medecolМедицина и экологияMedicine and ecology2305-60452305-6053Карагандинский медицинский университет10.59598/ME-2305-6053-2025-114-1-142-152medecol-930Research ArticleТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНАTHEORETICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINEХимический состав и токсикологические свойства бурового раствораChemical composition and toxicological properties of drilling mudБайтеновК. К.BaitenovK. K.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzЖургеноваА. А.ZhurgenovaA. A.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzКулбаеваА. Б.KulbayevaA. B.

Айнур Бейiмбетқызы Кулбаева – кафедра профилактической медицины

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

Ainur Kulbayeva – Department of Preventive Medicine

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

anon_88@mail.ruБермагамбетоваС. К.BermagambetovaS. K.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzШаяхметоваК. Н.ShayakhmetovaK. N.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzСакебаеваЛ. Д.SakebayevaL. D.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzКарашоваГ. И.KarashovaG. I.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzРабаеваФ. А.RabayevaF. A.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzМамырбаевА. А.MamyrbaevA. A.

030019, г. Актобе, ул. Маресьева 68

030019, Aktobe city, Maresyeva st., 68

info@zkmu.kzНАО «Западно-Казахстанский медицинский университет имени Марата Оспанова»КазахстанWest Kazakhstan Medical University named after Marat Ospanov NC JSCKazakhstan20251605202501142152Copyright © Байтенов К.К., Жургенова А.А., Кулбаева А.Б., Бермагамбетова С.К., Шаяхметова К.Н., Сакебаева Л.Д., Карашова Г.И., Рабаева Ф.А., Мамырбаев А.А., 20252025Байтенов К.К., Жургенова А.А., Кулбаева А.Б., Бермагамбетова С.К., Шаяхметова К.Н., Сакебаева Л.Д., Карашова Г.И., Рабаева Ф.А., Мамырбаев А.А.Baitenov K.K., Zhurgenova A.A., Kulbayeva A.B., Bermagambetova S.K., Shayakhmetova K.N., Sakebayeva L.D., Karashova G.I., Rabayeva F.A., Mamyrbaev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://medecol.qmu.kz/jour/article/view/930Цель

Цель. Исследование химического состава бурового раствора и его токсичности на основе оценки среднесмертельных доз.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование химического состава бурового раствора и бурового шлама на металлы и неорганические оксиды проведено методом атомно-абсорбционной спектроскопии (AgilentAA240FS), а также с использованием атомно-эмиссионной спектроскопии. В эксперименте на половозрелых крысах-самцах установлена среднесмертельная доза бурового раствора при внутрибрюшинном однократном введении.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Результаты собственных исследований указывают на то обстоятельство, что буровой раствор и буровой шлам отличаются многообразностью химического состава, обусловленного наличием в них тяжелых металлов и неорганических оксидов. В буровом растворе найдены Pb и As, в буровом шламеAs, Ba, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn; P2O5, SiO2, CaO, Na2O, K2O. В остром опыте, в условиях однократного внутрибрюшинного введения бурового раствора, установлены летальные дозы (ЛД16, ЛД50, ЛД84, ЛД100), а также показатели выживаемости. Выявленные дозозависимые эффекты токсического действия бурового раствора, определяемые среднесмертельной дозой и соответствующей выживаемостью, свидетельствуют о потенциальной опасности бурового раствора и бурового шлама.

Выводы

Выводы. Буровой раствор и буровой шлам обладают определенной токсичностью и опасностью, которая во многом зависит от их химического состава, обусловленного наличием тяжелых металлов и неорганических оксидов. Установленные летальные дозы и показатели выживаемости свидетельствуют об умеренной токсичности бурового раствора.

Aim

Aim. Investigation of the chemical composition of drilling fluid and its toxicity based on the assessment of average lethal doses.

