CC BY
28
Гигиена атмосферного воздуха
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1998 УДК 614.715:631.243.31-07
М. А. Пинигин, Е. М. Черепов, А. А. Сафиулин, И. В. Петрова, Л. X. Мухамбетова, Е. М. Остова,
А. П. Веселое
ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПДК ЗЕРНОВОЙ ПЫЛИ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва
Введение. Источники загрязнения атмосферного воздуха зерновой пылью (элеваторы и мелькомбинаты) широко распространены, что обусловливает возможность ее воздействия на значительную часть населения. Как вещество, загрязняющее атмосферный воздух, зерновая пыль представляет собой измельченные частички самого зерна, кусков мякины и соломы. В ее состав также могут входить частицы почвы, а также микроорганизмы, преимущественно бактерии и грибы. Группа грибов, называемых "грибами хранения" (Aspergillus, Pénicillium, Mucozales), развивается при хранении зерна. Другая группа — "полевые грибы" (Alternarea, Cladosporium, Epicoccum и др.) — развивается при созревании зерна.
ПДК зерновой пыли в атмосферном воздухе были установлены Узбекским НИИ санитарии, гигиены и профзаболеваний в 1990 г.: максимальная разовая на уровне 0,2 мг/м3 и среднесуточная — 0,03 мг/м3. Пыль отнесена к 3-му классу опасности [11|. Для контроля содержания зерновой пыли в атмосферном воздухе рекомендован гравиметрический метод.
Указанные нормативы зерновой пыли установлены в соответствии с работой [1]. Согласно этому документу, экспериментальное обоснование ПДК атмосферных загрязнений, оказывающих резорбтивное действие, представляет собой не только биологическое (эксперимент с лабораторными животными), но и физическое моделирование (круглосуточное 3—4-месячное ингаляционное воздействие вещества в специальных камерах). Поэтому для установления ПДК зерновой пыли использованы коэффициенты запаса с учетом ее класса опасности. В качестве среднесуточной ПДК принята среднеарифметическая недействующая концентрация из числа разовых проб, отбираемых раз в сутки в течение эксперимента, а в качестве максимальной разовой ПДК — недействующая концентрация при 98% вероятности ее появления.
Такая интерпретация временных характеристик ПДК зерновой пыли весьма условна и не соответствует распределению концентраций в реальных условиях. В частности, принимаемые меры по стабилизации концентраций вещества в воздухе камер существенно снижают их вариабельность и, следовательно, уменьшают уровень концентрации 98% вероятности появления. Средняя же арифметическая из числа разовых проб, отобранных в течение хронического эксперимента, с учетом соотношения продолжительности жизни животных и человека скорее может быть названа
среднегодовой, чем среднесуточной, концентрацией [7|.
В связи с отмеченным уточнение ПДК зерновой пыли в атмосферном воздухе целесообразно было осуществить на основе эпидемиологических исследований ее влияния на здоровье населения. Возможность, а в ряде случаев и необходимость данного подхода были высказаны Г. И. Сидоренко и Е. А. Можаевым в 1987 г. [9].
Материалы и методы. Эпидемиологическое изучение влияния загрязнения атмосферного воздуха зерновой пылыо на здоровье детей (наиболее чувствительная и не подвергающаяся воздействию профессиональных факторов, а также вредных привычек часть населения) проведено в районе типичного для России Кантемировскою элеватора (Воронежская область). В поселке Канте-мировка проживает 14 000 человек. Селитебная территория начинается примерно в 200 м от элеватора и распространяется до 2,5 км. Детский сад № 3 расположен в 350 м от элеватора, детские сады № 2 и 4 — на расстоянии 2000 м.
Содержание пыли в атмосферном воздухе определяли гравиметрическим методом. Пробы воздуха отбирали на фильтры АФА-ВП. Общую бактериальную обсемененность и численность микроскопических грибов определяли по общепринятым методикам с отбором проб прибором Кротоза. В течение года выполнено 294 определения пыли, бактериальной и грибковой обсемененности воздуха на расстояниях 180, 350 и 2500 м от элеватора.
Для обеспечения ретроспективной оценки загрязнения атмосферного воздуха зерновой пылыо проведен расчет полей ее концентрации с учетом максимального разового, среднесуточного и среднегодового выброса, согласно ОНД — 86 |4] по утвержденным программам в осях координат с шагом 50 х 50 м1.
