докладах этой комиссии были
определены роль вновь возникших мутаций в заболеваемости
населения
и
стратегия
изучения
мутагенной
активности
химических соединений, рассмотрены подходы к контролю и
ограничению контакта человека с мутагенами. Эксперты ВОЗ
рекомендовали основы стратегии скрининга мутагенов среди вновь
синтезированных химических веществ, рассмотрели основные
методы и тест-системы оценки генотоксичности in vivo и in vitro, а
также подходы к интерпретации результатов тестирования (ВОЗ,
1985). В то же время эти разработки имеют рекомендательный
характер, поэтому системы оценки мутагенности в разных странах

---

Page 62

123
различаются, но в главном имеют много общего. Прежде всего, это
наличие этапности исследований с разными задачами каждого
этапа и соответственно разным набором используемых методов,
позволяющее оптимально решить главную задачу – быстро и
квалифицированно выявить мутагены и определить степень их
опасности для соматических и зародышевых клеток человека.
На первом этапе (этапе выявления мутагенов) используют
вне экспериментальный прогноз, то есть анализируют результаты
предшествующих исследований мутагенности, канцерогенности,
тератогенности и других опасных биологических характеристик
веществ, близких изучаемому веществу по химической структуре,
физико-химическим параметрам и др. С целью первичного
просеивания (скрининга) возможных мутагенов в экспериментах
обычно используют краткосрочные тесты для учета генных
мутаций
для
микроорганизмов
(тест
Эймса
сальмонелла/микросомы), на плодовой мушке дрозофиле или в
культуре клеток млекопитающих in vitro. В случае получения
позитивных ответов, на втором этапе, вещество подвергается
исследованию с использованием преимущественно методов учета
мутаций на соматических и зародышевых клетках млекопитающих
и человека. К этим методам относятся учет хромосомных
аберраций в клетках костного мозга млекопитающих и клетках
человека, микроядерный тест, учет доминантных летальных
мутаций
в
зародышевых клетках мышей
или
крыс,
транслокационный тест, учет индукции ДНК-повреждений и
систем репарации в клетках человека или млекопитающих и другие
методы, а также методы учета генных мутаций.
Международная программа по оценке экспресс методов [258]
показала, что нет отдельной тест-системы, которая бы имела
достаточно высокий уровень надежности, чтобы могла быть
использована одна без помощи других систем. Поэтому
необходимо использовать комплекс тестов, чтобы избежать не
только
ошибочных
отрицательных,
но
и
ошибочных
положительных результатов [259]. Указанное объясняется тем
фактом, что большинство тест-систем определяет лишь один тип
генетических повреждений у определенного штамма микробов,
линии и типе клеток, обладающих специфическими особенностями
функционального или морфологического состояния. Естественно
124
поэтому, что на таких штаммах микробов или линиях клеток,
имеющих своеобразный, зачастую извращенный метаболизм или
патологию структуры, выявляются положительные результаты при
изучении большинства химических соединений.
Многоплановые и интересные научные сведения получены
при изучении мутагенного действия соединений хрома на бактерии
[260]. В работе применялись соединения Cr(VI) – хроматы натрия,
калия, бихроматы калия, натрия, аммония и Cr(III) – хромово-
калиевые квасцы, «сухой хромовый дубитель», сульфат и хлорид
хрома в концентрации 10
0
до 10
4
М. Соли Cr(VI) в сублетальных
(10
3,5
М) и летальных (10
3
М) концентрациях обладают
выраженным генетическим эффектом: ингибируют процессы
генетического обмена у бактерий при конъюгации, обладают poI-
активностью, увеличивают частоту мутирования. В то же время
Сr(VI) не активен в чашечных тестах на реверсии к
протопрофности на амбер- и охремутантах эшерихий А2 и WWI.
Ионы Сr(VI) индицируют у бактерий нерепарабельные и
репарируемые ДНК – полимеразой предлетальные повреждения.
Ионы Сr(VI) и Cr(III) во всех изученных концентрациях (10
2
-10
4
М)
оказались неактивными в качестве элементаров плазмин и
конвертирующих фагов in vivo и in vitro. Соли Cr(III) при pH 7,0-9,0
малотоксичны для бактерий, не обладают poI- и иvг-активностью и
не оказывают влияния на процессы генетического обмена у
бактерий при конъюгации.
Зависимость частоты доминантных летальных мутаций
(ДЛМ) от концентрации бихромата калия и продолжительности
экспозиции была показана в дальнейших исследованиях [261]. В
качестве
тест-объекта
использован
классический
объект
генетических исследований Д.
melanogaster,
линия Д-32,
характеризующаяся максимально низким спонтанным уровнем
мутации. Эксперименты поставлены по схеме, позволяющей
регистрировать частоту ДЛМ в ряду поколений. В питательную
среду бихромат калия добавлялся в концентрациях 0,2, 0,4, 0,8, 1,0,
2,0, 3,0 процентного водного раствора и учитывали частоту РЭЛ,
ПЭЛ и общую частоту ДЛМ в течение 20, 30, 40 и более часов;
определяли уровень выживаемости яиц в кладках для каждой
концентрации. Анализ частоты индуцированных бихроматом калия
ДЛМ, в первом поколении показывает статистически значимое

