Глава 10

ГЛАВА 10

КОСМИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ
Начало систематических исследований по космической токсикологии относится к 1961 г., когда для нужд проектирования систем очистки и регенерации атмосферы обитаемых кабин первых космических летательных аппаратов был выполнен большой цикл работ по определению химического-состава и количества газообразных химических соединений, выделяемых человеком в процессе его жизнедеятельности, а также по идентификации и количественному определению приоритетных химических веществ, которые при определенных условиях могут поступать в искусственную атмосферу обитаемых помещении из свежих и хранящихся экскрементов и с выделенным воздухом человека.
В работе под руководством В.В. Кустова принимали активное участие Г.М. Горбань, И.И. Кондратьева, Л.Т. Поддубная, З.И. Пилипюк, В.М. Михайлов. Материалы выполненных исследований содержатся в монографии В.В. Кустова и Л.А. Туинова [22] и ряде публикаций [8, 17, 18].
Одновременно с участием старшего научного сотрудника Института дезинфекции и дератизации Минздрава СССР Л.Н. Рогатиной производился поиск эффективных химических консервантов, с помощью которых можно существенно уменьшить выделение вредных веществ из свежих и хранящихся фекалий и мочи [22, 37, 38].
Наряду с этим проводили приоритетные исследования по изучению особенностей биологического действия продуктов жизнедеятельности и определению степени их опасности при остром и хроническом воздействии на организм [11, 22, 25, 26].
Результаты этих и ранее выполненных исследований позволили оценить роль продуктов жизнедеятельности человека в формировании искусственной атмосферы космических летательных аппаратов (наряду с другими источниками выделения токсических веществ) и установить степень опасности наиболее значимых из них [9, 21—23, 33, 39].
Так как для проектирования систем жизнеобеспечения экипажей космических летательных аппаратов, помимо знания вопроса и количества, выделяемых человеком летучих продуктов жизнедеятельности, необходимы сведения о безопасных уровнях предельно допустимой концентрации (ПДК) их воздействия, то уже на первых этапах разработки проблем космической токсикологии первостепенное внимание уделялось обоснованию методических подходов к гигиеническому регламентированию наиболее значимых химических соединений, входящих в состав этих продуктов.
При этом исходили из того факта, что некоторые из этих соединений, например углекислый газ, окись углерода, ацетон и др., до определенного уровня их содержания в биосредах не являются чужеродными для организма. Более того, они являются необходимыми для его функционирования, так как используются в ряде биосинтетических процессов и при регуляции биохимических реакций, в ходе которых они образуются.
В общем виде этот методический подход был первоначально сформулирован В.В. Кустовым и доложен на сессии общего собрания биологического отделения АН СССР в 1961 г. [14].
В дальнейшем некоторые его положения были уточнены в докладе В.В. Кустова на научной конференции Государственного научно-исследовательского испытательного института авиационной и космической медицины [15].
Для экспериментального подтверждения этих положений были проведены специальные исследования по определению «критического» уровня основных эндогенных продуктов жизнедеятельности (окиси углерода, аммиака, ацетона и уксусной кислоты) в биосредах, превышение которых переводит эти необходимые для организма химические соединения в разряд ксенобиотиков. В этих экспериментах принимали активное участие Ю.Н. Токарев, B.C. Георгиевский, Б.С. Катковский, А.Н. Калинина, Ю.В. Крылов, Л.И. Какурин.
Результаты выполненных исследований [7, 16, 22] позволили В.В. Кустову окончательно сформулировать подход к гигиеническому регламентированию нечужеродных химических соединений, входящих в состав продуктов жизнедеятельности человека [19, 22], и установить безопасные уровни содержания оксида углерода, аммиака, ацетона, уксусной кислоты в искусственной атмосфере обитаемых отсеков космических летательных аппаратов при полете продолжительностью до 10 суток [30].
В последующих исследованиях сотрудниками отдела авиационной токсикологии кандидатами медицинских наук Б.И. Абидиным, В.И. Белкиным, К.П. Бугарем, кандидатом биологических наук Л.Т. Поддубной и инженером-химиком Т.А. Лекаревой при активном участии сотрудников отдела корабельной токсикологии 1-го ЦНИИ МО РФ (профессор Л.А. Тиунов, Т.С. Колосова и др.) уточнялся вопрос о необходимости корректировки ПДК оксида углерода, аммиака и ацетона в случае их совместного воздействия на организм с основными физическими факторами обитаемости космических летательных аппаратов. В острых и трудоемких хронических экспериментах было изучено влияние ионизирующего излучения на интенсивность образования и выделения из организма перечисленных выше газообразных продуктов жизнедеятельности [6,10,40,42], влияние на этот процесс гипокинезии [24, 30] и повышенного содержания кислорода в атмосфере [1, 28].