На основании максимальных разовых (вероятность появления 99—98%), среднесуточных (95% вероятность) и среднегодовых (70% вероятность) концентраций расчетных полей методом графического анализа получены уравнения, позволяющие определять концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе на разном удалении от элеватора, что обеспечивало широкую возможность
1 Расчеты рассеивания пыли и натурные исследования атмосферного воздуха на содержание пыли и микроорганизмов проведены сотрудниками ВНИИ зерна и продуктов его переработки А. Д. Мощенским и Л. С. Львовой.
z-сэг
оценки загрязнения воздуха различных зон вокруг элеватора, а также средневзвешенных концентраций, воздействию которых подвергались дети в зоне их проживания и во время их пребывания в детском саду.
Влияние зерновой пыли на состояние здоровья детей оценивалось по изменению заболеваемости, иммунологических и биохимических показателей. В основу изучения заболеваемости детей 1984 года рождения (160 человек) и 1987 года рождения (151 человек) был положен когортный метод. Изучение иммунного и биохимического статуса проводилось на 109 детях, постоянно проживающих в анализируемых зонах и посещающих детские сады № 2, 3, 4, расположенные на различном удалении от элеватора. Источником информации о заболеваемости детей служила медицинская документация "Карта развития ребенка" (форма № 112) и выписка из истории болезни. При этом анализировалась суммарная (накопленная) заболеваемость, заболеваемость по классам и группам болезней за первые 7 лет жизни детей, а также в среднем за один год и за периоды, длительность которых обусловливалась режимом работы элеватора: весенне-летнее хранение зерна (март—июнь), уборка и заготовка зерна (июль-август), осеннее (сентябрь—ноябрь) и зимнее хранение зерна (декабрь—февраль). Для выявления групп риска проводилось предварительное анкетирование родителей, изучение иммунного и биохимического статуса детей [2, 3, 5, 6, 10].
С целью определения уровня действующих (пороговых) и недействующих (подпсроговых) концентраций зерновой пыли в атмосферном воздухе показатели состояния здоровья детей сопоставлялись со среднегодовыми уровнями загрязнения атмосферного воздуха 4 зон, а также со средними концентрациями зерновой пыли, которые были характерны для периодов, обусловленных режимом работы элеватора в 2 зонах на расстоянии до 800 м и более 800 м от него. В первом случае недействующие концентрации устанавливались на основе зависимости концентрация—эффект, а во втором — концентрация—время.
Результаты. Согласно проведенным исследованиям, установлено, что загрязнение атмосферного воздуха зерновой пылыо в районе Кантеми-ровского элеватора уменьшается по мере увеличения расстояния от него. При этом средневзвешенные годовые концентрации, воздействию которых подвергались дети в зоне проживания и при посещении детского сада, снижались с 0,24 до 0,03 мг/м3 (табл. 1).
Средневзвешенные концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе и длительность их
Таблица I
Средневзвешенные концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе, воздействию которых подвергались дети в зоне проживания и при посещении детского сада
Зона проживания, м
Концентрация, мг/м3
До 500
От 500 до 1000 От 1000 до 1500 Более 1500 (контроль)
0,24
0,12
0,10 0,03
Таблица 2
Средневзвешенные концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе и длительность их воздействия на детей в зависимости от режима работы элеватора в течение годового технологического цикла
Режим работы элеватора Длитель-ность воздействия, дни Сред| 1С взве [ пен н ые koi i цен -транин по зонам в районе элеватора, мг/м5
до 800 м более 800 м (контрольная зона)
Заготовка зерна 60 0,62 0.30
Заготовка и осеннее
хранение зерна 120 0,35 0,17
Заготовка и осенне-
зимнее хранение зерна 210 0,22 0,11
Весь годовой цикл ра-
боты элеватора
365
0,14
0,07
воздействия на детей в зависимости от режима работы элеватора в течение годового технологического цикла представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, наибольшие средневзвешенные концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе наблюдались в течение 60 дней в период заготовки зерна. С изменением режима работы элеватора и по мере приближения к его годовому циклу средневзвешенные концентрации зерновой пыли на атмосферном воздухе уменьшались.
Выявленные среднегодовые, среднесуточные и максимальные разовые концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе на различных расстояниях от элеватора позволили определить соотношение между их значениями (табл. 3).
Указанное соотношение с изменением расстояния от элеватора существенно не менялось и составляло в среднем 12,1:4,3:1, что вполне сопоставимо с соотношением, принятым в ОНД — 86 (10:4:1) и полученным рядом авторов [7, 8] в натурных условиях для других веществ. В соответствии с полученными соотношениями между концентрациями зерновой пыли различной степени осреднения по времени и вероятностными значениями этих концентраций определено сигмальное отклонение, которое в среднем составило 3,5, что значительно больше такового 1111, наблюдавшегося в процессе хронического эксперимента.
