CC BY
6
УДК 614.715
А. Б. Ермаченко, С. В. Грищенко
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПЫЛИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ И ИХ ГИГИЕНИЧЕСКОЕ
ЗНАЧЕНИЕ
Донецкий медицинский институт
В условиях городов предприятия, технологический процесс которых связан с дезинтеграции ей сырья (строительная, огнеупорная, металлургическая и другие отрасли), все еще остаются мощными источниками загрязнения атмосферного воздуха аэрозолями, а размещение на ограниченных территориях промышленных объектов приводит к интенсивному загрязнению воздушного бассейна пылью чрезвычайно сложного химического состава.
Учитывая, что концентрация пыли характеризует общий уровень загрязнения, а химический состав и физико-химические свойства — степень вредности, мы попытались найти связь между этими показателями и биологическим действием на организм.
Одним из важных свойств аэрозолей является показатель удельной поверхности пыли. По мере ее увеличения усиливается и роль происходящих на ней физико-химических процессов, в конечном счете определяющих характер количественных и качественных изменений в организме при поступлении в него модифицированных аэрозолей.
Развитая поверхность пыли придает ей особые свойства, которых не имеет первоначальный материал (высокая адсорбционная способность, электрозаряженность и т. д.). Пыли с большой удельной поверхностью обладают повышенной способностью сорбировать на себе газы, растворяться в различных средах, усиливать происходящие на них физико-химические процессы [5, 8] и в конечном счете при вдыхании вызывать характерные изменения в организме [1, 2, 4].
В настоящее время для определения удельной поверхности используют как статические, так и динамические адсорбционные установки. Наиболее точными из динамических методов, приближающихся по точности к статическим, является метод тепловой десорбции [3], который был использован в нашем эксперименте.
В опыте исследована пыль двух промышленных городов, основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в которых были крупные заводы по производству огнеупорных изделий (доломитных — город В и шамотных — город Б).
Установлено, что максимально развитую поверхность имела пыль доломита, отобранная до обжига изделий, т. е. образовавшаяся на первых этапах технологического процесса при де-
зинтеграции сырья, — 35 000 см2/г, и почти вдвое меньше она была у шамотной пыли — 18 000 см2/г (табл. 1).
С увеличением содержания в пыли ЭЮ2 снижается активная поверхность аэрозоля, о чем свидетельствуют показатели, характеризующие поверхность пыли горного хрусталя и динаса.
Термическая обработка способствовала уменьшению удельной поверхности образцов твердых аэрозолей. Для доломитной пыли это уменьшение составило 40 %, а для шамотной — 12 %.
При сопоставлении показателей, характеризующих удельную поверхность аэрозолей, сорбировавших окислы азота и серы, с исходными данными (до обжига) также отмечались наиболее существенные различия в размерах активной поверхности пыли шамота и доломита.
Простые расчеты показывают, что для покрытия поверхности образцов пыли монослоем газов достаточно внести их в количестве 0,25— 0,5 мг/м2. Однако полученные нами значения адсорбции были значительно выше, что свидетельствует о полимолекулярной адсорбции Б02 и Ы02, являющихся полярными газами, весьма склонными к этому виду адсорбции. Следовательно, в нашем эксперименте в зависимости от величины удельной поверхности последняя покрывается несколькими десятками монослоев, создавая на поверхности частиц тонкую пленку газа. При этом довольно высокая реакционная
Таблица 1
Характеристика различных образцов пыли промышленного
происхождения
Вид пыли Удельная поверхность. см2/г
Доломит:
до обжига 35 000
после обжига 19 000
до обжига -)- окислы серы 25 000
до обжига + окислы азота 25 000
Шамот:
до обжига 18 000
до обжига + окислы серы 7 000
до обжига + окислы азота 5 000
Хрусталь 2 600
Хрусталь -)- окислы серы 2 100
Хрусталь + окислы азота 1 400
Динас:
до обжига 3 600
после обжига 2 000
до обжига + окислы серы 1 500
до обжига 4" окислы азота 1 600
Таблица 2
Сравнительная характеристика показателей сорбции и удельной поверхности некоторых образцов пыли
Вид пыли Количество адсорбированного газа, мг/г Удельная поверхность пыли. м2/г
SO, no2 до обжига после обжига
Хрусталь 1,46 0,98 0,26
Динас 6,05 1,35 0,36 0,2
Шамот 16,91 12,51 1,8 1,6
Доломит 24,02 22,41 3,5 1,9
способность адсорбции может приводить к разрушению мелких пор за счет так называемых «расклинивающих» сил, химически растворяя наиболее активные участки пылевых частиц, что приводит к уменьшению удельной поверхности [6, 7].
