医院污水消毒剂溴氯海因泡腾片亚急性经口毒性研究

基金项目： 湖南省科技计划项目（编号：2012ZK3067 ） 
王 娟 夏声贤：湖南省妇幼保健院 湖南长沙 410008 
马 征：湖南省疾病预防控制中心 湖南长沙 410005 

医院污水消毒剂溴氯海因泡腾片亚急性经口毒性研究

王 娟 马 征 夏声贤
SUBACUTE ORAL TOXICITY STUDIES OF BCDMH EFFERVESCENT TABLETS FOR HOSPITAL SEWAGE 
WANG Juan, MA Zheng, XIA Shengxian 

---

  【摘 要】 目的  研究医院污水消毒剂溴氯海因泡腾片的亚急性毒性，了解其应用的安全性。方法  采用动物试验和生化检验方法进行亚急性毒性评价。结果  各试验组动物在染毒期内无死亡。试验末，动物尿常规和血液学检测项目均在本检测单位正常值范围内，与对照组比较差异无统计学意义（p＞005）。生化检测发现高剂量组动物血清中的谷丙转氨酶（ALT）水平显著升高，此外雄性大鼠血清中的肌酐（CR）含量也显著升高，与对照组比较差异均有统计学意义（p＜005）。病理组织学检查提示高剂量组动物肝脏出现轻度脂肪变性和点状坏死。结论 在剂量水平雄性84 mg/kg，雌性98 mg/kg未观察到溴氯海因泡腾片对SD大鼠的有害作用。 
  【关键词】  医院污水 溴氯海因 亚急性经口毒性 大鼠 

  【Abstract】 Objective  To study subacute oral toxicity of a disinfectant for hospital sewage which contained 1-bromo-3-chloro-5, 5-dimethylhydantoin (BCDMH) in order to know about its toxicological safety. Methods  Animal test and biochemical examination methods were adopted to evaluate its subacute toxicity. Results  During the subacute toxicity test, none of the rats died. At the end of the experiment, urine routine and hematological examination were in the normal ranges. There were no difference compared with the control(p＞0.05). But serum alanine aminotransferase in both sexes as well as creatinine in male SD rats of the high dose group were increased obviously compared with the control(p<0.05). Mild steatosis and spotty necrosis of liver cells were found in the high dose group during the pathological examination. Conclusion The BCDMH effervescent tablets' no-observed-adverse-effect-level (NOAEL) is 84 mg·kg-1 for male SD rats, and 98 mg·kg-1 for female SD rats. 
     【Key words】  Hospital sewage, BCDMH, Subacute oral toxicity, Rat 
     【Author′s address】 Hunan Provincial Maternal and Child Health Hospital, Changsha city, Hunan Province, 410008, PRC
  doi:10.3969/j.issn.1671-332X.2015.04.003 

