CC BY
7
УДК 614.71
Член-корр. АМН СССР проф. Г. И. Сидоренко
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Эффективная защита населения страны от воздействия химических загрязнений атмосферного воздуха неразрывно связана с широким развитием гигиенических исследований. В последние годы эти исследования были направлены на разработку новых методов определения атмосферных загрязнений и организации контроля за чистотой воздуха населенных мест, а также изыскание новых методов изучения влияния атмосферных загрязнений на организм и здоровье населения; теоретическую и экспериментальную разработку вопросов взаимодействия организма и атмосферных загрязнений с выяснением прежде всего рефлекторного и общетоксического (резорб-тивного) действия, а также механизма развития соответствующих эффектов; разработку гигиенических основ для проведения системы государственных мероприятий по санитарной охране атмосферного воздуха, в результате чего в настоящее время утверждены нормативы для 135 веществ и 26 их комбинаций; углубленное изучение ведущих производств и транспорта как источников загрязнения атмосферного воздуха населенных мест, влияния их выбросов на окружающую среду, условия жизни и здоровье населения с разработкой соответствующих профилактических и оздоровительных мероприятий, а также новой санитарной классификации промышленных и сельскохозяйственных производств и санитарно-защитных зон.
Весь комплекс указанных исследований способствовал разработке и проведению в государственном масштабе мероприятий по газификации, теплофикации, электрификации, внедрению новой технологии и эффективных пыле- и газоочистных сооружений, применению прогрессивных методов планировки и застройки городов, а также проведению других мероприятий, направленных на борьбу с загрязнением атмосферного воздуха.
Указанные направления исследований по гигиене атмосферного воздуха остаются актуальными и на будущий период. Вместе с тем важнейшее значение приобретают исследования по прогнозированию санитарной ситуации и состояния здоровья населения в городах. Это обусловливает задачу дальнейшего развития фундаментальных теоретических исследований в области гигиены атмосферного воздуха, совершенствования методических подходов и приемов изучения влияния тех нли иных вредных химических соединений на организм человека.
В области теории гигиены атмосферного воздуха, в частности по развитию теоретических разработок В. А. Рязанова, которые далеко не во всех случаях получили дальнейшее развитие, предстоит сделать очень многое. Более того, достигнутые успехи в области гигиенического нормирования в нашей стране породили определенную успокоенность среди некоторых ученых, что не способствовало дальнейшему развитию творческой научной мысли, а в некоторых случаях препятствовало критическому освоению результатов зарубежных исследований. Это прежде всего касается теории гигиенического нормирования как научной основы проведения государственных мероприятий по охране атмосферного воздуха населенных мест нашей страны.
К числу не решенных полностью вопросов следует отнести само понятие «предельно допустимая концентрация» (ПДК) атмосферных загрязнений, так как существующее определение, безусловно, требует уточнения с учетом интегрального подхода к оценке химических загрязнений окружающей среды. Развитие понятия ПДК атмосферных загрязнений становится особенно актуальным в связи с начатой в СССР стандартизацией в области охраны окружающей среды.
Важнейшим вопросом теории гигиенического нормирования является вопрос о значении рефлекторного и резорбтивного действия атмосферных загрязнений, ибо эти понятия определяют практику гигиенического нормирования допустимого содержания последних.
Как свидетельствует эта практика, для веществ, не вызывающих рефлекторных реакций (пятиокись ванадия, марганец, ртуть, мышьяк и др.), устанавливаются только среднесуточные ПДК. Для тех же веществ, которые оказывают и рефлекторное, и резорбтивное действие, устанавливаются максимально разовые и среднесуточные ПДК- При этом отношение между указанными ПДК колеблется в пределах 1—20. Для большинства веществ (свыше 60%) значение среднесуточной ПДК установлено на уровне максимальной разовой ПДК, так как порог по рефлекторному влиянию оказался ниже порога по резорбтивному действию вещества. Отсюда следует, что значение среднесуточной ПДК многих веществ лимитировано не резорб-тивным, а рефлекторным действием, т. е. так же, как и значение разовой ПДК.