На примере последовательного и одновременного воздействия на организм оксида углерода и других физических факторов [2—4, 29, 41, 42] были сформулированы принципиальные подходы к оценке сочетанного действия на организм химических соединений с неблаго-приятными факторами обитаемости космических летательных аппаратов. Показано, что в подобных случаях при четком выдерживании регламентов токсических веществ и физических факторов среды их безопасные уровни, установленные ранее для каждого из них в отдельности, не требуют корректировки и что воздействие физических факторов на этом уровне не оказывает существенного влияния на интенсивность образования и выделения из организма основных продуктов его жизнедеятельности [31,41].


В связи с проработкой вопроса о создании систем жизнеобеспечения космических летательных аппаратов с использованием водорослей и высших растений В.В. Кустов, Л.Т. Поддубная и В.И. Михайлов совместно с сотрудниками отдела профессора Е.Я. Шепелева — М.М. Коротаевым и Г.И.Мелешко — провели серию экспериментов, в которых было изучено выделение хлореллой в искусственную атмосферу некоторых газообразных химических соединений, и наоборот, воздействие некоторых газообразных веществ, выделяемых человеком, на фотосинтетическую деятельность хлореллы [12, 13].
Результаты экспериментов показали перспективность разработки таких систем жизнеобеспечения и наметили пути дальнейших исследований в этом направлении.
В 70-е гг. сотрудники отдела авиакосмической гигиены и токсикологии были привлечены Академией наук СССР к исследованию биологических эффектов лунного грунта, доставленного на Землю автоматическими станциями «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» из различных районов лунной поверхности.
На начальном этапе в исследованиях участвовали О.Ф. Остапенко, В.Г. Петрухин, В.В. Кустов. В последующий период к ним присоединились В.И. Белкин и доктор биологических наук Г.Г. Кругляков (лаборатория экспериментального силикоза 2-го Московского медицинского института). Результаты этих исследований, опубликованные в ряде журналов [5, 27, 32, 34—36], показали, что лунный грунт, как из материкового, так и из морского района Луны, не является биологически инертным и что его небольшая фиброгенная активность при поступлении через дыхательные пути в легкие определяется как физико-химическими свойствами самого лунного грунта, так и реакционной активностью поверхности легких [36]. Эти исследования позволили также наметить методические подходы к дальнейшему изучению биологического действия других грунтов внеземного происхождения.
Помимо перечисленных выше работ по космической токсикологии в отделе проводилась оценка некоторых средств пожаротушения (Г.Д. Юхновский), предлагаемых для использования при возможном возгорании материалов или оборудования на борту обитаемых космических объектов, а также экспертиза (по литературным данным) большого количества полимерных и синтетических материалов, применяемых для оборудования обитаемых космических станций (О.Ф. Остапенко).

Литература

1. Абидин Б.И., Кустов В.В., Лекарева ТА и др. Влияние высокого содержания кислорода на интенсивность образования и выделения белыми крысами некоторых газообразных продуктов жизнедеятельности // Космич. биол. и мед. — 1972. — №4.-С. 6-9.
2. Абидин Б.И., Белкин В.И., Кустов В.В. Комплексное воздействие гипокинезии и повышенного содержания кислорода на устойчивость животных к окиси углерода // Космич. биол. и авиакосмич. мед. — 1976. — № 4. — С. 79—80.
3. Абидин Б.И., Кустов В.В., Белкин В.И., Кондратьев А.Н. О сочетанном действии на организм окиси углерода и гипокинезии // Космич. биол. и авиакосмич. мед. - 1979. - № 5. - С. 44-48.
4. Абидин Б.И., Белкин В.И., Кустов В.В., Кондратьев А.Н. Комбинированное действие на организм окиси углерода и нормобарической гипероксии // Космич. биол. и авиакосмич. мед. — 1979. — № 6. — С. 63—67.
5. Белкин В.И., Кустов В.В., Кругликов Г.Г., Панченкова Э.Ф. К вопросу о биологической активности, лунного грунта из Моря Изобилия.при интратрахеальном введении // Изв. АН СССР. Сер. биол. — 1983. — № 3. — С. 461— 465.
6. Бугарь К.П., Кустов В.В., Абидин Б.И., Поддубная Л.Т. Влияние радиации на интенсивность выделения аммиака белыми крысами // Космич. биол. и авиакосмич. мед. -1971. -Т. 11, №3. - С. 83-84.