  医疗污水需达标排放，其中最重要的一个工艺就是消毒剂的投放接触。常用的消毒剂有氯气、次氯酸钠和二氧化氯等。它们各有优缺点，不论采取何种消毒剂，决定处理效果的主要因素是消毒剂的投放量和接触反应时间［1］。随着现代医院业务量的剧增，医疗污水的排放日渐增多，一种安全高效的消毒剂迫在眉睫。1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙内酰脲，俗称溴氯海因（1-Bromo-3-Chloro-5，5-Dimethylhydantoin，BCDMH），分子式C5H6BrClN2O2，白色粉末，微溶于水，CAS：16079-88-2。BCDMH是近年来国际上普遍采用的缓慢释放型杀毒剂，投放到水中能缓慢释放出次溴酸和次氯酸，特别适于水体和公共环境的大面积消毒［2］。从2012年开始，我院在医疗污水处理过程中陆续采用投放溴氯海因泡腾片处理污水，其消毒效果得到了相关部门的认可，工作人员也反映与传统次氯酸钠相比，余氯含量和气味都减少了很多。但该消毒剂使用过程中需要工作人员定期接触投放，具有一定职业风险。有资料显示BCDMH是有刺激性的，能对皮肤、眼睛和呼吸系统造成伤害［3-4］。美国USEPA（国家环境保护局）认为溴氯海因对人类无致癌作用。毒理学研究也证实了其开发的消毒产品相对安全［5］，但其毒性研究数据主要来源于降解产物，且研究对象多为水生物［6-8］。为明确多次接触可能的蓄积毒作用及靶器官，我们对溴氯海因泡腾片进行了大鼠亚急性经口毒性试验研究，为其安全应用提供科学依据。
     1 材料与方法
1.1 材料
     溴氯海因泡腾片（色谱分析溴氯海因含量为75.3%，有效卤素含量为44.2%）为白色片剂，粉碎后备用。Sprague-Dawley（SD） 大鼠由湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供，生产许可证号为SCXK（湘）2009-0004，实验动物使用许可证号为SYXK（湘）2010-0011。主要仪器：CD3700全自动血球计数仪、AU400全自动生化分析仪、BS323S电子天平（分辨率为0001 g）、Finesse325旋转石蜡切片机、BX41系统显微镜、H-100尿液分析仪等。主要试剂：总蛋白（Total protein，TP）、白蛋白（Albumin，ALB）、谷丙转氨酶（Alanine aminotransferase，ALT）、谷草转氨酶（Aspartate aminotransferase，AST）、尿素氮（Urea nitrogen，BUN）、胆固醇（Cholesterol，CHOL）、甘油三酯（Triglycerides，TG）；肌酐（Creatinine，CR）；五分类血球仪溶血素、清洗液、稀释液、壳液。
1.2 试验方法
     取6～8周龄的SD大鼠48只，随机分为4组，每组12只，雌雄各半。参考本室大鼠急性经口毒性结果（♂为1260 mg/kg·d，♀为1470 mg/kg·d。以1/5 LD50为最高剂量，向下等比设置中、低剂量），设低、中、高剂量雄鼠为252、84、28 mg/kg·d，雌鼠为294、98、33 mg/kg·d。给大鼠按10 ml/kg·d体积灌胃给予受试物，对照组给予等体积蒸馏水，新鲜配置，每日1次，连续28 d。实验期间所有动物单笼喂饲基础饲料，自由饮水，每天观察动物的活动和生长情况，每周加食2～3次，每周称重并根据体重实时调整灌胃量。第27天，动物按设计给予相应受试物后放入代谢笼中收集尿液，计24 h量，并进行尿常规检查。实验末，禁食16 h，动物舌下采血进行血液学和生化指标测定。采血后颈椎脱臼处死动物作大体解剖观察，称肝、肾、脾、心、肺、脑、睾丸/卵巢、附睾的重量计算脏器系数，主要脏器作病理切片检查。
1.3 统计学处理
     采用SPSS 18.0软件统计分析。数据以均数±标准差（±s）表示，组间计量资料差异性比较采用单因素方差分析，方差齐者组间比较用LSD检验，方差不齐者用Tamhane's T2检验，以p<005为差异有统计学意义。对率进行2检验。
     2 结果
2.1 一般情况
     试验期间，各组动物无死亡。开始灌胃时动物对样品气味反应强烈，出现拒灌现象。高剂量组动物从实验开始到第1周末活动减少，被毛变得不光滑，从第2周开始基本恢复正常。其它动物生长发育、活动正常，无异常行为和中毒症状。由图1、图2可见，各剂量组动物各时点体重与对照组比较，差异无统计学意义（p＞005）。 

 

图1  受试物对雄性SD大鼠生长曲线的影响 

 

图2  受试物对雌性SD大鼠生长曲线的影响 
2.2 受试物对大鼠尿常规的影响
     各组动物24 h尿量无显著性差异。由表1可见，各剂量组动物尿常规指标与对照组比较，差异无统计学意义（p＞005）。 

表1 受试物对大鼠尿常规的影响（阳性数/总例数）

 