Исследования показали, что у детей обоих поколений показатели суммарной заболеваемости.
Таблица 3
Соотношение между значениями максимальных разовых, среднесуточных и среднегодовых концентраций зерновой пыли в атмосферном воздухе на разных расстояниях от элеватора
Соотношение концентраций
Расстояние от элеватора, м максимальные разовые (99-98% вероятность) срсднесуточ- ные (95% вероятность) среднегодовые (70% вероятность)
180 14,5 4,5 1
350 18,5 4,6 1
500 10,9 4,7 1
1000 7,8 4,3 1
1500 7,1 4,1 1
2500 11.1 3,3 1
Среднее соотношение
12
4,3
Таблица 4
Нозологические формы болезней, по которым наблюдалось увеличение заболеваемости детей, подвергавшихся воздействию средневзвешенных годовых концентраций зерновой пыли в атмосферном воздухе
Нозологические формы болезней Заболеваемость детей при воздействии средневзвешенных годовых концентраций, мг/м Заболеваемость детей контрольного района
0,24 0,12 0,10
Болезни органов дыхания + _ _
Болезни верхних отделов органов дыхания + — — -
Болезни нижних отделов органов дыхания + + — —
Острые пневмонии + + + -
Бронхит + + - -
Аллергический бронхит + + + -
Аллергические болезни + + + —
Острые респираторные вирусные инфекции + — - -
Инфекционные болезни + — — —
Болезни кожи и подкожной клетчатки + + + —
Болезни органов чувств + + + -
Прочие болезни + — — —
Суммарная заболеваемость + - - -
Итого..
13(100%)
7(50%)
5(35,7%)
Примечание. + достоверное увеличение заболеваемости;
— отсутствие достоверного увеличения заболеваемости по сравнению с таковой контрольного района.
заболеваемости болезнями органов дыхания и аллергическими болезнями возрастают (в 1,3—2,3 раза) по мере приближения их места проживания и детского учреждения к элеватору, т. е. с увеличением загрязнения атмосферного воздуха зерновой пылью. При этом число нозологических форм болезней, по которым наблюдалось достоверное увеличение заболеваемости, возрастало с увеличением средневзвешенных концентраций зерновой пыли в атмосферном воздухе (табл. 4).
В соответствии с данными табл. 4 построен график зависимости процента нозологических форм болезней, по которым наблюдается увеличение заболеваемости, от уровня средневзвешенных концентраций зерновой пыли в атмосферном воздухе и на его основе определено значение недействующей концентрации, т. е. концентрации, не вызывавшей достоверного увеличения за-
болеваемости любыми болезнями (рис. 1). Как видно из рис. 1, недействующей концентрацией в данном случае язилась средневзвешенная годовая концентрация 0.059 мг/м3. На основе графической зависимости получена математическая модель, позволяющая прогнозировать процент нозологических форм болезней (у) от уровня среднегодовой (х) концентрации.
Недействующие среднегодовые концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе, установленные по различным нозологическим формам болезней, иммунологическим и биохимическим показателям, представлены в табл. 5.
Как видно из табл. 5, недействующие среднегодовые концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе в зависимости от показателя состояния здоровья детей колебались от 0,06—0,8 мг/м3
roo -
0,2 0.3
Рис. 1. Процент нозологических форм болезней, по которым наблюдается повышенная заболеваемость, в зависимости от концентраций зерновой пыли в атмосферном воздухе (у = 163,2 )■
По оси абсцисс — концентрация (в мг/м3); но оси ординат — проценты.
Таблица 5
Недействующие среднегодовые концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе, установленные по различным показателям состояния здоровья детского населения
Показатель состоят« здоровья (нездоровья) детского населения, лимитирующий недействующие концентрации зерновой пыли
Недействующие среднегодовые концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе, мг/м3
Процент нозологических форм болезней, по которым наблюдается достоверное увеличение заболеваемости 0,06 Заболеваемость аллергическими болезнями 0,08 Заболеваемость острыми пневмониями 0,09 Заболеваемость болезнями органов дыхания 0,10 Заболеваемость болезнями верхних отделов органов дыхания 0,10 Заболеваемость болезнями нижних отделов органов дыхания 0,10 Заболеваемость бронхитом 0,11 Группа риска по иммунологическим и биохимическим показателям 0,07 Группа риска по биохимическим показателям 0,08 Группа риска rio иммунологическим показателям 0,09 Группа с иммунной патологией 0.09 Здоровые дети по иммунному статусу 0,09
í
(заболеваемость аллергическими болезнями) до 0,11 мг/м^ (заболеваемость бронхитом).