Ведущая роль рефлекторных реакций в установлении гигиенических нормативов (даже среднесуточных ПДК многих веществ), несомненно, должна быть внимательно проанализирована. Особенно это необходимо сделать, учитывая те работы, которые свидетельствуют, что сущность используемых в настоящее время методов электроэнцефалографии как критерия для ПДК не является обоснованной.
Необходимость тщательного изучения вопроса о гигиенической значимости рефлекторных реакций обусловлена также и тем, что практическая направленность исследований по нормированию атмосферных загрязнений ограничила теоретическую разработку принципа В. А. Рязанова, что «любой раздражитель — приятный, неприятный или безразличный — становится неприятным, непереносимым, а иногда и патогенным, если он приобретает навязчивый характер». Более того, основная мысль этого принципа о «навязчивости» фактора по существу была полностью отброшена. Достаточно сказать, что при изучении ольфактивного действия вещества внимание акцентируется только на поиске порога «неопределенного» запаха, когда испытуемый отмечает его присутствие, но не может определить его специфичность. Порог специфического запаха практически не определяется, что, безусловно, сужает возможность дальнейших теоретических обобщений. Остается недостаточно разработанным и вопрос количественной оценки пороговых величин. Определение порогов обонятельного ощущения и рефлекторных реакций как абсолютных величин для лиц, обладающих высокой чувствительностью, нельзя признать обоснованным, так как все биологические реакции, в том числе обонятельного и других анализаторов, относятся к реакциям весьма вариабельным. Поэтому для обеспечения правильной количественной оценки пороговых и подпороговых величин необходимо использовать методы, позволяющие оценивать их как вероятностные показатели. И, наконец, изучение этих реакций следует проводить во времени с выявлением процессов адаптации, ее выраженности и границ. Вероятно, здесь появится возможность подойти к решению вопроса о гигиенической значимости «навязчивости» воздействующего фактора и, следовательно, большей научной обоснованности устанавливаемых нормативов атмосферных загрязнений. На основе этих исследований, можно полагать, появится возможность оценки опасности вредных веществ по их рефлекторным реакциям, а отсюда и возможность классификации веществ по степени
их опасности как вероятности возникновения неблагоприятного влияния атмосферных загрязнений на население.
Отмеченное выше установление одинаковых величин для разовой и среднесуточной ПДК вредного вещества в атмосферном воздухе нельзя считать приемлемым еще и потому, что в натурных условиях максимальная разовая концентрация всегда выше средней концентрации за те же сутки. Поэтому при оценке степени загрязнения воздуха может возникать противоречие, если значения разовой и среднесуточной ПДК данного вещества одинаковы.
Концентрации, определяемые в одной и той же точке, но с различной степенью осреднения по времени отбора проб, имеют существенные различия. Так, по данным Э. В. Рыхтера (1972), максимальные концентрации, полученные при 2—3-минутной длительности отбора проб, оказываются в 2—3 раза выше максимальных концентраций, обнаруживаемых при отборе проб в течение 15—20 мин. Отношение максимальной разовой концентрации (длительность отбора пробы '/2—1 ч) к средней концентрации за те же сутки может колебаться в пределах 1,2—7,6, составляя в среднем около 3 (В. А. Рязанов, 1952).
В последнее время вопрос о соотношении между максимальными концентрациями и временем их осреднения детально изучается зарубежными специалистами. На основании натурных наблюдений и теоретических исследований (Ьагэеп, 1969, 1974) между этими величинами установлена математическая зависимость.