---

Page 63

125
увеличение частоты ДЛМ при всех изученных концентрациях
бихромата калия по сравнению с уровнем контроля. Причем с
увеличением концентрации хрома возрастает и частота ДЛМ.
Повышение мутагенности бихромата калия коррелирует с
продолжительностью экспозиции, в частности, через 144 часа после
воздействия,
выявлен
максимальный
мутагенный
эффект.
Выявлена также увеличенная частота мутаций в ряду последующих
поколений.
Исследования мутагенности хрома на Д. melanogaster
методом ДЛМ, в аналогичных условиях опыта, показали, что при
воздействии бихроматом калия мутагенный эффект оказывается в
линейной зависимости от концентрации и экспозиции, а
мутагенный эффект хлористого хрома оказывается в нелинейной
зависимости [262]. При этом концентрационная зависимость
мутагенного эффекта хлористого хрома в значительной степени
варьирует от типа и состава питательной среды. В частности, при
использовании в качестве питательной среды сахара мутагенный
эффект хрома выявляется при более низких концентрациях, чем
бихромата калия. Вместе с тем, отмечается эффект насыщения
дозы, то есть при дальнейшем увеличении концентрации хрома не
наблюдалось возрастания мутационного эффекта.
Показано, что значительная доля спонтанного мутационного
процесса обусловлена мобильными элементами, способных
перемещаться в пределах генома клетки [263, 264]. На штаммах
бактерий и плазмид (Е
coli
C600 (pSA 2001) – (Rp4ts 12) : : Ap
2
(Tп 1);
MC 4100 l
ac
: : Tп 9) была изучена возможность перемещения
мобильных генетических элементов (транспозонов) при действии
хрома. При этом ставилась задача изучить влияние бихромата
калия на процесс индукции транспозиции и вырезания
транспозонов Tп 1 и Тп 9. Использовали следующие концентрации
бихромата калия – 3,0, 7,5, 15,0 мкг/мл [265]. Бихромат калия в
концентрациях 7,5, 15,0 мкг/мл вызывает индукцию процесса
транспозиции, что указывает на нарушение защитных механизмов
клетки, ограничивающих частоту перемещения транспозонов.
При обработке бихроматом калия (0,6% раствор бихромата
калия; линия дрозофил – меллер-5 (М-5), низкомутабельная линия
Д-32) мужских половых клеток на премейотической, мейотической
и постмейотической стадиях сперматогенеза возникают, наряду с
126
хромосомными и хроматидные, сцепленные с полом рецессивные
летальные мутации [266]. Частота хроматидных мутаций во всех
сериях опытов колеблется от 0,48% до 1,75% и она достоверно
меньше частоты хромосомных мутаций (от 0,97% до 3,05%). В виду
низкой
мутабильности
мушек
дрозофил (линии
Д-32),
регистрируемая частота хромосомных и хроматидных мутаций в
опытных образцах указывает на то, что почти все мутации
индуцированы бихроматом калия. Поправка на спонтанную
мутабильность практически не вносит больших изменений в
результаты опытов.
Изучение генотоксического потенциала солей хрома,
молибдена,
вольфрама
на
растительных
тест-системах
(Традесканция клона, Crepis capillaries L, Соя (Glycine max (L.)
Merill)) выявило не только мутагенное действие, но и особенности
изолированного и комбинированного влияния этих химических
веществ. Проведенные исследования по тестированию солей
тяжелых металлов на 3 растительных объектах установили наличие
выраженного генотоксического эффекта у бихромата калия; анализ
спектра хромосомных аберраций показал, что основную долю
нарушений составляют одиночные и парные фрагменты. Несмотря
на то, что каждая из тест-систем обладает различной
чувствительностью, видо- и даже тканеспецифичностью, была
установлена
схожая картина
изменений.
Самой высокой
генетической активностью среди этих тяжелых металлов обладает
бихромат калия. В субтоксических концентрациях соли молибдата
натрия и вольфрамата натрия оказывали модифицирующее
действие, которое приводило к усилению мутагенной активности
бихромата
калия
[267].
Исследование
комбинированного
мутагенного действия хрома и марганца на модели микробных
мутаций также показало наличие модифицирующего действия этих
металлов относительно друг друга [268].
Хромовый ангидрид, также как и бихроматы и монохроматы
натрия и калия, способен индуцировать при поступлении в
организм аберрации хромосом и приводить к изменению их числа
[269].
Опыты
были
проведены
на
крысах,
которым
внутрибрюшинно вводился хромовый ангидрид в концентрациях
0,1, 1,0, 10,0 мг/кг. Исследование клеток костного мозга показало,
что величина митотического индекса, при использованных