Сравнительные данные сорбции окислов азота и серы и показателей удельной поверхности некоторых образцов аэрозолей представлены в табл. 2.
Для шамота и доломита количество адсорбированной Б02 практически линейно зависит от удельной поверхности, а для динаса коэффициент пропорциональности снижается примерно вдвое. В отношении можно говорить лишь
о симбатной зависимости величины адсорбции от удельной поверхности, что, возможно, связано с большей агрессивностью данного газа.
Таким образом, существующая полимолекулярная адсорбция окислов азота и серы на пыли может служить дополнительным источником поступления в организм вредных газов при вдыхании твердых аэрозолей, модифицированных указанными соединениями, и тем самым усугубить биологическое действие изучаемых комплексов. По-видимому, иной агрессивностью будет обладать и сама пыль, изменившая свои физико-химические свойства в присутствии окислов азота и серы.
Рентгенофазовый анализ промышленной пыли, поступающей в атмосферный воздух городов Б и В, проведен на установке ДРОН-2.
Изучение полученных дифрактограмм позволило установить снижение интенсивности пиков СаСОз-А^СОз (город Б) в пыли, образовавшейся после термической обработки изделий (основная линия с с!=2,89 А, две линии более слабые, с 4 = 2,19 и 1,8 А, а также ряд других, менее выраженных линий).
Дифрактограммы образцов пыли, поступающей в атмосферный воздух города В и отобранной до и после термической обработки, существенно не различались, что объясняется более устойчивой формой минералогического состава (3 А1203 • 2 5102) с более интенсивными (с1 = = 3,386 и 2,296 А) и менее интенсивными линиями (с1 = 2,123, 1,699, 1,597 и 1,523 А).
Выявлены изменения в фазном составе аэрозолей после взаимодействия их с окислами азота и серы. Дифрактограммы образцов пыли промышленного выброса города Б, сорбировавшие окислы азота и серы, характеризовались рядом четких и довольно интенсивных линий : (d =4,075, 2,86 и 2,098 А), что свидетельствует об образовании новых фаз, обусловленных, по-видимому, довольно высокой реакционной способностью указанных газов по отношению к окислам кремния и алюминия.
Фазовый состав промышленной пыли города В, сорбировавшей газы, существенно не отличался от таковых аэрозолей, не подвергнутых действию окислов азота и серы (с!=2,61 А).
Следовательно, взаимодействие пыли с газами может приводить к снабжению химически активных поверхностей отдельных фаз, входящих в минералогический состав исследуемых пылей, и переходу одной кристаллической фазы в другую с менее симметричной решеткой. Эти превращения происходят без изменения компетентного состава данной фазы, но с нарушением структуры и минералогического состава. Отмеченные преобразования твердой фазы занимают значительное время и могут сопровождаться появлением ряда весьма реактивных промежуточных фаз.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что пыль, поступающая в атмосферу населенных пунктов с выбросами промышленных предприятий, приобретает ряд новых физико-химических свойств, которые в значительной мере могут определять характер ее биологического действия на организм.
Литература
в
1. Белобрагина Г. В., Медведев J1. А.// Гиг. и сан.— 1975. — № 3. — С. 113—120.
2. Беркович М. Т., Бухман #. 3. Промышленная пыль.— Свердловск, 1960.
3. Буянов И. Е., Карнаух А. П. Определение удельной поверхности твердых тел методом тепловой десорбции аргона.— Новосибирск, 1965.
4. Ермаченко А. Б., Гринь И. В.// Гиг. и сан.— 1983.— No 1. —С. 75—77.
5. Овчаренко Ф. Д. и др. // Природные сорбенты. — М., 1967. —С. 25—55.
6. Поляк М. Л.//Гиг. и сан. — 1970. —№ 12.— С. 107— 108.
7. Цициншвили Г. В. // Природные сорбенты. — М., 1967.— С. 56—67.
8. Шевченко А. М. и др.//Гиг. труда.— 1973. — № П.— С. 32—35.
Поступила 09.12.8G
Summary. Some physical and chemical characteristics (specific surface index, sorption capacity and phase structure) of the industrial dust released into the air of settlements are studied. Investigations of dolomite, chamotte, silica brick and crystal dust show that the most distinct specific surface index is typical of dolomite (35000 cm2/g) and chamotte (19000 cm2/g) dust, i. е., the reduction of Si02 concentration in dust resulted in the increase of its active surface. Thermal processes and interaction with such agres-
slve gases as S02 and N02 greatly influence the state of the aerosol specific surface. It is established that with decrease in concentratin of silicon dioxide-containing dust, its gas-related sorption capacity increases. X-ray phase analysis of the dust released into air demonstrated some changes in the composition and mineralogic structure of
aerosols. Thus, the obtained results show that the du9t re-leased into the air of settlements by industrial enterprises acquires a number of new physical and chemical characteristics which can to a considerable degree specify its biologic effect on human body.
