CC BY
7
УДК 613.842-07
М. Т. Дмитриев, Е. Г. Растянников, А. Г. Малышева
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ТАБАЧНОМ ДЫМЕ
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Опубликовано значительное количество работ, посвященных изучению состава табачного дыма (М. Т. Дмитриев и соавт., 1970; Bokhoven; Dalham и соавт.; Schmeltz и соавт.; Weber и Fischer). Однако ранее в основном было изучено содержание в дыме неорганических веществ — окиси и двуокиси углерода, окислов азота, аммиака, сероводорода, мышьяка. Значительно реже исследовались органические вещества, в основном лишь отдельные специфические соединения — никотин, бенз(а)пи-рен, синильная кислота, формальдегид, фенол. Основная же часть органических веществ не исследована. В то же время определение состава органических веществ в табачном дыме позволило бы устанавливать химическую нагрузку на курящих и рассчитывать концентрации веществ в помещениях в зависимости от интенсивности курения. Кроме того, данные о составе табачного дыма представляют интерес для изучения связи между химической нагрузкой, состоянием здоровья и заболеваемостью.
Поскольку табачный дым представляет собой очень сложную многокомпонентную смесь веществ, их надежная идентификация может быть осуществлена лишь с использованием хромато-масс-спектро-р метрии (М. Т. Дмитриев и Е. Г. Растянников). Между тем этот метод, разработанный лишь в последние годы, для указанной цели еще не применялся. При изучении органических веществ в табачном дыме нами использован хромато-масс-спектрометр LKB-2091, стыкованный с системой, обработки данных LKB-2130, включающей компьютер, дисплей и графопостроитель. Пробы табачного дыма от различных сигарет отбирали в адсорбционную трубку (4,5x200 мм), заполненную те-наксом, которую подсоединяли к фильтру горящей сигареты; выход же трубки подводили к шприцу, которым аспирировали воздух с табачным дымом. Объем пробы 100 мл. Извлечение сконцентрированных на тенаксе летучих веществ осуществляли термодесорбцией (М. Т. Дмитриев и соавт., 1980). Следует подчеркнуть, что для существенного повышения чувствительности анализа необходимо применять «бесплнттерный» ввод пробы (т. е. без ее деления и сброса основной части, что приводит к потере пробы). При этом важное значение имеет •F подсоединение капиллярной хроматографической колонки к газовой схеме прибора, исключающее наличие «мертвых» объемов, резко снижающих эффективность разделения.
Устройство для стыковки стеклянной капиллярной колонки с конденсором представлено на рис. 1. Основу его составляет муфта 1 из нержавеющей
стали с резьбовыми окончаниями и две накидные гайки, одна из которых (2) с помощью витоновой прокладки 3 герметизирует металлический цилиндрический стержень 4, припаянный к капилляру 5, а другая (6) — стеклянную капиллярную колонку 7. Материалом для прокладки 8 служит графит. Отшлифованный торец цилиндрического стержня 4 плотно, без зазора прилегает к днищу муфты /, а отверстие диаметром 0,4 мм, Просверленное в нем, строго соосно с равным ему по диаметру отверстием в стержне 4. Результатом такого подсоединения капиллярной колонки к газовой схеме является практическое отсутствие «мертвых» объемов перед входом в колонку, что резко уменьшает размывание пробы и обеспечивает высококачественное и эффективное хроматографическое разделение. После перемораживания примесей с тенакса в капилляр 5, согнутый в и-образную петлю (конденсор), последний быстро нагревали, в результате чего сконцентрированная проба компактно вводилась в капиллярную колонку (диаметр 0,36 мм, длина 38 м, неподвижная фаза БЕ-ЗО).
Хроматографическое разделение в течение пер-
Рис. 1. Устройство для стыковки капиллярной хроматографической колонки с конденсором при хромато-масс-спектрометрическом определении токсичных всщсств. Объяснении в тексте.