	剂量	比重	酸碱度	白细胞	尿糖	酮体	尿蛋白	亚硝酸盐	红细胞
	（mg/kg）	SG	pH	WBC	GLU	KET	PRO	NIT	RBC
♂	0	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	1月6日	0/6
	28	0/6	0/6	0/6	0/6	1月6日	0/6	1月6日	0/6
	84	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6
	252	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	1月6日	0/6	0/6
♀	0	0/6	0/6	0/6	0/6	1月6日	0/6	0/6	0/6
	33	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6
	98	0/6	0/6	0/6	0/6	0/6	1月6日	0/6	0/6
	294	0/6	0/6	0/6	0/6	1月6日	0/6	1月6日	0/6

2.3 受试物对大鼠血液学指标的影响
     由表2、表3可见，各剂量组动物的白细胞总数（WBC）及分类、红细胞总数（RBC）、红细胞压积（HCT）、血红蛋白（HGB）和血小板数（PLT）与对照组比较，差异无统计学意义（p＞005）。
2.4 受试物对大鼠生化指标的影响
     由表4可见，实验末高剂量组动物血清中的ALT水平显著升高；此外，雄性大鼠血清中的CR含量也显著升高，与对照组比较差异均有统计学意义(p ＜005)。各剂量组其它生化指标与对照组比较，差异无统计学意义(p＞005)。
2.5 受试物对大鼠脏器系数的影响 
     由表5可见，各剂量组动物的脏体比值与对照组比较，差异无统计学意义(p＞005)。 

表2 受试物对大鼠血液学指标的影响

（±s.n=6） 

	剂量 （mg·kg-1）	WBC (109·L-1)	LYM (%)	NEU (%)	MONO (%)	EOS (%)	BASO (%)
♂	0	15.94±2.58	68.82±9.23	22.60±9.06	4.87±1.59	1.25±0.31	2.46±0.21
	28	16.02±3.36	71.60±3.58	20.33±2.60	4.99±0.72	1.14±0.81	1.94±0.45
	84	15.95±4.04	68.72±8.30	23.37±9.19	4.78±1.19	1.16±0.33	1.97±0.78
	252	16.56±3.67	72.90±7.01	19.55±7.89	4.65±1.43	0.91±0.18	1.99±0.58
♀	0	12.98±4.40	70.44±4.39	22.81±5.33	4.22±2.23	0.98±0.41	1.55±0.50
	33	13.02±2.93	73.14±5.19	19.74±5.56	4.39±0.97	1.00±0.53	1.73±0.62
	98	12.43±2.80	74.36±11.09	19.26±12.06	4.01±1.07	0.70±0.29	1.67±0.56
	294	13.70±2.82	71.88±8.27	20.99±8.31	4.15±1.46	0.81±0.21	2.17±0.39

表3 受试物对大鼠血液学指标的影响

（±s.n=6） 

	剂量（mg·kg-1）	RBC(1012·L-1)	HCT（L·L-1）	HGB(g·L-1 )	PLT(109·L-1)
♂	0	7.18±0.71	0.610±0.033	133±8	660±236
	28	7.55±0.14	0.636±0.022	141±5	705±229
	84	7.50±0.72	0.627±0.049	139±10	603±226
	252	7.85±0.45	0.659±0.039	144 ±9	542±106
♀	0	7.19±0.61	0.614±0.033	133±8	645±256
	33	7.00±0.48	0.600±0.022	131±5	613±140
	98	7.45±0.45	0.624±0.039	138±9	562±137
	294	7.56±0.46	0.634±0.018	141±5	679±484