Materials and methods

Materials and methods. The chemical composition of drilling fluid and drilling mud for metals and inorganic oxides was studied by atomic absorption spectroscopy (AgilentAA240FS), as well as using atomic emission spectroscopy. In an experiment on mature male rats, the average lethal dose of drilling fluid was established with intraperitoneal single injection.

Results and discussion

Results and discussion. The results of our own research presented in this paper indicate that drilling fluid and drilling mud have a diverse chemical composition due to the presence of heavy metals and inorganic oxides in them. Pb and As are found in the drilling fluid, and As, Ba, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn; P2O5, SiO2, CaO, Na2O, and K2O in the drilling mud. In acute experience, under conditions of a single intraperitoneal injection of drilling fluid, lethal doses (LD16, LD50, LD84, LD100), as well as survival rates, were established. The dose-dependent effects of the toxic effect of drilling fluid, determined by the average lethal dose and the corresponding survival rate, indicate the potential danger of drilling fluid and drilling mud.

Conclusions

Conclusions. Drilling fluid and drilling mud have a certain toxicity and danger, which largely depends on their chemical composition due to the presence of heavy metals and inorganic oxides. The established lethal doses and survival rates indicate moderate toxicity of drilling fluid.

буровой растворбуровой шламхимический составтяжелые металлысреднесмертельная дозаэкспериментdrilling fluidchemical compositionheavy metalsaverage lethal doseexperimentReferencesAsadimehr Sh. Investigating the Use of Drilling Mud and the Reasons for its Use. EJCMPR. 2024; 3 (2): 543- 551. https://doi.org/EJCMPR/20241131Asadimehr Sh. Investigating the Use of Drilling Mud and the Reasons for its Use. EJCMPR. 2024; 3 (2): 543- 551. https://doi.org/EJCMPR/20241131Ibrahim Z. Z., Hamidi H., Afzal W.,Huseyin M. Investigating the effects of nano-Fe-O- and MWCNTs on the filtration and rheological properties of water-based muds at elevated temperature and pressure. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024; 701 (20): 134912. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.134912Ibrahim Z. Z., Hamidi H., Afzal W.,Huseyin M. Investigating the effects of nano-Fe-O- and MWCNTs on the filtration and rheological properties of water-based muds at elevated temperature and pressure. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024; 701 (20): 134912. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.134912Девилль Ж. П. Буровые растворы. Химия жидкостей, бурение и закачивание скважин. Амстердам; 2022: 115-185.Devill' Zh. P. Burovye rastvory. Himija zhidkostej, burenie i zakachivanie skvazhin. Amsterdam; 2022: 115- 185.Murtaza M., Tariq Z., Kamal M.S. et al. Improving Water-Based Drilling Mud Performance Using Biopolymer Gum: Integrating Experimental and Machine Learning Techniques. Molecules. 2024; 29: 2512. https://doi.org/10.3390/molecules29112512Murtaza M., Tariq Z., Kamal M.S. et al. Improving Water-Based Drilling Mud Performance Using Biopolymer Gum: Integrating Experimental and Machine Learning Techniques. Molecules. 2024; 29: 2512. https://doi.org/10.3390/molecules29112512Pan Y., Cui X., Wang H. Research Progress of Intelligent Polymer Plugging Materials. Molecules. 2023; 28: 2975. https://doi.org/10.3390/molecules28072975Pan Y., Cui X., Wang H. Research Progress of Intelligent Polymer Plugging Materials. Molecules. 