вых 5 мин проводили при комнатной температуре, затем температура колонки программировалась со скоростью 5 °С в минуту до 150 °С. Продолжительность хроматографического анализа табачного дыма 30 мин. Масс-спектры, по которым осуществляли идентификацию обнаруженных веществ, записывали на магнитные диски системы обработки данных LKB-2130 при следующих условиях: ионизирующее напряжение в момент записи хромато-граммы 20 эВ, в момент съемки спектра 70 эВ, ток эмиссии 50 мкА, ускоряющее напряжение 3500 В, температура ионного источника и сепаратора соответственно 270 и 200 °С. Хроматограмму полного ионного тока записывали на ленте самопишущего потенциометра, а ее визуальное наблюдение осуществляли на экране дисплея. По окончании хроматографического разделения из массива записанных масс-спектров (более 2000) создавали реконструированную хроматограмму полного ионного тока, по которой и идентифицировали вещества. Идентификацию зарегистрированных соединений проводили по каталогам масс-спектров (Cornu и Massot), прибегая в отдельных случаях к хроматографическим параметрам удерживания (Ю. Н. Богословский и соавт.).
На рис. 2 в качестве примера приведен типичный участок реконструированной хроматограммы табачного дыма, на котором зарегистрированы хлористый метил, изопрен, циклопентадиен-1,3, 2,5-дигидрофуран, пропионитрил, 2,3-бутандион, ме-тилвинилкетон, 3-метилпиразол, 2-гексин, бута-диенилацетилен, циклогексадиен-1,3, цнклогек-сен, 2-метилпентадиен-1,3, циклогексадиен-1,4, 2-пентанон и винилпропионат, которые в атмосферном воздухе встречаются чрезвычайно редко. В таблице приведены органические вещества, обнаруженные в табачном дыме (в порядке уменьшения .их концентраций). Всего идентифицировано 91 органическое вещество. В наибольшем количестве из органических соединений в табачном дыме содержатся изопрен, ацетон, изобутилен, бутен-1, толуол, пропилен, 2-бутанон, З-метилбутен-1, бен-_зол и ряд других веществ. Показатель загрязненности табачного дыма выражали в виде отношения обнаруженных концентраций к их ПДК в атмос-\ферном воздухе (с использованием списка ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест, справочных данных Г. П. Беспамятнова и соавт. или расчетных методов, приведенных в этом руководстве). Содержание стирола в табачном дыме превышает ПДК в 1037 раз, 2-метилпро-паналя — в 513 раз, пропионитрила — в 419 раз, винилпропионата — в 218 раз. Важную гигиеническую значимость имеют также 1,2,4-триметил-бензол, изоамилнитрил, этилбензол, циклопентадиен-1,3, пропилбензол, 3-метилпиразол и многие другие соединения. В последней графе таблицы указана гигиеническая значимость обнаруженных веществ в виде приоритетного номера (по мере повышения показателя загрязненности табачного дыма номер вещества уменьшается).
ООО
Рис. 2. Реконструированная хроматограмма полного ионного тока табачного дыма. ^
По оси абсцисс — номер масс-спектра: по оси ординат — интенснв-иость хроматографического пика (в отк. ед.). Идентифицированные вещества: / — этан; 2 — двуокись углерода: 3 — пропилен; 4— хлористый метил; 5 — изобутилен: в — бутен-1: 7 — бутен-2. транс; 8—2-ыетнлбутен-1; 9 — изопентан; 10 — пеитен-1; П — ацетон; 12 — изопрен; 13 —З-метилбутен-1; 14 — циклопентадиен-1.3: 15 — 2-метилпропаналь: 16—2-метнлпентен-1: 17—2,5-днгидрофуран; 18 — пропионитрил: 19—2.3-бутандион Н-метилвнннлкетон; 20 — 2-бутанон: 2!—3-метилпиразол: 22—2-гекснн-(-2,3-днметилбутен-1: 23— бутадиеннлацетнлсн; 24 — циклогексаднен-1.3: 25 — циклогексен; 26—З-метил-1 -бутаналь; 27 — 2-метнлпентаднен-1,3: 28 — бензол; 29 — циклогексаднен-М; 30 — 2-пентанон: 31 — винилпропионат.