表4 受试物对大鼠生化指标的影响

（±s.n=6） 

	剂量      （mg·kg-1）	ALT      (U·L-1)	AST      (U·L-1)	TP      (g·L-1)	ALB      (g·L-1)	CHOL      (mmol·L-1)	TG      (mmol·L-1)	BUN      (mmol·L-1)	CR      (μmol·L-1 )
♂	0	58.97±7.41	153.04±19.70	70.78±7.05	34.57±3.01	1.69±0.41	0.90±0.39	6.31±1.26	45.56±3.84
	28	63.53±12.16	156.71±11.91	69.35±2.18	34.18±0.97	1.65±0.34	0.95±0.31	6.52±1.65	46.71±2.02
	84	60.98±10.61	162.10±30.10	68.86±3.43	33.73±1.49	1.70±0.50	1.04±0.21	6.06±0.87	47.61±2.73
	252	75.14±6.911)	176.03±13.99	71.17±2.79	34.60±0.98	1.61±0.32	0.94±0.48	6.29±0.83	50.15±3.441)
♀	0	43.38±7.16	147.95±15.75	68.76±2.76	33.37±2.06	1.94±0.11	1.03±0.17	6.59±1.48	57.19±5.91
	33	47.71±12.26	154.14±28.07	69.65±3.21	34.28±1.67	1.92±0.30	1.13±0.21	6.05±1.63	53.89±4.73
	98	46.62±4.77	159.19±18.44	70.94±3.23	34.90±1.71	1.93±0.30	1.03±0.05	6.17±1.61	60.33±7.33
	294	55.66±5.611)	157.20±13.76	70.51±2.71	34.65±2.59	2.06±0.45	1.04±0.10	6.27±0.87	58.09±4.84

 注：与对照组比较，1)p ＜005 

表5 受试物对大鼠脏器系数的影响

（±s.n=6）(%) 

	剂量 （mg·kg-1）	肝/体	脾/体	肾/体	肺/体	心/体	脑/体	睾丸（卵巢）/体	附睾/体
♂	0	3.651±0.538	0.496±0.199	0.806±0.152	0.814±0.057	0.434±0.043	0.644±0.039	1.158±0.116	0.337±0.056
	28	3.583±0.248	0.411±0.112	0.818±0.040	0.785±0.112	0.409±0.058	0.675±0.087	1.175±0.175	0.367±0.068
	84	3.665±0.373	0.439±0.231	0.835±0.084	0.761±0.069	0.443±0.085	0.642±0.037	1.131±0.196	0.363±0.086
	252	3.911±0.621	0.433±0.093	0.827±0.082	0.823±0.136	0.424±0.048	0.696±0.051	1.055±0.198	0.329±0.067
♀	0	3.416±0.365	0.429±0.147	0.763±0.047	0.699±0.095	0.347±0.038	0.737±0.062	0.092±0.011	—
	33	3.520±0.354	0.491±0.076	0.748±0.067	0.698±0.087	0.377±0.034	0.705±0.087	0.101±0.021	—
	98	3.495±0.438	0.429±0.149	0.800±0.067	0.757±0.154	0.359±0.046	0.699±0.073	0.110±0.026	—
	294	3.657±0.256	0.391±0.211	0.809±0.068	0.798±0.293	0.391±0.039	0.773±0.118	0.093±0.008	—

2.5 大体解剖及组织病理学检查
     大体解剖肉眼观察各剂量组与对照组大鼠，肝、脾、肾、肺、心、脑、肾上腺、睾丸、附睾、卵巢、胃肠等主要脏器的颜色、形态结构、大小等均未见明显异常。对高剂量组和对照组动物主要脏器进行病理组织切片检查，光学显微镜下可观察到：高剂量组雌雄各有1只动物肝细胞可见轻度脂肪变性和点状坏死；对照组1只雌鼠肾间质有少量炎性细胞浸润，该病变在实验动物中常有散发。除此之外，其它脏器未见有意义的病理改变。高剂量组动物肝脏病变见图3。 

 