7. Георгиевский В.В., Какурин Л.И., Калинина и др. Влияние 8-часовой изоляции и гипокинезии на некоторые физиологические и биохимические показатели у человека // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1965. — Т.4.- С.27-30.
8. Горбань Г.М., Кустов В.В., Кондратьева И.И., Поддубная Л.Т. Изучение вредных примесей, выделяемых человеком в процессе жизнедеятельности // Матер, научн. конф. НИИИАКМ. - М., 1963. - С. 333-335.
9. Жаров С.Г., Кустов В.В., Серяпин А.Д., Фомин А.Г. Искусственная атмосфера кабин космических кораблей // Космическая биология и медицина. Медико-биологические проблемы космических полетов. — М.: Наука, 1966. — С. 285-297.
10. Колосова Т.С., Тиунов Л.А., Кустов В.В., Линючева Л.А. Влияние рентгеновского облучения на образование и выделение некоторых газообразных продуктов жизнедеятельности у белых крыс // Изв. АН СССР. Сер. биол. — 1970. -№ 4.- С. 613-617.
11. Колосова Т.С., Тиунов Л.А., Кустов В.В. и др. Токсическое действие газообразных продуктов жизнедеятельности организма // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1971. — С. 182—190.
12. Коротаев М.М., Кустов В.В., Мелешко Г.И. и др. Токсические газообразные вещества, выделяемые хлореллой // Проблемы космической биологии. - М.: Наука, 1964. - Т. 3. - С. 204-209.
13. Коротаев М.М., Кустов В.В., Мелешко Г.И. и др. О влиянии некоторых газообразных примесей обитаемой атмосферы на фотосинтетическую деятельности хлореллы // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1967. — Т. 7. — С. 432-435.
14. Кустов В.В. Некоторые особенности гигиенического нормирования вредных примесей в воздухе герметичных кабин космических кораблей // Сессия общего собр. биол. отделения АН СССР, посвящ. некоторым итогам и проблемам исследов. в области космич. биол. — М., 1961. — С. 22.
15. Кустов В.В. Методический подход к обоснованию предельно допустимых концентраций эндогенных веществ в атмосфере герметических помещений // Матер, научн. конф. НИИИАКМ. - 1965. - Ч. 1. - С. 277-280.
16. Кустов В.В., Михайлов В.И., Пилипюк З.И. и др. Изменение некоторых физиологических и биохимических показателей у человека при воздействии окиси углерода в малых концентрациях// Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1965.-Т.4.-С.75-79.
17. Кустов В.В., Михайлов В.И., Поддубная Л.Т. Токсические газообразные вещества, выделяемые при хранении мочи // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1967. - Т. 7. - С. 432-435.
18. Кустов В.В., Михайлов В.И., Поддубная Л.Т., Рогаткин Л.Н. Токсические газообразные вещества, выделяющиеся при хранении человеческих фекалий // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1967. — Т. 7. — С. 428-432.
19. Кустов В.В. Пути установления предельно допустимых концентраций токсических продуктов естественного метаболизма человека // Общие вопросы промышленной токсикологии: Матер. 1-й Всесоюз. конф. — М., 1967. — С. 63—65.
20. Кустов В.В., Михайлов В.И. Обоснование предельно допустимых концентраций паров уксусной кислоты в воздухе космических летательных аппаратов // Матер. юбил. науч. конф. НИИИАКМ, посвящ. 50-летию Великого Октября. - М., 1967. - С. 274-275.
21. Кустов В.В., Тиунов Л.А. Проблемы космической токсикологии // Изв. АН СССР. Сер. биол. - 1968. - № 4. - С. 605-609.
22. Кустов В.В., Тиунов Л.А. Токсикология продуктов жизнедеятельности и их значение в формировании искусственной атмосферы герметизированных помещений // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1969. — Т. 11. — 130
23. Кустов В.В., Тиунов Л.А. Токсикологическая характеристика искусственной атмосферы замкнутых экологических систем // Итоги науки. Проблемы токсикологии. — М.: ВИНИТИ, 1971. — С. 8—22.
24. Кустов В.В., Белкин В.И., Абидин Б.И. и др. Влияние ограничения подвижности животных на интенсивность образования и выделения некоторых газообразных продуктов жизнедеятельности // Космич. биол. и мед. — 1971. — № 2. -С. 14-17.
25. Кустов В.В., Михайлов В.И., Поддубная Л.Т. Некоторые особенности биологического действия газообразных токсических веществ, выделяемых в атмосферу из мочи и фекалий // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1971.-Т. 16.-С. 164-170.