Таким образом, согласно результатам изучения влияния загрязнения атмосферного воздуха зерновой пылыо на заболеваемость детского населения и его иммунный и биохимический статус, наименьшая недействующая среднегодовая концентрация этой пыли равна 0,06 мг/м3, а средняя — 0,088 ± 0,003 мг/м3.
Изучение заболеваемости детей в зависимости от загрязнения атмосферного воздуха при разных режимах работы элеватора показало, что концентрация зерновой пыли в воздухе, вызывающая определенный уровень повышения заболеваемости, например болезнями органов дыхания (на 53,2— 80,3%), уменьшается с 0,62 до 0,14 мг/м3 по мере увеличения длительности воздействия с 60 до 365 дней (табл. 6).
Из табл. 6 также видно, что и уровни недействующих концентраций зерновой пыли зависят от длительности воздействия: например, концентрация 0,3 мг/м-' при относительно кратковременном воздействии (60 дней) не повышала заболеваемости детей как и концентрация 0,07 мг/м3 при длительном воздействии (365 дней).
В соответствии с данными табл. 6 построены графики зависимости значений действующих и недействующих по изменению заболеваемости концентраций зерновой пыли от времени их воздействия. На двойной логарифмической сетке зависимость концентрация—время аппроксимируется прямыми (рис. 2), что позволяет представить ее уравнением, имеющим общий вид:
= ь - а 1а.\\
где у — концентрация зерновой пыли в атмосферном воздухе, мг/м3, .V — время ее непрерывного воздействия, дни (сутки).
Аналогичные уравнения были получены по изменению суммарной заболеваемости на 51,9— 87,2%, заболеваемости острыми респираторными инфекциями — на 34,7—66,7% и заболеваемости болезнями верхних отделов органов дыхания — на 34,4-55,7%.
Обсуждение. Проведенные исследования показали, что концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе распределяются по логнормаль-ному закону. При этом максимальные разовые концентрации (99—98% вероятность появления)
Таблица б
Действующие и недействующие по изменению заболеваемости детей уровни концентраций и длительность воздействия зерновой пыли в атмосферном воздухе
Действующие уровни Недействующие уровни
изменения заболеваемости болезнями органов дыхания по отношению к контролю (%) концентрации, мг/м3 длительность воздействия, дни изменения заболеваемости болезнями органов дыхания по отношению к контролю концентрации. мг/м3 длительность воздействия, дни
80,3 53.2 59,9 59.1
0.62 0,35 0,22 0,14
60 120 210 365
0,30 0,17 0,11 0,07
60 120 210 365
10е
10'
10
г2
J_| I I I I и1_|_I I [ 11111_I_I |||Щ|
10°
101
10г
10'
Рис. 2. Эффективные (/) и неэффективные (2) по изменению заболеваемости концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе в зависимости от времени ее воздействия на детей.
По оси абсцисс — время (в сут); по оси ординат — концентрация (в мг/м3).
соотносятся с максимальными среднесуточными концентрациями (95% вероятность появления) и со среднегодовыми концентрациями (70% вероятность появления) как 12,1:4,3:1, что не удается смоделировать в воздухе камер ингаляционного воздействия при экспериментальном обосновании ПДК атмосферных загрязнений согласно |1|. В связи с последним временные характеристики ПДК (среднесуточная и максимальная разовая) интерпретируются необоснованно.
При обеспечении обязательного совпадения временных характеристик загрязнения атмосферного воздуха и показателей состояния здоровья детского населения, проживающего в районе расположения элеватора, установлены среднегодовые недействующие по изменению заболеваемости, иммунологических и биохимических показателей концентрации зерновой пыли на уровне 0,06—0,11 мг/м3, что дает основание рекомендовать в качестве среднегодовой ПДК 0,05 мг/м3.
С учетом соотношения между максимальными разовыми, среднесуточными и среднегодовыми концентрациями зерновой пыли в реальных условиях в качестве максимальной разовой ПДК можно предложить 0,5 мг/м3 и максимальной среднесуточной 0,2—0,15 мг/м3.
Обоснованность рекомендуемых ПДК зерновой пыли в атмосферном воздухе подтверждается и результатами изучения времени наступления (или отсутствия) повышения заболеваемости детей в зависимости от уровня концентраций зерновой пыли в атмосфере, т. е. зависимости концентрация—время. В этом случае недействующая
концентрация 0,07 мг/м3 практически совпала с таковыми, установленными на основе зависимости концентрация—эффект.