图3 高剂量组大鼠肝细胞病理改变（HE染色） 
3 讨论
     近年来国际上杀菌消毒剂正向低毒、高效、操作方便的方向发展，溴代氯、溴氯并用型已成为主要的趋势，BCDMH是这一趋势的主导产品之一。该消毒剂与传统的相比杀毒效果显著提高，可有效杀灭各种微生物，其在水中能够通过不断释放出活性Br-和Cl-离子，形成次溴酸和次氯酸，将微生物体内的生物酶（如带有-SH基的酶）氧化从而达到杀菌的目的［2］。由于BCDMH应用日益广泛，与人群接触密切，特别是职业接触是否产生远期毒性影响尚不明了，因此我们设计亚急性经口毒性试验，研究其多次作用于机体引起的损害，初步估计其最大无作用剂量和中毒阈剂量，了解有无蓄积作用，确定作用的靶器官，并为设计慢性毒性试验提供依据。
     本次研究发现，在本实验室条件下溴氯海因泡腾片对雄性SD大鼠最大未观察到有害作用剂量为84 mg·kg，雌性为98 mg·kg。试验初期，高剂量组受试动物出现不适，活动减少，虽然随着试验进行逐渐恢复，但体重增重有下降趋势，且雄性动物睾丸的脏体比值也有下降的趋势，雄鼠肾功能指标CR出现异常。实验末的生化指标显示高剂量组动物的肝功能出现了异常，同时组织病理学观察也发现高剂量组有部分动物肝细胞出现了病变，从而佐证了高剂量受试物对动物肝脏有一定的毒作用。这一结果与包捷等［8］观察SD大鼠经口灌胃BCDMH90 d后的毒作用靶器官是基本一致的，但考虑到BCDMH纯度、辅料的理化性质和染毒时间长短等因素，本试验所得的最大无作用剂量与其还是有较大的出入。
     误食大量BCDMH是会中毒的，但在职业接触中多数都是皮肤或呼吸道接触。有研究［10］表明BCDMH消毒产品吸入毒性为实际无毒，正常使用剂量范围内是安全的。而经皮毒性的研究则是以后BCDMH毒性研究的方向。目前需要注意的是高剂量BCDMH具有腐蚀性，在使用本品时应注意戴橡胶手套避免与皮肤接触。

参考文献
［1］ 王红英. 医院污水处理工艺设计及分析［J］. 现代医院，2005，5（10）：127-129. 
［2］ 蔡荣华，张家凯，高春娟. 溴氯海因杀生剂的合成研究［J］. 盐业与化工，2008，37（6）：9-17. 
［3］ DALMAU G，MARTINEZ-ESCALA ME，GáZQUEZ V，et al. Swimming pool contact dermatitis caused by 1-bromo-3-chloro-5，5-dimethylhydantoin［J］. Contact Dermatitis，2012，66（6）：335-339.
［4］ 金满平，王 康，郭 璐. 溴氯海因的爆炸性、氧化性及腐蚀性试验观察［J］. 安全健康和环境，2011，11（5）：39-41，48.
［5］ 崔玉杰，张春长，张俊钢，等. 溴氯海因对水中微生物杀灭效果及毒性试验研究［J］. 中国卫生检验杂志，2005，15（2）：162-163，187.
［6］ Summary of Toxicology Data 1-Bromo-3-Chloro-5，5-Dimethylhydantoin(5，5-Dimethylhydantoin)［M/OL］. California Environmental Protection Agency Department of Pesticide Regulation.http://www.cdpr.ca.gov/docs/risk/toxsums/pdfs/2080.pdf.（2014-11-29）
［7］ 李海燕. 溴氯海因对鱼类的急性毒性试验及治疗效果［J］. 广州大学学报（自然科学版），2006，5（3）：26-30.
［8］ LI W，WEI J，JIN H，et al. Study of the toxicity of 1-Bromo-3-chloro-5，5-dimethylhydantoin to zebrafish［J］. Biomed Environ Sci. 2011，24（4）：383-390.
［9］ 包捷，李海艳，邹 娜，等. SD大鼠灌胃溴氯海因90天反复给药毒性试验［A］. 中国毒理学会管理毒理学专业委员会学术研讨会暨换届大会会议论文集［C］，2009，49.
［10］ 陈贵秋，庄世峰，李世康，等. 一种含氯烟雾消毒剂消毒相关性能研究［J］. 中国消毒学杂志，2011，28（1）：3-6.