В связи с этим следует отметить, что еще в 1952 г. при формулировании основных принципов нормирования атмосферных загрязнений В. А. Рязанов обратил внимание на необходимость использования понятия «концентрация» с указанием степени усреднения аналитических данных: мгновенные, среднесуточные, среднемесячные и т. д. Отсюда и нормативные величины — ПДК — должны быть по степени их осреднения разными. Из сказанного следует, что роль фактора времени признавалась всегда, однако недостаточно учитывалась в гигиеническом нормировании. Между тем установленные в США первичные стандарты на качество атмосферного воздуха весьма дифференцированы по времени осреднения. Для веществ, оказывающих резко выраженное раздражающее действие (оксидантов), в качестве стандарта установлена среднечасовая концентрация (0,16 мг/м3), которая не может быть превышена более чем 1 раз в году. Для окиси углерода определены среднечасовая (40 мг/м3) и средняя за 8 ч (10 мг/м3) концентрации, для сернистого газа и взвешенных частиц — среднесуточные (соответственно 0,365 и 0,26 мг/м3) и среднегодовые (0,08 и 0,075 мг/м3) концентрации. При этом отмечается, что среднесуточные концентрации не должны быть превышены более чем 1 раз в году. Для двуокиси азота установлена только среднегодовая концентрация (0,1 мг/м3). Нельзя не отметить того, что пороговые концентрации, лежащие в основе указанных стандартов, были установлены для 3 веществ (суммы взвешенных частиц — пыли, сернистого газа и двуокиси азота) с помощью эпидемиологических методов, для окиси углерода с помощью клинических и для оксидантов с помощью токсикологических методов.
В связи с этим представляется естественным желание сравнить нормативные величины, принятые в СССР и США. Однако непосредственное сравнение возможно только по сернистому газу и сумме взвешенных частиц (пыли).
Сопоставление среднесуточных нормативов по сернистому газу свидетельствует, что принятый в США стандарт выше установленной в СССР ПДК этого вещества в 7,3 раза. Тот же норматив по пыли в США выше нашего норматива в 1,7 раза. Американский первичный стандарт на сернистый газ для годового периода в 1,6 раза превышает среднесуточную ПДК, установленную в СССР для этого вещества. Примерно такое же различие наблюдается и по двуокиси азота. Следовательно, величины среднесуточных ПДК этих веществ в СССР очень близки к среднегодовым стандартам США.
Можно считать, что отмеченное не является случайным, так как при обосновании среднесуточной ПДК атмосферных загрязнений эксперимент с животными проводится советскими специалистами в течение 3—4 мес и практически устанавливаемая среднесуточная концентрация является средней за этот период. В связи с изложенным в теории и практике гигиенического нормирования необходимо уделить самое серьезное внимание изучению фактора времени и разработке дифференцированных нормативов по степени осреднения их во времени.
Обоснованность установления таких нормативов подтверждается и материалами исследований Института общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР. Согласно полученным результатам, зависимость времени наступления определенного токсического эффекта (например, порогового) от уровня концентрации веществ в воздухе может быть представлена в виде гипербол, которые на сетке с логарифмическим масштабом могут быть апроксимированы прямыми линиями. При этом для каждого вещества характер кривых «концентрация — время» может быть неодинаков, как и для различных показателей биологического действия (М. А. Пини-гин, 1972, 1973, 1974). Дальнейшее изучение роли фактора времени, режима воздействия вещества позволит подойти к установлению дифференцированных ПДК атмосферных загрязнений с учетом степени осреднения концентраций, а можно думать и величины их дисперсий.
Наряду с учетом фактора времени при гигиеническом нормировании, например, тяжелых металлов необходимо принимать во внимание и то, что они способны накапливаться в окружающей среде, способствуя возникновению искусственных геоэндемических районов. Следовательно, при нормировании допустимого содержания этих веществ необходимо иметь в виду не только ближайшие и отдаленные последствия их воздействия через воздух, но и те последствия, которые могут возникнуть вследствие их накопления в окружающей среде в целом.
Таким образом, вопросам изучения зависимости «концентрация — время — эффект» и их теоретической интерпретации должно придаваться большое значение: с их решением тесно связаны многие вопросы практики охраны атмосферного воздуха.