УДК 613.168-07:612.7.052
М. Г. Шандала, Е. Н. Атипенко, И. В. Ковешникова
ВОЗМОЖНЫЕ ПОДХОДЫ к ГИГИЕНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ МИКРОВОЛН С УЧЕТОМ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
В настоящее время в результате широкого применения различных источников неионизиру-ющей электромагнитной радиации микроволнового диапазона ее уровень на значительных территориях Земного шара превышает естествен-Щ ный фон на 4—7 порядков [13, 14, 18]. Это обусловливает актуальность изучения генетической эффективности микроволн (МВ). Однако вопрос о принципиальной возможности влияния МВ на генетические структуры млекопитающих не только при реально существующих в окружающей среде, но и при более высоких интенсив ностях до сих пор является предметом дискуссий. Между тем теоретически генетическое действие МВ даже нетепловых уровней представляется вполне вероятными [1, 17] и в принципе может проявляться по-разному: в стабилизации или, напротив, повреждении генетических структур, либо в изменении их чувствительности к мутагенам. Само собой разумеется, что генетическая опасность МВ, если она имеет . место, должна учитываться при их гигиениче-^ ском нормировании.
Ранее нами была установлена возможность влияния МВ нетепловых интенсивностей на стабильность хромосом млекопитающих in vivo, а также сформулированы теоретические представления о вероятных механизмах возникновения генетических эффектов этого фактора, определены условия их выявления. Установлено, что влияние МВ на генетические структуры млекопитающих имеет опосредованный характер и зависит от функционального состояния нейроэндо-кринной системы [3]. Показано, что у крыс, подвергшихся воздействию МВ непрерывной генерации (2375=1=50 МГц, 45 дней по 7 ч, плотность потока энергии ППЭ 10 мкВт/см2), значительно снижалось число гепатоцитов с поврежденными хромосомами [2—4, 17]. Этот эффект был воспроизведен и после импульсного облуче-4 ния (2750 МГц, частота импульсов 400 Гц, 30 дней по 7 ч, ППЭ 10 мкВт/см2; см. таблицу).
Снижение числа клеток- с хромосомными нарушениями у облученных МВ животных само по
себе могло бы являться показателем благоприятного влияния. Однако, как известно, для выяснения значимости того или иного биологического эффекта необходимо, с одной стороны, установить изменяется ли при этом чувствительность организма к заведомо вредным воздействиям, а с другой — определить устойчивость выявленных отклонений во времени [1]. Показано, что облучение МВ непрерывной генерации, обусловливающее возникновение антимутагенного эффекта, способно увеличивать амплитуду реакции крыс (по цитогенетическому показателю) на последующее воздействие ионизирующей радиации (ИР) [17]. Такой же эффект был отмечен и у животных, подвергшихся воздействию МВ импульсной генерации (рис. 1). При изучении устойчивости эффекта снижения числа аберрантных клеток установлено, что он сохраняется относительно недолго. Уровень гепатоцитов с поврежденными хромосомами у облученных МВ крыс не отличался от контроля уже через месяц после прекращения воздействия, что связано с ускоренным, приблизительно в 2 раза, темпом накопления аберрантных клеток у животных после прекращения воздействия МВ.
Увеличение амплитуды реакции на рентгеновское облучение и ускоренный темп накопления
Уровень гепатоцитов с поврежденными хромосомами у крыс, подвергшихся воздействию МВ (2750 МГц, 30 дней по 7 ч)
Серия эксперимента Группа животных Условия эксперимента Число крыс Число анатело- фаз Коли чество аберрантных клеток, %
I 1-я Контроль 8 800 22,4±1,39
Воздействие МВ,
мкВт/см2 14,7±0,53
2-я 10 6 600
3-я 500 7 700 32, 1 ±2,61
Р1-2 <0,001
1 А» Pi-3 <0,01
II 1 -я Контроль 8 800 42,4± 1 ,30
Воздействие МЛ,
мкВт/см2 29,2 ±2,40
2-я 1 0 6 600
3-я 500 8 800 53,4 ±1,92
Р1-2 <0,001
Р1-3 <0,001
Примечание. I серия— возраст крыс 5 мес* II серия—7 меа.