Р Суммарный показатель загрязненности для всех обнаруженных органических веществ составляет 5186,13 ПДК, суммарная концентрация — 357,65 мг/ма. Исходя из этих данных усредненная ПДК смеси органических компонентов табачного
Кдыма составляет 0,07 мг/м3. Эта величина может быть использована для оценки контроля загрязнения помещений табачным дымом при использовании групповых методов определения суммарного содержания органических веществ в воздухе. ' При гигиенической оценке табачного дыма необходимо учитывать и пассивное курение. У людей, находящихся в помещениях, где курят, ухудшается р самочувствие, появляется раздражение дыхательных путей и глаз, повреждение легочных функций, существенно повышается' заболеваемость острыми респираторными заболеваниями, тонзиллитом, бронхитом, бронхиальной астмой и другими аллергическими и сердечно-сосудистыми заболеваниями
Органические соединения, содержащиеся в табачном дыме, и их гигиеническая значимость
Органической соединенно • Концентрация в табачном дыме, мг/м' Показатель загряз-ненност", пдк Гигиеническая значимость Органическое соединение Кон цеи-тра цня в табачном дыме. мг/м1 Показатель загрязненности, пдк Гигиеническая значимость
Изопрен 39,38 39,4 27 Нортрициклен 1,58 15,8 43
Ацетон 25,90 74 20 Ундецен-1 1,56 1,6 68
Изобутилен 18,40 9,2 53 1 -Метил-З-этилбензол 1,55 155 9
Бутен-1 15,32 10,2 50 Бутадиенилацетилен 1,54 7,7 56
Толуол 15,28 25,5 35 Октен-4 1,52 1,0 72
Пропилен 15,02 10 51 Нонен-1 1,33 0,9 73
2-Бутанон 14,50 41,4 25 Декан 1,29 0,13 86
З-Метилбутсн-1 13,21 8,8 54 Пропилбензол 1,28 91,4 12
Бензол 12,95 16,2 41 2-Метилгептан 1,27 0,05 89
1.-лимонен 9,84 9,8 52 Бицнкло(2,2,1)-гептадиен-2,5 1,14 22,8 36
Хлористый метил 9,58 47,9 23 1,3,5-Триметнл бензол 1,12 80 16
З-Метилпиразол 9,06 90,6 13 2-Фуральдегид 1,08 108 11
Бутен-2, транс 8,80 5,9 58 1-Метил-2-этилбензол 1,07 76,4 18
Ци клопентадиен -1,3 7,77 155,4 8 1 -Метил-4-изопропилбензол 1,06 75,7 19
Пентен-1 6,74 4,5 61 Бутил пиррол 1,06 5,3 59
м,п-Ксилолы 6,48 32,4 29 2,5-Диметилгексадиен-2,4 1,05 21 37
2,5-Диметилфуран 5,18 25,9 34 Циклогексадиен-1,4 1,04 20,8 38
2-Метилпропаналь 5,13 513 2 Октан 1,04 - 0,07 88
Метилвинилкетон 4,66 15,5 -44" 1,2-Днметил-4-этилбснзол 0,88 88 14
2-Метилбутен-1 4,40 2,9 63 2-Метилоктен-1 0,85 0,6 78
Пропионитрил 4,19 419 -з З-Метилпиридин 0,84 10,5 48
Изопентан 4,15 0,2 85 одецен-1 0,83 0,8 74
Циклогек'сен 4,14 29,6 32 1,4-Диэтилбензол 0,82 82 15
Циклогексадиен 3,88 77,6 17 Поили , 0,82 0,05 90
З-Метилбутаналь 3,63 363 4 З-Пропенилцнклопентан 0,81 0,8 75
2-Метилпентен-1 3,37 2,2 66 Дигидропиран 0,80 80 55
Гексин-2 3,35 16,4 40 2-Метил-2,3-дигидроинден 0,80 16 42