2023; 28: 2975. https://doi.org/10.3390/molecules28072975Ali K.A.O., Hasan Sh.M., Muhsin J.J. Artificial Intelligent for Real-Time Prediction of Rheological Drilling Mud Properties. Iraqi Geological Journal. 2024; 57 (1E): 147- 161. https://doi.org/10.46717/igj.57.1E.10ms-2024-5-21Ali K.A.O., Hasan Sh.M., Muhsin J.J. Artificial Intelligent for Real-Time Prediction of Rheological Drilling Mud Properties. Iraqi Geological Journal. 2024; 57 (1E): 147-161. https://doi.org/10.46717/igj.57.1E.10ms-2024-5-21Awaka-Ama J.J., Udo G.J., Nyong A.E. Heavy Metals, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Total Petroleum Hydrocarbons and Total Hydrocarbons Contents in Drilling Mud Effluents From Eastern Obolo Oilfield In The Niger Delta Region Of Nigeria. J. Appl. Sci. Environ. Manage. 2024; 28 (9): 2849-2854. https://doi.org/10.4314/jasem.v28i9.30Awaka-Ama J.J., Udo G.J., Nyong A.E. Heavy Metals, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Total Petroleum Hydrocarbons and Total Hydrocarbons Contents in Drilling Mud Effluents From Eastern Obolo Oilfield In The Niger Delta Region Of Nigeria. J. Appl. Sci. Environ. Manage. 2024; 28 (9): 2849-2854. https://doi.org/10.4314/jasem.v28i9.30Ndubuisi E.C., Eguzoro C.Ch. Environmental and living organisms’ disaster caused by discharge of drilling fluid waste. World Journal of Advanced Research and Reviews. 2024; 22 (01): 393-400. https://doi.org/10.30574/wjarr.2024.22.1.1082Ndubuisi E.C., Eguzoro C.Ch. Environmental and living organisms’ disaster caused by discharge of drilling fluid waste. World Journal of Advanced Research and Reviews. 2024; 22 (01): 393-400. https://doi.org/10.30574/wjarr.2024.22.1.1082Саксонов М.Н., Балаян А.Э., Бархатова О.А. Токсикологическая оценка компонентов буровых растворов методами биотестирования. Вестник Бурятского государственного университета. 2008; 4: 80-84.Saksonov M.N., Balajan A.Je., Barhatova O.A. Toksikologicheskaja ocenka komponentov burovyh rastvorov metodami biotestirovanija. Vestnik Burjatskogo gosudarstvennogo universiteta. 2008; 4: 80-84.Прокопенко П.А., Тенищева В.Е. Определение токсичностии класса опасности буровых растворов и отходов бурения экспериментальным методом. Материалы XI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука – Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ; 2007: 278-280.Prokopenko P.A., Tenishheva V.E. Opredelenie toksichnostii klassa opasnosti burovyh rastvorov i othodov burenija jeksperimental'nym metodom. Materialy XI regional'noj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Vuzovskaja nauka – Severo-Kavkazskomu regionu». Stavropol': SevKavGTU; 2007: 278-280.Никитин О.В., Насырова Э.И., Кузьмин Р.С., Миннегулова Л.М., Латыпова В.З., Ашихмина Т.Я. Влияние частиц микропластика полистирола на морфологические и функциональные показатели Daphnia magna. Теоретическая и прикладная экология. 2022; 4: 96-203. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-4-196-203Nikitin O.V., Nasyrova Je.I., Kuz'min R.S., Minnegulova L.M., Latypova V.Z., Ashihmina T.Ja. Vlijanie chastic mikroplastika polistirola na morfologicheskie i funkcional'nye pokazateli Daphnia magna. Teoreticheskaja i prikladnaja jekologija. 2022; 4: 96-203. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-4-196-203Шкаева И.Е., Солнцева С.А., Никулина О.С., Николаев А.И., Дулов С.А., Земляной А.В. Токсичность и опасность фталатов. Токсикологический вестник. 2019; 6 (159): 3-9.Shkaeva I.E., Solnceva S.A., Nikulina O.S., Nikolaev A.I., Dulov S.A., Zemljanoj A.V. Toksichnost' i opasnost' ftalatov. Toksikologicheskij vestnik. 