АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОДХОД К КЛАССИФИКАЦИИ ОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ Текст научной статьи по специальности «Математика»

Количественное определение проводят денситомет-рическим сканированием на приборе "CAMAG" с помощью программного продукта "CATS".

Измерения осуществляют при длине волны 400 нм для пенициллина и 615 нм для гентамицина со скоростью сканирования 4 мм/с. Используют наиболее яркие и крупные пятна, которые для пенициллина характеризуются показателем Rf 0,38, а для гентамицина — 0,17.

Градуировочный график пенициллина является линейным в диапазоне концентраций от 1 до 10 мкг в пятне, а градуировочный график гентамицина — полиномиальным в диапазоне концентраций от 2 до 20 мкг в пятне.

Концентрацию антибиотиков С (в мг/м3) вычисляют по формуле:

где X — содержание определяемого вещества (в мкг) в

анализируемом объеме Ух (в см3); Уе — общий объем

элюата пробы (в см3); У0 — объем исследуемого воздуха

(в дм3), отобранный для анализа и приведенный к стандартным условиям.

Описанный выше метод тонкослойной хроматографии для определения пенициллина и гентамицина обладает следующими характеристиками:

— для пенициллина: линейной зависимостью между количеством пенициллина в пятне и площадью пика при денситометрическом сканировании в диапазоне измеряемых концентраций от 1 до 10 мкг в пятне, нижним пределом обнаружения 1 мкг в пятне, средним квадратичес-ким отклонением результатов (при условии 10-кратной повторяемости) 0,020, коэффициентом вариации 0,36%;

— для гентамицина: полиноминальной моделью зависимости количеств гентамицина в пятне от площади пика при денситометрическом сканировании в диапазоне измеряемых концентраций от 2 до 20 мкг в пятне, нижним пределом обнаружения 2 мкг в пятне, средним квадратическим отклонением результатов (при условии 10-кратной повторяемости) 0,35, коэффициентом вариации 6,19%.

Выводы. 1. Аэрозольные фильтры АФА-ФПП задерживают 99,9% частиц пенициллина и гентамицина из воздуха рабочей зоны.

2. При совместном присутствии пенициллина и гентамицина в воздухе рабочей зоны и для раздельного их определения используют метод тонкослойной хроматографии с применением хроматографической пластинки

со слоем силикагеля 60 G в качестве неподвижной фазы и нижним слоем смеси метанол—хлороформ—гидрооксид аммония—вода (30:30:30:5) в качестве подвижной фазы и последующего проявления нингидрином.

3. Метод тонкослойной хроматографии раздельного количественного определения пенициллина и гентамицина характеризуется следующими параметрами:

— для пенициллина: линейной зависимостью между количеством пенициллина в пятне и площадью пика при денситометрическом сканировании в диапазоне измеряемых концентраций от 1 до 10 мкг в пятне, нижним пределом обнаружения 1 мкг в пятне и коэффициентом вариации 0,36%;

— для гентамицина: полиноминальной моделью зависимости количества гентамицина в пятне от площади пика при денситометрическом сканировании в диапазоне измеряемых концентраций от 2 до 20 мкг в пятне, нижним пределом обнаружения 2 мкг в пятне и коэффициентом вариации 6,19%.

Литература

1. Илинов П. Тънкослойна хроматография. — София, 1988.

2. Лазарев И. К., Левина Э. Н. Вредные вещества в промышленности. — Л., 1976.

3. Луканов В. Хигиена на основни отрасли на произ-водството. — София, 1978.

4. Мазитова О. П. // Антибиотики. — 1976. — № 5. — С. 452-455.