---

Page 64

127
концентрациях хромового ангидрида, практически не изменяется.
Максимальная частота индуцированных хромом аберрантных
клеток отмечается при концентрации 0,1 мг/кг, а при концентрации
1 мг/кг эти показатели заметно ниже. Основным типом аберрации
хромосом являются
одиночные фрагменты и единичные
ацентрические кольца. Хромовый ангидрид заметно влияет и на
частоту анеуплоидных клеток. Эти данные подтверждают наличие
цитогенетической активности у хромового ангидрида.
Высоким мутагенным потенциалом обладают, в основном,
соединения Cr(VI), а соединения Cr(III) генетически малоактивны.
В то же время, в производственных условиях возможно изменение
их валентности, влекущее за собой усиление мутагенной опасности
Cr(III)
[20].
Способность хрома
и
его соединений
к
биоаккумуляции, возрастающее увеличение поступающих в
организм доз хрома приводят к усилению их мутагенной
активности [20]. Однократное внутрибрюшинное введение самцам
мышей малых доз бихромата калия не индуцирует доминантные
летальные мутации и хромосомные аберрации в клетках костного
мозга. Однако, продолжительное (в течение 24 дней) введение той
же дозы приводит к значительному увеличению числа
доминантных летальных мутаций. Аналогично этому введение
крысам бихромата калия (интратрахеально в дозе 1 мг/кг или с
пищей по 0,2 мл 5% раствора) не вызывало мутагенного эффекта
при однократном воздействии; при введении в течение года
приводило
к
увеличению
числа
анеуплоидных клеток,
хромосомных аберраций, вариациям в степени спирализации
хромосом костного мозга [270, 271].
Вышеприведенные научные факты доказывают, что Cr(III),
наряду с Cr(VI), способен оказывать мутагенное воздействие на
клетки млекопитающих. Новый шаг в оценке генотоксичности
Cr(III) был сделан в последующих работах, в которых было
показано, что это химическое вещество приводит к изменениям со
стороны соматических и зародышевых клеток, проявляющихся в
виде внутрихромосомных структурных перестроек (сестринские
хроматидные обмены) и хромосомных аберраций [272, 273].
Генотоксичность Cr(III) доказана также в опытах на тест-системах
[274] и нарушениях процессов репликации ДНК [275],
выполненных in vitro.
128
При обследовании рабочих, контактирующих с хромом,
выявлен
повышенный
уровень хромосомных нарушений
(аберрации хромативного и обменного типов, разрывы хромосом в
центромерном участке) в лейкоцитах периферической крови [271].
Цитогенетические исследования работающих, имеющих контакт с
соединениями хрома разной валентности, показали, что уровень
хромосомных аберраций в лейкоцитах периферической крови у них
не отличался в зависимости от контакта с хромом разной
валентности и значительно превышал контрольный [271, 276].
Повышение уровня хромосомных аномалий коррелировало с
продолжительностью
работы
на
данном
предприятии.
Обследования стажированных рабочих, контактирующих с хромом,
выявило наличие колебаний в количестве клеток с аберрациями
хромосом от 6,5% до 9,2%, причем среди них имели место как
хромосомные (40%), так и хроматидные (60%) аберрации. Прямое
цитогенетическое обследование рабочих показало, что все
изученные соединения хрома (в том числе Cr(VI), Cr(III))
индуцируют аберрации хромосом, уровень которых прогрессивно
нарастает с увеличением длительности контакта. Авторы
высказывают точку зрения, что частота выявления хромосомных
аберраций определяется, по-видимому, степенью кумуляции хрома
в органах и тканях.
Оценка сестринских хроматидных обменов (СХО) в
лимфоцитах рабочих хромового производства показала, что
количество СХО в клетках колебалось в профессиональных
группах рабочих от 2 до 32, в контрольной – от 2 до 25. Показатели
среднего числа СХО на клетку различались между индивидами в
обеих группах и варьировали от 9,01 до 18,55 и от 8,07 до 9,38,
соответственно. Общая частота СХО в группе рабочих достоверно
превышает этот показатель в контрольной группе: 11,17 ± 0,54 СХО
на клетку против 8,65 ± 0,49 [277]. Цитогенетический анализ
выявил, что основными типами повреждения хромосом в опытной
группе были одиночные и парные ацентрические фрагменты, редко
встречались хроматидные и хромосомные обмены [278]. Среднее
число сестринских хроматидных обменов на клетку в группе
рабочих хромового завода составило 11,3, а в контрольной – 8,7.
При сравнении частот хромосомных аберраций и СХО у каждого
индивида обнаружено 4 варианта комбинации значений этих