2019; 6 (159): 3-9.Mfoniso A., Anthonet N.E., Cecilia N.O., Orish E.O. Environmental and public health effects of spent drilling fluid: An updated systematic review. Journal of Hazardous Materials Advances. 2022; 7: 100120. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100120Mfoniso A., Anthonet N.E., Cecilia N.O., Orish E.O. Environmental and public health effects of spent drilling fluid: An updated systematic review. Journal of Hazardous Materials Advances. 2022; 7: 100120. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100120Finney D.J. Probit analysis. Cambridge: University Press; 1980: 333.Finney D.J. Probit analysis. Cambridge: University Press; 1980: 333.Прозоровский В.Б. Статистическая обработка результатов фармакологических исследований. Психофармакология и биологическая наркология. 2007; 7 (3-4): 2090-2120.Prozorovskij V.B. Statisticheskaja obrabotka rezul'tatov farmakologicheskih issledovanij. Psihofarmakologija i biologicheskaja narkologija. 2007; 7 (3-4): 2090-2120.Nwadinigwe C.A., Udo G.J., Nwadinigwe A.O. Investigations of Heavy Metals Concentrations in Leaves of Telfairiaoccidentalis (Fluted Pumpkin) within Farmland in Ibeno Coastal Area, Niger Delta, Nigeria. Pol. J. Environ. Stud. 2015; 24 (4): 1733-1742.Nwadinigwe C.A., Udo G.J., Nwadinigwe A.O. Investigations of Heavy Metals Concentrations in Leaves of Telfairiaoccidentalis (Fluted Pumpkin) within Farmland in Ibeno Coastal Area, Niger Delta, Nigeria. Pol. J. Environ. Stud. 2015; 24 (4): 1733-1742.Nyong A., Nsi E., Awaka-Ama J., Udo G. Comparative Evaluation of the Photodegradation of Stearic Acid by TiO2 - Modified Cement Under UV Irradiation Through Water Contact Angle and Absorbance Studies. Adv. Mater. 2020; 9 (1): 1-7. https://doi.org/10.11648/j.am.20200901.11Nyong A., Nsi E., Awaka-Ama J., Udo G. Comparative Evaluation of the Photodegradation of Stearic Acid by TiO2 - Modified Cement Under UV Irradiation Through Water Contact Angle and Absorbance Studies. Adv. Mater. 2020; 9 (1): 1-7. https://doi.org/10.11648/j.am.20200901.11Udo G.J., Nwadinigwe C., Nwadinigwe A., Awakaama J.J. Correlation between Extractable Heavy Metals (Ni, V, Cd, and Pb) in Soil and ColocasiaSpp (Cocoyam corm) from Farm Lands in Ibeno Coastal Area, Niger Delta, Nigeria. J. Sci. Eng. Res. 2017; 4 (8): 54-61.Udo G.J., Nwadinigwe C., Nwadinigwe A., Awakaama J.J. Correlation between Extractable Heavy Metals (Ni, V, Cd, and Pb) in Soil and ColocasiaSpp (Cocoyam corm) from Farm Lands in Ibeno Coastal Area, Niger Delta, Nigeria. J. Sci. Eng. Res. 2017; 4 (8): 54-61.Monisha J., Tenzin T., Naresh A., Blessy B.M., Krishnamurthy N.B. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip. Toxicol. 2014; 7 (2): 60- 72. https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009Monisha J., Tenzin T., Naresh A., Blessy B.M., Krishnamurthy N.B. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip. Toxicol. 2014; 7 (2): 60-72. https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009Brilliance O. A., Anthonet N. E., Zelinjo N. I., Orish E.O. Heavy Metal Mixture Exposure and Effects in Developing Nations: An Update. Toxics. 2018; 6 (4): 65. https://doi.org/10.3390/toxics6040065Brilliance O. A., Anthonet N. E., Zelinjo N. I., Orish E.O. Heavy Metal Mixture Exposure and Effects in Developing Nations: An Update. Toxics. 2018; 6 (4): 65. https://doi.org/10.3390/toxics6040065Chisom E., Anthonet N.E., Kenneth M.E., Orish E.O. Metal oxide nanoparticles in oil drilling: Aquatic toxicological concerns. Journal of Hazardous Materials Advances. 