Актуальны и заслуживают особого внимания вопросы количественной оценки характера комбинированного и комплексного действия химических факторов, а также их сочетанного действия с физическими и биологическими факторами.
Поскольку в последнее время этим вопросам в гигиенической литературе, в том числе и на страницах журнала «Гигиена и санитария», было уделено определенное внимание, мы ограничимся лишь некоторыми замечаниями.
Во-первых, проблема количественной оценки комбинированного и комплексного действия при всей ее практической важности является весьма сложной из-за методических трудностей, чрезвычайной громоздкости исследований и нерешенности ряда теоретических вопросов: механизма действия веществ, особенностей течения адаптационных процессов, процессов кумуляции веществ и эффектов и т. п.
Во-вторых, и это касается прежде всего комплексного действия, ввиду некоторых различий принципов и критериев токсиколого-гигиенической оценки веществ в разных средах в настоящее время комплексное действие вещества оценивается только по результатам его резорбтивного действия.
В-третьих, решающее значение для количественной оценки характера комбинированного и комплексного действия может иметь разработка методов определения биологической эквивалентности (изоэффективности) концентраций веществ в различных объектах окружающей среды.
В-четвертых, необходимо иметь в виду, что возможные пути оценки комбинированного и комплексного действия химических веществ могут быть весьма различными и поэтому они все заслуживают серьезного внимания и
особенно те, которые позволяют прогнозировать эффекты этих воздействий, исключая постановку сложных и трудоемких экспериментов.
Вопрос прогнозирования в области гигиенического нормирования вообще чрезвычайно актуален. Достаточно сказать, что в нашей стране ежегодно несколько десятков новых химических веществ внедряется в те или иные сферы народного хозяйства. Между тем темпы гигиенического нормирования в среднем составляют 6—7 ПДК в год. Резкое отставание темпов гигиенического нормирования атмосферных загрязнений от запросов практики становится особенно наглядным, если напомнить, что в современных условиях человек может подвергаться непосредственному воздействию нескольких десятков тысяч веществ, из которых изучены лишь сотни.
В настоящее время, когда накоплен экспериментальный материал по гигиеническому обоснованию ПДК атмосферных загрязнений, появилась возможность разработки расчетных и ускоренных методов прогнозирования безопасных уровней вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест. С целью прогнозирования ПДК атмосферных загрязнений на основе корреляционного и регрессионного анализов предложен ряд формул. Расчетные формулы позволяют определять ориентировочные ПДК атмосферных загрязнений по нормативам в воздухе производственных помещений, по параметрам токсичности, по порогам рефлекторных реакций, по химической структуре и физико-химическим свойствам химических соединений.
Для ускоренного нормирования атмосферных загрязнений весьма перспективны методы, основанные на краткосрочных экспериментальных исследованиях, так как они вносят порой существенную поправку к расчетным и позволяют уточнять расчетные формулы.
Для установления среднесуточных ПДК атмосферных загрязнений разработана методика, позволяющая на основе кратковременного изучения зависимости «концентрация — время» прогнозировать уровень пороговой концентрации в отдаленные сроки и соответственно этому значения ПДК. Необходимо подчеркнуть, что эта методика явилась следствием детального изучения указанной зависимости в условиях эксперимента с животными, обоснования классификации опасности веществ по параметрам кривой «концентрация — время» и выбора коэффициентов запаса при установлении среднесуточной ПДК в зависимости от класса опасности вещества.
Классификация опасности атмосферных загрязнений оказалась полезной и для обоснования метода количественной оценки степени фактического загрязнения атмосферного воздуха по специальным номограммам.
Это свидетельствует о необходимости дальнейшего научного поиска с целью углубления критериев, параметров опасности атмосферных загрязнений и их учета при гигиеническом нормировании, что не проводилось до настоящего времени.