5. Aganval S. P., Nwaiwu J. // J. Chromatogr. — 1985. — Vol. 323. - P. 429-433.

6. Kaine L. A., Wolnik K. A. // Ibid. - 1994. - Vol. 674, N 1-2. - P. 255-261.

7. Manni P. E., Upper R. A., Blaha J. M., Hem S. L. // Ibid. - 1973. - Vol. 76. - P. 512.

8. Mfats // J. Agricult. Food Chem. - 1983. - Vol. 31. -P. 1348.

9. MrharA. et al. // J. Chromatogr. — 1979. - Vol. 170. -P. 303.

10. Pharmacopée internationale. Normes de qualité. Organization mondiale de la Santé. — 1981. — Vol. 2. — P. 38.

11. Tarja Sasmaa // J. Chromatogr. — 1989. - Vol. 463, N 2. - P. 469-473.

12. Vandamme E. J., Voets J. P. // Ibid. - 1972. -Vol. 71. - P. 141.

13. Vega M., Geshe E., Garsia G., Saelzer R. // J. Planar Chromatogr. - 1990. - Vol. 3. - P. 437-438.

Поступила I5.10.9S

© M. 10. АНТОМОНОВ, IS99 удк 6i4.7:628.5):519.24

M. Ю. Антомонов

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОДХОД К КЛАССИФИКАЦИИ ОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ1

Украинский научный гигиенический центр, Киев

Отходы промышленного производства продолжают оставаться одной из наиболее значимых компонент антропогенного загрязнения окружающей среды. В связи с этим по-прежнему актуальна проблема классификации промышленных отходов, гигиенической оценки их токсичности и ранжирования по потенциальной степени опасности для здоровья населения. Принятые в СССР в 1987 г. "Временный классификатор..." и "Методические рекомендации..." [1], в той или иной степени действующие в странах СНГ и в настоящее время, во многом устарели и нуждаются в доработке.

'Публикуется в порядке дискуссии.

Для расчета индекса токсичности (К/) /-го ингредиента смеси с использованием его ПДК в почве в работе [1] предложена формула:

ЖПДК), =

ПДК,-(S+ С),-'

(1)

где 5— коэффициент растворимости в воде. С — доля вещества в общей массе отходов.

Соответственно при использовании ингредиента смеси формула для расчета К, предлагается в виде:

¿S(LD50);

*(LD5o)î~ (j+o.lf+C),'

где /•"— коэффициент, летучести.

Формула дла расчета индекса токсичности всей смеси имеет вид:

(3)

где п < 3 — число учитываемых ингредиентов.

Эти формулы имеют, на наш взгляд, следующие недостатки:

1) различные (на порядок) значимости растворимости и летучести в формуле (2);

2) отсутствие в формуле (1) коэффициента летучести;

3) аддитивный учет совершенно разнородных величин 5, ^и С, вследствие чего эта сумма может принимать существенное значение даже при предельно малых количествах С, но значительных величинах 5 (например, для фторида сурьмы, у которого 5= 4,45, или хлорида цинка, у которого 5 = 3,75);

4) нелогичность изменения индекса токсичности (чем токсичность выше, тем индекс меньше и наоборот);

5) неполноценность самого индекса А",-; методические рекомендации предполагают его учет только при подсчете Ау, т. е. сама величина А", не является самодостаточной характеристикой компонента смеси и никак не связана с его классом токсичности;

6) определенный волюнтаризм в учете количества веществ в формуле расчета индекса токсичности смеси Ау; в работе [ 1) предлагается проверять соотношения между К,- для трех наиболее токсичных ингредиентов (А"|, А2, А3). Если соблюдаются два условия К\ < К2 < А3 и 2К\ > А3, то п = 3, в противном случае п — 2;

7) ничем не обоснованный квадратичный характер зависимости от п и вследствие этого гипертрофиро-ванность этой зависимости; в граничных ситуациях, когда 2К\я1<1, значение Ау в зависимости от выбора п = 2 или п = 3 может различаться более чем в 2 раза; эти же формулы с содержательных гигиенических позиций критикуются в работе [41.

В связи с этим мы предлагаем для обсуждения альтернативный подход к расчету индексов токсичности ингредиентов и классификации смеси промышленных отходов, использующий элементы теории вероятностей и рисковой концепции.

При конструировании формул для расчета индексов будем исходить из следующих логических соображений.

Ингредиент, содержащийся в отходах, представляет собой опасность при его попадании в воздух, и эта опасность (^озд) прямо пропорциональна исходному количеству вещества Си коэффициенту летучести 5, т. е. "эффективное количество" вещества, попавшего в воздух, равно: Квозд = С -

Аналогично опасность от попадания вещества в грунтовые воды (Н1ЮДЫ) прямо пропорциональна растворимости и это "эффективное количество" будет равно:

V - С-

'воды г-

Кроме того, само вещество, находясь в месте захоронения (накопителях, полигонах), также представляет собой потенциальную опасность (К0 = С), поэтому общую суммарную опасность ("общее эффективное количество" — Ку) целесообразно представить в виде суммы трех составляющих:

Уг - К> + ^возд + ^воды = С+ С- С- Г = со + -У+ Р)\ (4)

Индекс токсичности будем считать тем большим, чем больше суммарная опасность, и тем большим, чем больше выражены токсические свойства вещества. Для упро-

*По-видимому, аналогичными соображениями руководствовались авторы [4], предложившие свой подход к расчету индекса токсичности.