2,3-Диметилбутен-1 3,28 2,3 65 Изобутилбензол 0,79 79 21
Стирол 3,11 1037 1 а-Метилстирол 0,79 19,8 39
Этилбензол 3,08 153,7 10 Камфен 0,79 0,8 77
2,5-Дигидрофураи 2,59 13 47 1 -Метио-4-н-пропилбензол 0;78 55,7 22
5-Метилгексен-1 2,38 1,6 67 Гептен-1 0,78 0,52 79
Ментадиен-1,8 2,35 2,4 64 Ундекан 0,77 0,8 76
2-Метилпентадиен-1,3 2,33 46,6 24 1,3,6-Октатриен 0,76 15,2 45
Метилпиррол 2,29 4,6 60 4-Метил-2-пентанон 0,54 1,5 69
Винилпропионат 2,18 218 5 1-Метил-Зн-пропилбснзол 0,53 37,8 28
2-Пентанон 2,12 6,1 57 2-Метилнонен-З 0,52 0,3 83
2,3-Бутанднон 2,10 14,0 46 а-Тетралол 0,45 0,5 80
о-Ксилол 2,08 10,4 49 1,2,4,5-Тетраметилбензол 0,44 31 30
1,3,5-Ци клогептатриен 2,06 41,2 26 Додекан 0,43 0,04 91 *
1,2,4-Триметнлбснзол 1,87 187 6 1,2,3,5-Тетраметилбензол 0,42 30 31
Октен-1 1,86 1,2 70 Тридецен-1 0,42 0,3 84
2й,5,5-Тетраметилгексен, цне 1,84 1,2 71 З-Диметил-2-этнлбензол 0,41 29.3 33
Изоамнлнитрил 1,81 181 7 а-Фелландрсн 0,41 0,4 82
Ментен 1,80 3,6 62 Оцимен 0,39 0,4 81
Этан 1,79 0,07 87 -- -
(М. Т. Дмитриев; Cameron и Robertson; Colley; O'Connell и Logan). Большинство из приведенных в таблице веществ обнаружено и в воздушной среде помещений жилых, общественных и производственных зданий. В недостаточно проветри^ ваемых помещениях вклад табачного дыма в заг-нфязнение воздушной среды этими веществами может достичь 60—90%. ->
Таким образом, в результате проведенных исследований изучено содержание в табачном дыме органических соединений. Полученные данные использованы при оценке токсического действия курения на организм и определении уровня загрязнения воздушной среды помещений органи-
ческими веществами, исходя из интенсивности курения.
Литература. Беспамятное Г. П. и др. — В кн.: Предельно допустимые концентрации вредных веществ
в воздухе н воде. Л.. 1975, с. 86. Богословский Ю, Н., Анваер Б. И., Вигдергауэ М. С. Хроматографические постоянные в газовой хроматографии. М., 1978. Дмитриев М. Т. — Здравоохр. Белоруссии, 1980, № 10, с. 25.
Дмитриев М. Т. и др. — В кн.: Тартуский университет.
Науч. конф. Материалы. Тарту, 1970, с. 193. Дмитриев М. Т., Растянников Б. Г. — Гиг. и сан., 1978, № 3, с. 68.
Дмитриев М. Т., Растянников Е. Г., Малышева А. Г. —
Там же. 1980. № 5, с. 42.
Bokhoven С. — Nature, 1961, v. 192, p. 458.
Cameron P., Robertson D. — J. appl. Psychol., 1973, v. 57, p. 142.
Colley J. R. — Brit. med. J., 1974, v. 2, p. 201.
Cornu A.. Massol R. Compilation of Mass Spectral Data, New York, 1975.
O'Connelt E. J., Logan С. B. — Ann. Allegry, 1974, v. 32, p. 142.
Da I ha m T. et al. — Arch. Environm. Hlth, 1968, v. 17, p. 746.
Schmellz J. et al. — Prevent. Med., 1975, v. 4, p. 76.