Здесь нас ожидает большая и напряженная работа, но она, безусловно, будет способствовать повышению эффективности мероприятий по санитарной охране атмосферного воздуха.
Для надежной оценки опасности атмосферных загрязнений важным является изучение чувствительности индивидуумов к воздействию химических соединений в Зависимости от возрастных и половых особенностей, а также от наличия у людей тех или иных хронических заболеваний. Углубленного изучения заслуживает вопрос о биологической значимости изменений в организме, возникающих при действии атмосферных загрязнений, и отношении их к здоровью населения.
К числу насущных задач гигиены относится проблема изучения и предупреждения возможных отдаленных неблагоприятных последствий влияния атмосферных загрязнений на человека.
В области общей и коммунальной гигиены изучению химических веществ, оказывающих бластомогенное, мутагенное, гонадотоксическое, эм-бриотоксическое'действие, уделяется еще недостаточное внимание, что обусловлено сложностью и трудностью проведения экспериментальных работ,
а главное, отсутствием единых подходов и методов, позволяющих выявить эффекты отдаленного действия.
Однако на данном этапе уже возникла необходимость ограничения в окружающей среде содержания химических соединений с указанным характером действия до практически безопасных уровней.
После многочисленных исследований и дискуссий установлена ПДК бенз(а)пирена в атмосферном воздухе и воздухе рабочих помещений. Главной задачей на ближайшую пятилетку и на будущий период является разработка единых принципов и методов гигиенического нормирования веществ, обладающих отдаленным действием.
Для решения этого вопроса необходимо в ближайшие 2—3 года сосредоточить внимание на дальнейшем расширении и углублении работ, посвященных изучению влияния атмосферных загрязнений на репродуктивную функцию организма, бластомогенез и т. д., с учетом их количественной зависимости, выявлением роли атмосферных загрязнений в формировании и распространении специфических заболеваний органов дыхания, аллергических заболеваний и т. д.
Наряду с изучением специфически действующих факторов на организм в плане отдаленных последствий необходимо изучать и выяснять агенты, которые способствуют более выраженному их действию, т. е. выявлять токсические вещества, которые сами по себе не вызывают отдаленных эффектов, но могут отягощать и ускорять проявление последних. Примером этому могут служить материалы, полученные в Институте общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, по изучению активирующих свойств некоторых атмосферных загрязнений в бластомогенезе легких.
Все возрастающее количество химических веществ, воздействующих на человека из окружающей среды, требует от токсикологов и гигиенистов сконцентрировать внимание на быстрейшем решении вопросов по ускоренной экспертизе веществ с отдаленными эффектами действия.
Одним из путей решения данного вопроса, по нашему мнению, является разработка экспрессных методов прогноза отдаленных эффектов. Постановка такого вопроса требует тщательного обсуждения, так как имеются различные мнения относительно применения прогностических методов для веществ с указанным характером действия. Использование различных скрининг-тестов, таких, как выявление мутаций у бактерий и грибов, культуры тканей и др., может быть также одним из путей, ускоряющих экспертизу веществ. В гигиенических исследованиях в СССР эти тесты не нашли еще должного применения. В то же время в США при испытании веществ на канцерогенность и мутагенность широко применяются указанные выше и другие скрининг-тесты, позволяющие выявлять подозрительные вещества и обосновывать необходимость проведения экспериментов на животных. Для успешного решения главным образом методических вопросов по изучению отдаленных эффектов действия следует осуществить широкую кооперацию с генетиками, онкологами-экспериментаторами и другими специалистами.
В настоящее время, когда природоохранительные мероприятия стали неотъемлемой частью народнохозяйственных планов нашей страны, необходимо установить количественную зависимость между степенью загрязнений атмосферного воздуха и уровнем здоровья населения. С этой целью одновременно с использованием различных физиологических, биохимических и других показателей состояния здоровья населения (особенно детского) необходимо широкое проведение эпидемиологических исследований с применением современных методов многофакторного анализа, так как именно они позволяют осуществлять проверку обоснованности гигиенических нормативов, оценку эффективности проводимых оздоровительных и профилактических мероприятий, а также прогнозировать уровни здоровья населения в зависимости от степени загрязнения окружающей среды и меняющейся санитарной ситуации.
