B2 1-Butanol Nave spațiale Concentrații maxime admise pentru volumul selectat de contaminanți aerieni
Capitol: B2: 1-butanol
B2 1-Butanol
Johnson Space Center Toxicology Group
Filiala Operațiuni biomedicale și cercetare
Administratia Natională a Aeronauticii si Spatiului
PROPRIETATI FIZICE SI CHIMICE
1-Butanolul este un lichid incolor, inflamabil, volatil, cu un miros dulce până la rânce detectabil la un prag de aproximativ 0,8 ppm (2,5 mg/m 3) (Amoore și Hautala, 1983). Anchetatorii ruși au raportat un prag de miros de 1,2 mg/m 3 (Baikov și Khachaturyan, 1973).
Alcool 1-butilic, n-butanol, alcool butilic
Limita inferioară de exploziv (aer):
Solubilitate în apă aproximativ 7%, miscibilă cu solvenți organici
1 ppm = 3,08 mg/m 3
1 mg/m 3 = 0,325 ppm
APARIȚIE ȘI UTILIZARE
1-butanolul este utilizat în produse cosmetice, aromatizante, lichide de frână, degresanți, repelenți și ca solvent pentru multe procese; este utilizat ca extractant în fabricarea de antibiotice, hormoni, hamei, uleiuri vegetale și vitamine (OMS, 1987; Lington și Bevan, 1994). Acest alcool apare în mod natural ca produs al fermentării carbohidraților; prin urmare, este prezent în băuturile alcoolice, fructele, brânzeturile și o varietate de alte alimente (Brandt, 1987). S-a raportat că aerul din casele mobile conține 1-butanol în probe la o frecvență de aproximativ 50% și la concentrații de până la 0,08 mg/m 3 (Connor și colab., 1985). 1-Butanol a fost găsit în aproximativ o treime din eșantioanele de aer provenite din zborurile recente ale navetei spațiale la concentrații cuprinse între 0,01 și 1 mg/m3 (James și colab., 1994). Sursa primară a acestui compus pentru atmosferele navelor spațiale este degazarea din hardware-ul de zbor; cu toate acestea, o contribuție mică (aproximativ 1 mg/zi per om) ar putea proveni din metabolismul uman.
TOXICOKINETICA ȘI METABOLISMUL
Absorbţie
1-Butanolul este ușor absorbit prin piele, tractul respirator și tractul gastro-intestinal (OMS, 1987; DiVincenzo și Hamilton, 1979; Rumyantsev și colab., 1975). Ästrand și colab. (1976) au descoperit că 12 subiecți umani au absorbit vaporii de alcool cu o eficiență de 37-48% atunci când au fost inhalați fie la 100, fie la 200 ppm, cu sau fără exerciții. După o expunere de 30 de minute la 100 sau 200 ppm, concentrațiile sanguine arteriale au fost de numai 0,3 și 0,5 mg/kg (3 și respectiv 5 mg/dL). Aceste concentrații s-au dublat după 30 de minute de expunere suplimentară a subiecților care se exercită la o intensitate de 50 de wați (exercițiu fizic ușor). Concentrațiile venoase concomitente de 1-butanol au fost aproximativ jumătate din cele raportate în sângele arterial. La câinii expuși timp de 6 ore la 50 ppm, absorbția de către sistemul respirator a fost în medie de 55% cu 1-butanol la 22 ppm găsit în mod constant în respirația expirată (DiVincenzo și Hamilton, 1979). Este demn de remarcat faptul că în niciun experiment nu s-a putut detecta 1-butanol în sângele oamenilor sau câinilor după expuneri la 50 ppm. La șobolanii expuși la 500 sau 2000 ppm timp de 6 ore, concentrațiile serice de 1-buta-
Nici nu au fost nedetectabili sau 0,09 mM (70 mg/dL), respectiv (Aarstad și colab., 1985).
Distribuție
Conform unui rezumat, toți butanolii studiați, inclusiv 1-butanolul, au fost distribuiți în mod liber în corp în funcție de conținutul de apă al țesutului (Bechtel și Cornish, 1975). În mai multe modele animale, 1-butanolul este îndepărtat rapid din sânge și distribuit în compartimentele de țesuturi. După administrarea orală la șobolani de 1-butanol la 2 g/kg, concentrațiile sanguine au atins 19 mg% în 15 minute, au atins un nivel maxim de 51 mg% după 2 ore și au scăzut la 18 mg% după 4 ore (Gaillard și Derache, 1965). La șobolanii cărora li s-au administrat doze orale la 0,5 g/kg, concentrația plasmatică maximă de 240 ppm (19 mg/dL) a fost atinsă în 45 până la 50 de minute, iar butanolul nu a fost detectat după 2 până la 3 ore (limita de detecție nu este specificată) (Bechtel și Cornish, 1975). Acești investigatori au raportat că n-butilaldehida a fost găsită în ser ca metabolit. La fel, șobolanii masculi cărora li s-au administrat 0,45 g/kg au prezentat o concentrație plasmatică maximă de 70 ug/ml (7 mg/dl) după 1 oră și concentrații nedetectabile după 4 ore (DiVincenzo și Hamilton, 1979). Concentrația de sânge la iepuri a fost de aproximativ 1,1 mg/ml (110 mg/dL) la 1 oră după administrarea orală de butanol la 2 ml/kg (1,6 g/kg), dar a scăzut la 0,3 mg/ml (30 mg/dL) La 7 ore după administrare (Saito, 1975).