щения использования и в соответствии с [1] будем считать, что эти свойства однозначно и полностью выражаются через LD50 и (или) ПДК. Поскольку опасность (токсичность) обратно пропорциональна этим характеристикам, индекс опасности в общем виде может быть выражен в виде функций:

AfiLDso),

U\+S+F)Cn

L (LDso), J-

(5)

(6)

Конкретное выражение функций выберем в таком виде, чтобы значения А) были нормированы в диапазоне между нулем и единицей и для максимально токсичного вещества значение К) было близко к единице, но не больше ее, а при уменьшении токсичности А, стремилось к нулю.

Исходя из самого минимального значения ПДК для почвы [3], равного 0,02 мг/кг для бенз(а)пирена, практически максимального значения растворимости (5=1) и теоретически предельного значения С — 1, нормированную функцию для (5) выберем в виде:

ктаю =

(7)

Практически для любых ингредиентов К) будет меньше единицы. А для наименее токсичных, например для ОФУ (отходов флотации угля) [3] с его ПДК0(|,у = 3000 мг/кг или марганца (ПДКМп = 1500 мг/кг), будет близко к нулю (А(ПДК)0фу = 0,15, А(ПДК)Мп = 0,16).

Минимальное значение ЬО$о для ингредиентов промышленных отходов будем считать равным 0,0005 мг/кг (для тетракарбоната никеля). В таком случае для того, чтобы максимальное значение К(Ь05ц) было меньше и близко к единице, достаточно функцию (6) записать в виде:

m п ) - <l+s+f>ci A(LD50)<- lg(LD50)/+5

(8)

Практически для всех возможных ингредиентов А(Ь05о); будет меньше единицы, достигая, например, для нетоксичного железа с его Ь05о = 98 600 мг/кг значения 0,10.

Буквально для нескольких химических соединений, содержащихся в отходах производства, значения А,-, рассчитанные по формулам (7) и (8), гипотетически могут превышать единицу (например, для фторида сурьмы с его 5= 4,45). Условимся считать, без ограничения общности, что в таких исключительных случаях А, = 0,95.

Поскольку значения А",, полученные по формулам (7) и (8), нормированы в диапазоне от 0 до 1, они приобретают смысл вероятностной характеристики опасности, т. е. риска вредного воздействия на здоровье населения.

Предлагаемая нормировка позволяет непосредственно по самим значениям А, ориентировочно оценивать токсичность каждого ингредиента смеси, т. е. эти коэффициенты становятся самодостаточными. Их можно сопоставить с классификацией веществ на традиционно принятые в гигиене 4 класса опасности.

При этом необходимо отметить следующее. Поскольку значения А,- зависят от количества вещества, градация на классы опасности для ингредиентов также учитывает количество (долю) ингредиента в смеси, т. е. при изменении доли в смеси вещество меняет свой класс опасности. Чем его больше, тем больше степень опасности и наоборот.

Используя диапазон возможных изменений ПДК веществ в почве [3] и классификацию веществ по их ЬЭ^д в соответствии с ГОСТом [2] на 4 класса опасности,

Таблица 1

Таблица 2

Классификация опасности

Степень опасности Класс токсичности ПДК, мг/кг К (ПДК) LD50, мг/кг К (LDS0)

Чрезвычайно

опасные I < 0,1 > 0,33 < 15 > 0,16

Высокоопас-

ные II 0,1-1,0 0,26-0,33 15-150 0,14-0,16

Умеренно

опасные III 1,1-10 0,20-0,25 151-5000 0,11-0,13

Малоопасные IV > 10,0 < 0,20 > 5000 <0,11

предложим следующие граничные значения индекса К, (табл. 1).

Из табл. 1 видно, что граничные значения ДПДК) приблизительно в 2 раза больше, чем ДЬОед) практически для всех классов.