UVeber A., Fischer T. — Jnr. Arcli. Environm. Hlth, 1980, v. 47, p. 209.
Поступила 13.04.83
Summary. The content of organic substances in tobacco smoke was determined on the chromato-mass-spectrometer. LKB-2091 connected with the data treatment system LKB-2130. The total number of the test organic substances was 91. In rooms not being sufficiently aired the indoor environment air may contain as much as 60—90% of tobacco smoke. Hygienic significance of the detected organic substances is assessed in terms of the priority number for the organic compound, total index of air pollution for all organic compounds, total concentration, and MAC averaged for the mixture of organic compounds present in tobacco smoke.
УДК 614.777:162 192:62.4.54
Ю. Г1. Тихомиров, С. П. Глухое, Ю. И. Солуянов, В. И. Калентьев,
Л. Ф. Мандыч
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОХРАНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЕМОВ В РАЙОНЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-ПРОМЫШЛЕННОГО
КОМПЛЕКСА
Институт гигиены труда и профзаболеваний Минздрава РСФСР, г. Горький
В проблеме санитарной охраны водоемов особенно актуальны и требуют углубленного научно обоснованного решения вопросы санитарной охраны поверхностных водоемов от загрязнения сточными водами в районах расположения интенсивно развивающихся промышленных узлов, где образуется большое количество стоков смешанного состава, содержащих органические и специфические химические ингредиенты.
В данном сообщении рассматриваются некоторые аспекты охраны поверхностных водоемов в районе территориально-промышленного комплекса (ТПК) с развитой химической промышленностью. Постоянное развитие ТПК выдвигает перед гигиенистами и санитарными врачами ряд проблем (В. Ф. Петров; Г. В. Гуськов и соавт.), связанных с изучением закономерностей и условий формирования состава сточных вод, оценкой эффективности технологических и санитарно-технических мероприятий по уменьшению количества и степени загрязнення производственных стоков, установлением характера и параметров влияния сбрасываемых сточных вод на санитарное состояние водоема и с разработкой гигиенических рекомендаций по охране поверхностных водоемов от загрязнения сточными водами. Изучение в районе размещения ТПК санитарного состояния водоемов и гигиенической эффективности проводимых водоохранных мероприятий является предметом наших многолетних комплексных исследований. Ранее мы сообщали (Н. В. Клнмкина и соавт.), что при оценке санитарного состояния водоемов в районе размещения изучаемого ТПК наиболее информативные данные по характеристике загрязнения водоема могут быть получены при определении специфических для данного промышленного района химических ве-
ществ. При этом были оценены эффективность очистки сточных вод сложного состава на общерайонных биологических очистных сооружениях одной ступени и влияние сбрасыв.аемых сточных вод на качество воды водоема.
В технико-экономическом обосновании реконструкции предприятий ТПК с учетом гигиенических рекомендаций была разработана генеральная схема водоснабжения и канализации всего ТПК, " предусматривающая на химических комбинатах разделение внутриплощадочных сетей канализации, строительство локальных очистных сооружений в отдельных цехах и производствах, мероприятия по подготовке производственных сточных вод к нодаче на сооружения биологической очистки, а также строительство общерайонных внеплоща-дочных сетей канализации и общерайонных биологических очистных сооружений мощностью 350 000 м3/сут производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Проект районных очистных сооружений предусматривал все возможные на тот период развития техники меры по очистке производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод биохимическим методом. Проектом были предусмотрены следующие ступени очистки промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод: 1 ступень — механическая очистка промышленных и бытовых сточных вод раздельными потоками по обычной схеме: решетки, дробилки, песколовки, первич-,^ ные отстойники; II ступень — первичные аэро-тенки очистки промышленных стоков; для обеспечения устойчивого процесса биологической очистки в стоки добавляется фосфор с установки биогенной подпитки; 111 ступень — вторичные аэро-тенки для совместной очистки промышленных стоков после первичных аэротенков и хозянственно-