---

Page 65

129
показателей: высокая частота хромосомных аберраций, как с
высоким, так и низким уровнем СХО и, наоборот.
Работами зарубежных авторов были изучены многие аспекты
генотоксичности хрома и его соединений. На самых разнообразных
тест-системах была показана не только мутагенность хрома и его
соединений, но и чувствительность и специфичность используемых
методов [279-286]. При этом был установлен широкий спектр как
структурных, так и количественных изменений мутационного
процесса в соматических и зародышевых клетках млекопитающих
и человека [287-292]. Учет мутагенного действия хрома и его
соединений
на
микроорганизмах
и
культуре
клеток
млекопитающих in vitro, а также учет хромосомных аберраций в
клетках костного мозга млекопитающих и клетках человека,
транслокационный тест, учет индукции ДНК-повреждений и
системы их репарации в клетках человека и млекопитающих
позволяет с большой аргументацией констатировать факт
генотоксичности хрома и его соединений.
Цитогенетические исследования на культурах клеток
человека (лимфоциты периферической крови и эмбриональные
фибробласты) позволяют учесть характер и частоту изменений
нормального набора хромосом под влияние химического агента
[293] и представляют определенную ценность при клиническом
обследовании
рабочих химических производств.
Высокой
чувствительностью обладает метод исследования СХО, который
также рекомендуется при клинико-гигиенической апробации ПДК
[294]. В то же время существует мнение о нецелесообразности
использования
метода
учета
СХО
для
мониторинга
профессионально экспонированных групп из-за его высокой
селективности по отношению к мутагенам. Оценка микроядер,
являющихся результатом структурных и численных хромосомных
аберраций,
рекомендуется
для
использования
в
эпидемиологических исследованиях в качестве индикатора
химического мутагенеза. Разрывы и репарация повреждения ДНК –
обычно преходящий феномен, возникающий в момент воздействия
мутагенов и обычно вскоре исчезающий, что делает его условно
пригодным для популяционного мониторинга мутаций, но и
полезным для оценки генетического статуса организма и его
130
чувствительности к действию химических факторов внешней
среды.
Высокой чувствительностью, простотой и экономичностью
отличается метод исследования состояния митоза в различных
органах экспериментальных животных. Основное следствие
патологии митоза – возникновение мутаций и анеуплоидия.
Патология митоза может быть связана с повреждением хромосом,
повреждением митотического аппарата, нарушением цитотомии
[295]. Патология митоза развивается вследствие нарушения
биохимических процессов в клетке, и, следовательно, отражает
цитотоксическое действие изучаемых химических агентов. Не
исключено, что мутагенное действие хрома и его соединений, во
многом определяется их общетоксическим и специфическим
действием,
приводящим
к
значительным
нарушениям
биохимических, биофизических, иммунологических процессов в
организме. Вместе с тем, при анализе митоза выявляются все виды
генетических повреждений, что позволяет оценить мутагенную
(цитогенетическую)
опасность
изучаемого
соединения.
Современная методическая база позволяет обнаруживать не только
геномные и хромосомные мутации, но и генные мутации. Однако
эти методы, касающиеся оценки генных мутаций, чрезвычайно
сложны и остаются малопригодными для рутинного мониторинга.
Этиологическая
связь
соматических
генетических
повреждений
с
началом
развития
опухолей
позволяет
рекомендовать мутагенные тесты в качестве индикатора возможной
бластомогенной активности химических соединений. Анализ
данных по параллельному исследованию указанных эффектов
показывает, что цитогенетический эффект в соматической ткани
(костный мозг) проявляется значительно раньше и на более низких
уровнях воздействия, когда бластомогенный эффект (на адекватных
статистических группах) выявить не удалось [72]. Среди других
цитогенетических методов, имеющих наибольшее прогностическое
значение в отношении бластомогенного эффекта выделяют – СХО
и микронуклеус-тест [296. 297]. Бластомогенный эффект
химических соединений характеризуется их способностью
вызывать у
человека
развитие
доброкачественных или
злокачественных опухолей. Наличие выраженных мутагенных
свойств
у хрома
и
его соединений,
широкий
спектр