Придавая коэффициентам ^ смысл вероятностных характеристик, мы получаем возможность формировать общую оценку токсичности смеси так же, как вероятностной меры. Наиболее приемлема в таком случае формула расчета вероятности дополнительных событий:

КУ = 1 -

ПО-/■= 1

А',.).

(9)

Эта мера также изменяется между нулем и единицей. Она тем больше, чем большее количество веществ п учитывается, и тем больше, чем больше каждая из оценок К,.

При таком подходе отпадает необходимость строгого ограничения количества ингредиентов, учитываемых в формуле подсчета суммарной опасности. Естественно, что при любых расчетах в формулу (9) в первую очередь следует включать наиболее токсичные химические соединения.

Используя классификацию, приведенную в табл. 1, можно для произвольного числа ингредиентов по формуле (9) рассчитать граничные значения для всей с?леси промышленных отходов. Для некоторых п (от п = 2 до п = 6) эти критические значения приведены в табл. 2 и 3.

Естественно, что для сравнительного сопоставления двух накопителей промышленных отходов и более число учитываемых ингредиентов должно быть одинаковым и расчет К, должен выполняться по одной и той же формуле (7) или (8).

Таким образом, предлагаемый подход на новой методической основе позволяет по традиционно учитываемым параметрам химических веществ (летучести, рас-

Классифмкация опасности смсси промышленных отходов на основе их ПДК в почве

Класс токсичности Число ингредиентов (л)

2 3 4 5 6

I > 0,55 > 0,70 > 0,79 > 0,86 > 0,91

II 0,44-0,55 0,58-0,70 0,68-0,79 0,76-0.86 0,82-0,91

III 0,36-0.45 0,49-0,58 0,59-0,68 0,67-0,76 0,74-0,82

IV < 0,36 < 0,49 < 0,59 < 0,67 < 0,74

Таблица 3

Классификация опасности смсси промышленных отходов в почве на основе их

Класс токсичности Число ингредиентов (п)

2 3 4 5 6

I > 0,29 > 0,41 > 0,50 > 0,58 > 0,65

II 0,26-0,29 0,36-0,41 0,45-0,50 0,53-0,58 0,60-0,65

III 0,21-0,25 0,30-0,35 0,37-0,44 0,44-0,52 0,50-0,59

IV < 0,21 < 0,30 < 0,37 < 0,¿4 < 0,50

творимости, LD50 и ПДК в почве) рассчитывать индексы опасности как отдельных ингредиентов промышленных отходов, так и всей смеси в целом и выполнять их классификацию по степени токсичности на традиционно принятые классы. Данный подход позволяет оценивать опасность веществ и смеси в вероятностных оценках, характеризующих риск их неблагоприятного действия на здоровье населения. Методика не имеет ограничения на число учитываемых ингредиентов, что дает возможность более комплексно оценивать опасность накопителей токсичных отходов.

Литература

1. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. — М., 1987.

2. ГОСТ 12.1.007—76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. — М., 1997.

3. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. — М., 1987.

4. Назаров А. Г., Павлов В. Н, Русаков Н. В. // Гиг. и сан. - 1994. - № 4. - С. 16-18.

Поступила 29.09.98

о р. н. исаев, е. п. мерзлякова. 1999 удк 613.632-073.584

Р. Н. Исаев, Е. П. Мерзлякова

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ И ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1,4-ФЕНИЛЕНДИАМИНА В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Алтайский государственный университет, Барнаул

1,4-Фенилендиамин или пара-фенилендиамин (ФДА), как и остальные его изомеры: мета-фенилендиамин и ор-то-фенилендиамин, находят широкое практическое применение как индивидуальные соединения. Но наибольшее применение они находят как исходные вещества для синтеза красителей, полиамидов и малеинимидов. Аналитический контроль необходим как при получении ФДА, так и на дальнейших стадиях превращения их.

Кроме того, необходим анализ объектов окружающей среды из-за токсичности ФДА.

Существующие методы фотометрического определения ФДА весьма разнообразны [5]. Это прежде всего определения, основанные на реакции диазотирования с последующим азосочетанием или использованием других вариантов [1 ]. Широко применяются определения, основанные на образовании продуктов конденсации с раз-