2022; 7: 100116. https://doi.org/10.1016/j.hazardv.2022.100116Chisom E., Anthonet N.E., Kenneth M.E., Orish E.O. Metal oxide nanoparticles in oil drilling: Aquatic toxicological concerns. Journal of Hazardous Materials Advances. 2022; 7: 100116. https://doi.org/10.1016/j.hazardv.2022.100116Deming X., Xu H. Particular pollutants, human health risk and ecological risk of oil-based drilling fluid: a case study of Fuling shale gas field. Environmental Geochemistry and Health. 2023; 45: 981-995. https://doi.org/10.1007/s10653-022-01259-zDeming X., Xu H. Particular pollutants, human health risk and ecological risk of oil-based drilling fluid: a case study of Fuling shale gas field. Environmental Geochemistry and Health. 2023; 45: 981-995. https://doi.org/10.1007/s10653-022-01259-zMcLoone P., Dyussupov O., Nurtlessov Zh., Kenessariyev U., Kenessary D. The effect of exposure to crude oil on the immune system. Health implications for people living near oil exploration activities. International Journal of Environmental Health Research. 2021; 31 (7): 762-787.McLoone P., Dyussupov O., Nurtlessov Zh., Kenessariyev U., Kenessary D. The effect of exposure to crude oil on the immune system. Health implications for people living near oil exploration activities. International Journal of Environmental Health Research. 2021; 31 (7): 762-787.Семенов В.В. Экологическая идентификация источников загрязнения нефтяными углеводородами. М.: Недра; 2005: 57-61.Semenov V.V. Jekologicheskaja identifikacija istochnikov zagrjaznenija neftjanymi uglevodorodami. M.: Nedra; 2005: 57-61.Климова А.А., Язиков Е.Г., Шайхиев И.Р. Минералого-геохимическая специфика буровых шламов нефтяных месторождений на примере объектов Томской области. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020; 331 (2): 102-114.Klimova A.A., Jazikov E.G., Shajhiev I.R. Mineralogo-geohimicheskaja specifika burovyh shlamov neftjanyh mestorozhdenij na primere ob'ektov Tomskoj oblasti. Izvestija Tomskogo politehnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. 2020; 331 (2): 102- 114.Скипин Л.Н., Скипин Д.Л., Петухова В.С., Кустышева И.Н. Эффективность влияния коагулянтов на физико-химические свойства буровых шламов. Вестник Кемеровского государственного университета. 2015; 4-3 (64): 88-92.Skipin L.N., Skipin D.L., Petuhova V.S., Kustysheva I.N. Jeffektivnost' vlijanija koaguljantov na fiziko-himicheskie svojstva burovyh shlamov. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2015; 4-3 (64): 88-92.Mikos-Szymańska M., Rusek P., Borowik K., Rolewicz M., Bogusz P. Characterization of drilling waste from shale gas exploration in Centraland Eastern Poland. Environmental Science and Pollution Research. 2018; 25 (36): 35990-36001.Mikos-Szymańska M., Rusek P., Borowik K., Rolewicz M., Bogusz P. Characterization of drilling waste from shale gas exploration in Centraland Eastern Poland. Environmental Science and Pollution Research. 2018; 25 (36): 35990-36001.Kujawska J., Cel W. Mobility of metals from drill cuttings. International Journal of Waste Resources. 2017; 7: 1-3.Kujawska J., Cel W. Mobility of metals from drill cuttings. International Journal of Waste Resources. 2017; 7: 1-3.Исхакова Д.Р., Алакаева Р.А., Габдулвалеева Э.Ф., Шайхлисламова Э.Э. Нефть и здоровье. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию башкирской нефти. Уфа; 2007: 271-273.Ishakova D.R., Alakaeva R.A., Gabdulvaleeva Je.F., Shajhlislamova Je.Je. Neft' i zdorov'e. Sbornik nauchnyh trudov Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 75-letiju bashkirskoj nefti. Ufa; 2007: 271-273.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.