Развитие фундаментальных теоретических исследований в области гигиены атмосферного воздуха позволит еще более повысить надежность рекомендаций и нормативов, разрабатываемых гигиенистами, являющихся основой для проведения государственных оздоровительных мероприятий. Важнейшую роль в планировании и координации исследований по гигиене атмосферного воздуха в стране должна сыграть реорганизованная секция Всесоюзной проблемной комиссии «Научные основы гигиены населенных мест».
Поступила 25/VI 1975 г.
УДК в13.32:М6.175
Канд. мед. наук А. В. Иванов, И. И. Петухов, Н. Ш. Шамсутдинов
О БИОЛОГИЧЕСКОМ ДЕЙСТВИИ НИТРАТОВ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Кафедра коммунальной гигиены и кафедра патологической анатомии Казанского медицинского института
С целью выяснения содержания нитратов в воде водоисточников Татарской АССР нами в течение ряда лет было исследовано более 600 различных источников. Количественное определение нитратов проводили дисульфо-феноловой кислотой с последующим колориметрированием на ФЭК-М (М. Т. Голубева и Л. А. Штуковская, 1959).
В результате исследований установлено, что наибольшее количество нитратов содержится в колодезной воде. Так, в воде из 600 исследованных колодцев в 331 содержание нитратов было более 40 мг/л, а в воде остальных колодцев — менее 40 мг/л. Вода из 41 скважины содержала нитратов менее 40 мг/л и лишь в 3 случаях — до 40 мг/л. В воде открытых водоемов и родников во всех случаях уровень нитратов был менее 40 мг/л. Таким образом, в воде более 50% обследованных колодцев концентрация нитратов превышала гигиенические нормативы. Поэтому определенный интерес представляло изучение влияния малых концентраций нитратов на организм теплокровных животных. С этой целью было проведено экспериментальное исследование на 3 группах крыс. В каждой группе было 6—8 крыс. 1-я группа крыс была контрольной и получала обычную водопроводную воду,
2-я — воду с содержанием нитратов 40 мг/л и 3-й давали воду, содержащую 105 мг/л нитратов, что в 2'/2 раза превышает гигиеническую норму. Такой выбор доз для эксперимента объясняется тем, что в большинстве случаев содержание нитратов в колодезной воде было на уровне 100 мг/л. До начала эксперимента у всех групп животных были сняты прижизненные фоновые показатели, и фоновый уровень метгемоглобина у всех крыс был & пределах 1—1,5%.
В наших экспериментах условнорефлекторную деятельность белых крыс изучали с использованием двигательно-пищевой методики в камере системы Л. И. Котляревского (1951) с автоматической регистрацией показателей (Н. И. Лосев и В. Е. Миклашевский, 1962).
В ходе всего опыта, начиная с середины 1-го месяца, концентрация метгемоглобина у крыс 2-й группы составляла 1,5—2,5% и не отличалась-от таковой в контрольной группе, а у крыс 3-й группы — 8—10% и лишь-на 15-й день восстановительного периода она снизилась до 4—5%. Динамика изменения веса животных 2-й и 3-й групп не отличалась от такового в контрольной группе. Содержание гемоглобина, эритроцитов у крыс всех групп в. ходе эксперимента было на уровне фоновых показателей, однако у крыс
3-й группы, начиная с 3-го месяца опыта, наблюдались тенденция к увеличению гемоглобина и уменьшение эритроцитов, что, вероятно, объясняется увеличением размеров эритроцитов. Подобное явление происходит в крови,, очевидно, в результате развития метгемоглобинемии и нарушения вследствие этого тканевого дыхания. Однако на 6-м месяце опыта у крыс З-йг.