26. Кустов В.В., Поддубная Л.Т., Михайлов В.И. К вопросу о токсичности выдыхаемого воздуха// Проблемы космической биологии. — М: Наука, 1971. — Т. 16.-С. 196-198.
27. Кустов В.В., Остапенко О.Ф., Петрухин В.Г. Исследование биологического действия тонкой фракции лунного фунта, доставленного на Землю автоматической станцией «Луна-16» // Космические исследования. — 1972. — Т. 10, вып. 2.— С. 286—289.
28. Кустов В.В., Абидин Б.И., Белкин В.И. и др. Влияние 30-суточного пребывания крыс в среде с повышенным содержанием кислорода на выделение некоторых газообразных продуктов жизнедеятельности // Космич. биол. и мед. — 1972. - № 5. - С. 3-5.
29. Кустов В.В., Абидин Б.И., Белкин В.И., Поддубная Л.Т. Влияние предварительного воздействия окиси углерода на развитие гипокинетических расстройств у белых крыс // Космич. биол. и мед. — 1972. — № 4. — С. 18—21.
30. Кустов В.В., Абидин Б.И., Белкин В.И., Лекарева Т.А. Влияние гипероксии и гипокинезии на образование и выделение газообразных продуктов жизнедеятельности у крыс // Космич. биол. и авиакосмич. мед. — 1976. — Т. 10, № 1.-С. 70-73.
31. Кустов В.В., Абидин Б.И., Белкин В.И. К вопросу гигиенического регламентирования содержания окиси углерода в искусственной атмосфере герметизированных помещений при ее одновременном воздействии с гиподинамией и нормобарической гипероксией //Тез. докл. воен.-мед. конф., повящ. 60-летию Великой Октябрьской социал. революции. — М.: Центр, специализир. воен. госп. МО, 1977. - С. 305-306.
32. Кустов В.В., Белкин В.И., Бугарь К.П., Жаров В.В. Исследование биологического действия лунного фунта при его интратрахеальном введении // Космические исследования. — 1980. — Т. 18, № 6. — С. 947—949.
33. Кустов В.В., Тиунов Л.А. Гигиена и токсикология газообразных продуктов жизнедеятельности человека // Космич. биол. и авиакосмич. мед. — 1980. — № 4. — С. 3-7.
34. Кустов В.В., Белкин В.И., Кругликов Г.Г. Материалы к механизму биологического действия лунного фунта // Труды XXII чтений, посвящ. разработке научн. наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секц. «Проблемы космической медицины и биологии». — М.: ИИЕТ АН СССР, 1988. — С. 48—50.
35. Кустов В.В., Белкин В.И., Кругликов Г.Г. Сравнительная характеристика биологического действия лунного фунта, доставленного на Землю автоматическими станциями «Луна-16» из Морского и «Луна-20» из Материкового районов Луны //Труды XXIII чтений, посвящ. разработке научн. наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секц. «Проблемы космической медицины и биологии». — М.: ИИЕТ АН СССР. - С. 91-94.
36. Кустов В.В., Белкин В.И., Кругликов Г.Г. Биологические эффекты лунного фунта // Проблемы космической биологии. — Л.: Наука, 1989. — Т. 61. — 103 с.
37. Поддубная Л.Т., Рогатина Л.Н., Кустов В.В., Михайлов В.И. Влияние бромной меди на характер и интенсивность выделения токсических веществ из хранимых фекальных масс // Матер. юбил. научн., конф. НИИИАКМ, посвящ. 50-летию Великого Октября. — М., 1967. — С. 278—280.
38. Поддубная Л.Т., Рогатина Л.Н., Кустов В.В., Михайлов В.И. Влияние химического консерванта на интенсивность выделения некоторых газообразных токсических веществ из хранящейся мочи // Проблемы космической биологии. — М.: Наука, 1971. - Т. 16. - С. 170-173.
39. Тиунов Л.А., Кустов В.В. Эндогенное образование окиси углерода и его значение в замкнутой экологической системе // Космические исследования. — 1966.-Т. 4, вып. 1. — С. 159-165.
40. Тиунов Л.А., Кустов В.В. Токсикология окиси углерода. — Л., 1969. — 287с.
41. Тиунов Л.А., Кустов В.В. Токсикология окиси углерода. Изд. 2-е. — М.: Медицина, 1980. — 286 с.
42. Тиунов Л.А., Кустов В.В. Продукты метаболизма при радиационных поражениях. — М.: Атомиздат, 1980. — 140с.