Полученное уравнение зависимости концентрация—время позволяет осуществить проверку и
обоснованность максимальной разовой и среднесуточной ПДК зерновой пыли в атмосферном воздухе, так как обеспечивает возможность определения концентраций, которые при допустимой вероятности превышения ПДК остаются безопасными для населения.
Согласно нормативным документам [1], максимальная разовая ПДК для веществ резорбтивного действия на уровне 98% вероятности ее появления может быть превышена в 2% случаев, что составляет 7,3 сут в год. Среднесуточная ПДК при 95% вероятности ее появления может быть превышена в 5% случаев (18,3 сут год).
В соответствии с полученным уравнением зависимости концентрация—время для указанных сроков недействующими по изменению заболеваемости детей явились концентрации зерновой пыли соответственно 0,8 и 1,7 мг/м3, что может служить надежной гарантией обоснованности предлагаемых ПДК: максимальной разовой 0,5 мг/м3 и среднесуточной 0,2—0,15 мг/м3.
На основе установленного соотношения между содержанием зерновой пыли и количеством "грибов хранения" в атмосферном воздухе можно рекомендовать контроль указанной пыли в воздухе осуществлять по содержанию в нем этих грибов: для максимальной разовой концентрации 260 колониеобразующих единиц (КОЕ)/м3, для среднесуточной — 160—140 КОЕ/м3, для среднегодовой - 80 КОЕ/м3.
После определения концентрации "грибов хранения" (х) концентрация зерновой пыли (у) в атмосферном воздухе рассчитываются по формуле:
-2.0 + 1,961ё
Выводы. 1. Эпидемиологическое изучение влияния загрязнения атмосферного воздуха зерновой пылыо на здоровье детского населения позволило уточнить значения ПДК этого вещества в атмосферном воздухе.
2. Полученные материалы по эпидемиологическому обоснованию ПДК зерновой пыли свиде-
тельствуют о необходимости пересмотра принятой интерпретации результатов хронического эксперимента по установлению так называемых среднесуточной ПДК и максимальной разовой ПДК атмосферных загрязнений, оказывающих резор-бтивное действие.
Литература
1. Временные методические указания по обоснованию предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. № 4681-88. - М., 1989.
2. Мухамбетова Л. X. // Гиг. и сан. — 1992. — № 9— 10. - С. 34-36.
3. Мухамбетова Л. X., Беляева Н. И., Петрова И. В., Журков В. С. // Экология человека. — 1997. — № 3. — С. 13-15.
4. Общесоюзный нормативный документ ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. — Л., 19S7.
5. Петрова И. В, Мухамбетова Л. X., Беляева Н. Н. // Гиг. и сан. - 1994. - № 1. - С. 16-19.
6. Петрова И. В., Шинкареюсо Н. П., Лещенко Г. М. // Там же. - № 8. - С. 49-51.
7. Пинигин М. А. // Там же. - 1993. - № 7. - С. 4-8.
8. Рязанов В. А. Санитарная охрана атмосферного воздуха. — М., 1964.
9. Сидоренко Г. И., Можаев Е. А. Санитарное состояние окружающей среды и здоровье населения. — М., 1987.
10. Современные биохимические методы в гигиене окружающей среды. — М., 1982.
11. 'Гахиров М. Т., Бекжанова Е. Е., Юлдашева Ф. У. Гигиеническое обоснование предельно допустимой концентрации зерновой пыли в атмосферном воздухе. — Ташкент, 1990.
Поступила 23.03.9S
S u m in а г у. The use of calculating and gravimetric methods for examining the grain dust pollution of the ambient air at the site of an elevator determined the maximum single, mean daily, and mean annual concentrations at different distances from the source of dust emission. The mean ratio of these concentrations was 12.1:4.3:1, respectively. The calculated concentration-effect and concentration-time relationships provided evidence for the maximum single, mean daily, and mean annual allowable concentrations for grain dust in the ambient air.
Гигиена воды, санитарная охрана водоемов и почвы
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1998 УДК 613.31:312.б].001.8
Ю. А. Рахманин, Г. И. Сидоренко, Р. И. Михайлова МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ВЛИНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НА СОСТОНИЕ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ
НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва
Введение. Состояние здоровья населения является главным системообразующим фактором в системе наук о человеке и основным критерием оценки качества окружающей среды [1], а оценка влияния водного фактора на здоровье человека — одним из обязательных компонентов комплексно-
го анализа связи факторов окружающей среды и условий жизни населения с состоянием его здоровья. По данным ВОЗ, вклад различных факторов окружающей среды в формирование здоровья составляет 25—35%, при этом от потребления недоброкачественной питьевой воды ежегодно в ми-