Eliminare
1-butanolul este eliminat din organism printr-o varietate de etape și căi metabolice la animale. Șobolanii dozați oral cu 0,45 g/kg de n- [1-14 C] butanol au excretat 83% din doză sub formă de 14 CO2 în aerul expirat, 4% în urină și Page 56 Share Cite
șoarecii cărora li s-a administrat o doză nespecificată de n- [14 C] -butanol, 21% din etichetă a rămas după 24 ore și 5% după 3 zile, indicând acumularea izotopului (Rumyantsev și colab., 1975).
Metabolism
Deoarece enzimele implicate în metabolismul 1-butanolului sunt similare cu cele implicate în metabolismul etanolului, se poate aștepta în mod rezonabil că cinetica oxidărilor este similară calitativ. De fapt, ficatul izolat de șobolan perfuzat a arătat că ambii alcooli sunt oxidați în conformitate cu cinetica de ordinul zero peste o anumită concentrație și ac-
conform cineticii de prim ordin sub această concentrație (Auty și Branch, 1976). Concentrația butanolului în perfuzat pentru tranziția de la zero la cinetica de ordinul întâi a fost de aproximativ 0,8 mM (6 mg/dL). Într-un experiment pentru a evalua capacitatea diferiților butanoli inhalați de a induce citocromul P-450 în rinichi, plămâni și ficatul șobolanilor expuși la 1-butanol la 500 ppm (6 h/zi timp de 5 zile) sau 2000 ppm (6 ore)/d, 3 d), singura creștere semnificativă statistic după expunere a fost în ficat după expunerile de 2000 ppm (Aarstad și colab., 1985). Rumyantsev și colab. (1975) au raportat o îndepărtare bifazică a n- [14 C] butanolului din ficat și rinichi de șobolani cărora li s-a administrat o doză orală de concentrație nespecificată; cu toate acestea, datele specifice și timpul de înjumătățire nu au fost furnizate în lucrare.
REZUMATUL TOXICITĂȚII
Expuneri acute și pe termen scurt
Efectele pe termen scurt ale expunerii aeriene la 1-butanol includ iritarea suprafețelor mucoasei, depresia SNC și, în cele din urmă, moartea dacă sunt implicate concentrații extrem de mari. Administrarea de doze unice pe alte căi decât inhalarea a dus la hepatotoxicitate la rozătoare.
Iritarea
S-au raportat date privind proprietățile iritante ale 1-butanolului asupra lucrătorilor industriali, subiecților testați la om și rozătoare. Datele nu creează o impresie consecventă a pragurilor de iritație nici la om, nici la rozătoare.
Rezultatele scurte teste de inhalare umană și experiența industrială dau rezultate contradictorii la pragul de iritație. Nelson și colab. (1943) au raportat că expunerea de 3 până la 5 minute a 10 subiecți testați a dus la iritații ușoare ale nasului și gâtului la majoritatea subiecților testați expuși la 25 ppm și iritații oculare la majoritatea subiecților expuși la 50 ppm, ceea ce a fost considerat o concentrare „inacceptabilă”. Subiecții testați au indicat că ar fi necesară o concentrație sub 25 ppm
Au fost publicate mai multe studii privind iritarea senzorială la rozătoare. Kane și colab. (1980) au raportat că RD50 (concentrația care dă o depresie de 50% în rata de respirație) la șoareci a fost de 4800 ppm. De Ceaurriz și colab. (1981) au găsit un RD50 de 1270 ppm la șoareci și au sugerat că 127 ppm (10% din RD50) ar fi o concentrație incomodă, dar tolerabilă. Kristiansen și colab. (1988) au estimat un răspuns prag (RD0) de 233 ppm și un RD50 de 12.000 ppm la șoareci. Korsak și colab. (1993) au raportat un RD50 de 3000 ppm la șoareci. Aceste date nu sunt deosebit de utile în sugerarea unui prag de iritație la om.
Efectele SNC
Efectele narcotice au fost demonstrate la animale cărora li s-au administrat doze mari de lichid sau expuneri la concentrații mari la vapori de alcool. Munch (1972) a raportat că ND50 (doza care provoacă stupoare sau pierderea mișcării voluntare la jumătate din animale) pentru o singură doză orală la iepuri a fost de 11