---

Page 66

131
общетоксического и специфического действия позволяют, в
определенной мере, экстраполировать эти данные на канцерогенез
и бластомогенез.
Вещество считается канцерогенным, если оно вызывает у
животных опухоли, не встречающиеся спонтанно, повышает
частоту спонтанных опухолей или их множественность, или
сокращает латентный период их появления. Абсолютное
большинство химических канцерогенов являются по существу
преканцерогенами, из них в организме вначале образуются
промежуточные продукты, которые превращаются в конечные
канцерогены. Несмотря на огромное разнообразие химических
канцерогенов (преканцерогенов) их конечным канцерогенным
метаболитам
присущи
определенные
свойства:
1)
электрофильность, 2) мутагенность, 3) способность вызывать
репарацию ДНК, 4) способность вызывать саркомы на месте
введения, 5) короткий период полураспада [298]. В канцерогенном
эффекте соединений металлов большое значение имеют их
растворимость, величина частиц, распределение в тканях,
способность длительно задерживаться в органах, особенности
выведения.
Ряд соединений металлов признаны в качестве доказанных
или вероятных канцерогенов человека – это соединения мышьяка,
бериллия, кадмия, никеля и, в том числе, хрома [299-304]. По
данным Международного агентства по изучению рака (IARC) для
человека канцерогенными являются соединения мышьяка (рак
легких и кожи), хрома (рак легких и верхних дыхательных путей),
никеля и кадмия (рак предстательной железы). Канцерогенными
для животных и потенциально опасными для человека признаны
соединения свинца, кобальта, железа, марганца и цинка. Эксперты
международного агентства по изучению рака относят хром и его
соединения к 1 группе канцерогенного риска для человека.
Независимый институт в рамках ВОЗ, занимающийся вопросами
промышленной экологии и экотоксикологии (OECD), оценивая
эффекты избирательной токсичности хрома заключает что этот
металл приводит к развитию рака легких, злокачественных
новообразований в желудочно-кишечном тракте, возникновению
дерматитов (OECD, Paris, 1991, Зеленый мир, 1996, №2).
132
Фундаментальными
токсикологическими
работами
по
исследованию химического канцерогенеза было показано наличие
зависимости доза-время-эффект в канцерогенезе [305-308];
математический анализ этой зависимости позволил получить ее
количественное выражение, а также значение эффективных доз и
концентраций [307, 309]. В химическом канцерогенезе, также как и
при интоксикации, существуют такие количества вещества,
которые
при
длительном
воздействии
не
вызывают
новообразований,
превышающих
уровень
спонтанного
канцерогенеза [72, 307]. Иначе говоря, продемонстрирована
возможность
установления
минимально
действующего
(порогового) количества канцерогенного агента [72, 311].
Трудности оценки канцерогенности металлов для человека
заключаются в том, что эти соединения редко встречаются в чистом
виде и каждый химический элемент имеет свои отличительные
физико-химические свойства, особенности биотрансформации и
канцерогенного действия. Тем более, что в канцерогенезе огромная
роль отводится ее модификаторам – коканцерогенам, промоторам и
антиканцерогенам. Модификаторы канцерогенеза особенно важны
<div style="position:absolut