CC BY
58
ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫ
УДК 614.715 ГРНТИ 76.33.33
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ЦЕМЕНТНОЙ ПЫЛЬЮ
Ю.В. Ерофеев1, В.В. Турбинский1, А.Ф. Щербатов2, И.И. Новикова1 1ФБУН «Новосибирский НИИ гигиены» Роспотребнадзора Россия, 630108, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, д. 7; e-mail: ngi@cn.ru 2Управление Роспотребнадзора по Новосибирской области
Россия, 630132, г. Новосибирск, ул. Челюскинцев, 7а; e-mail: upravlenie@54.rospotrebnadzor.ru
Величины предельно-допустимых концентраций установлены не по всем загрязняющим атмосферный воздух веществам, что не позволяет организовать действенный мониторинг загрязнений. В ходе работы получены экспериментальным путем ориентировочно безопасные уровни воздействия мелкодисперсной пыли цемента. Фактические показатели содержания среднегодовых значений концентраций цементной пыли в приземных слоях атмосферы превышали предельные значения установленных нормативов более чем в 4 раза, что определяет вероятность существенного влияния данного фактора на регистрируемые более высокие уровни заболеваемости детского населения.
Ключевые слова: здоровье, загрязнение атмосферного воздуха, пыль цемента.
HYGIENIC ASSESSMENT OF POLLUTION OF ATMOSPHERIC AIR CEMENT DUST
Yu. V. Erofeyev1, V. V. Turbinsky1, A.F. Shcherbatov2,1.1. Novikova1
1FBUN "Novosibirskscientific research institute of hygiene" of Rospotrebnadzor
Russia, 630108, Novosibirsk, Parkhomenko St., 7
2Rospotrebnadzor of the Novosibirsk region
Russia, 630132, Novosibirsk, Chelyuskintsev St., 7a
Sizes of maximum-permissible concentration are established not on all substances polluting atmospheric air that doesn't allow to organize effective monitoring of pollution atmospheric during work have been received experimentally approximately safe an urovniya of influence of small disperse dust of cement. The actual indicators of maintenance of average annual values of concentration of cement dust in ground layers of the atmosphere exceeded limit values of the established standards more than by 4 times that defines probability of significant influence of this factor on the registered higher incidences of the children's population.
Keywords: health, pollution of atmospheric air, cement dust.
Введение
Значительная часть экологических проблем, имеющих техногенное происхождение, обусловлена деятельностью промышленных городов. Загрязняя окружающую среду, промышленные центры порождают проблемы локального и регионального уровней [1]. Вместе с тем величины предельно допустимых концентраций установлены не по всем загрязняющим атмосферный воздух веществам, что не позволяет организовать действенный мониторинг загрязнений атмосферного воздуха [2, 3].
Материалы и методы
Исследование проводилось на примере ОАО «Исктимцемент», выбрасывающего в
атмосферный воздух цементную пыль, на которую ПДК и ОБУВ не разработаны.
На экспериментальном этапе исследовались (острый, подострый и хронический эксперимент) самки белых беспородных крыс и мышей. Исследования включали оценку химического состава и размера частиц пыли цемента на этапах пылеочистки, установление параметров токсикометрии пыли в зависимости от ее состава при ингаляционном, пероральном и накожном поступлении в организм. Отбор проб для проведения дисперсного анализа цементной пыли проводился по стандартной методике: размер пылевых частиц измеряли с помощью окулярной микрометрической линейки при цифровом фотографировании увеличенных под микроскопом в
© Ю.В. Ерофеев, В.В. Турбинский, А. Ф. Щербатов, И.И. Новикова, 2017
нем2221-7711 Национальные приоритеты России. 2017. № 4 (26)
200-2000 раз полей пылевидных частиц, закрепленных на предметном стекле. Основная задача заключалась в установлении ориентировочно безопасных уровней воздействия цементной пыли.
Результаты и обсуждение
Было установлено, что в результате очистки из воздушно-пылевой смеси удаляются фракции размером более 10 мкм, и в атмосферу выбрасывается пыль, которая в итоге более чем на 90 % представлена частицами размером менее 50 мкм, а более 70 % -менее 10 мкм. Это определило необходимость нормирования выбросов цементной пыли с учетом размера частиц.
Согласно ГН 2.1.6.2604-10 взвешенные частицы РМ 10 ПДКмр = 0,3 мг/куб. м и ПДК с.с. = 0,06 мг/куб. м, с учетом особенностей компонентного состава цементной пыли были рассчитаны изоэффективные коэффициенты для максимально-разовой (0,3 мг/м3) и среднесуточной (0,1 мг/м3) концентраций.
Изучение острой и подострой токсичности образцов пыли цемента осуществлялось по образцам, отобранным с электрофильтров печей № 6 (образец - «поле 1») и № 7 (образец - «поле 3»). Исследование проводилось при ингаляционном введении це-
ментной пыли в организм лабораторных животных в пылевых затравочных камерах.
Острые опыты проводились с группами животных (самки белых беспородных крыс), подвергаемых воздействию цементной пыли в концентрациях: 5,0-10, 0-20, 0-40, 0-80, 0-160,0 мг на литр воздуха. Продолжительность затравки составляла 4 часа. Наблюдение за животными для учета летальных эффектов и визуальных признаков интоксикации проводилось в течение 14 дней.
Среднесмертельные концентрации находились в диапазоне от 14,5+5,1 мг/л до 25,6+7,6 мг/л. По величине СЬ50 пыль цемента относилась к веществам третьего класса опасности (СЬ50 в диапазоне 5001-50000 мг/куб. м).
Для определения среднесмертельных доз при внутрижелудочном поступлении в организм лабораторных животных цементную пыль однократно вводили в виде суспензии в растительном масле. Были испытаны дозы: 100-300-1000-3000-6000 мг/кг. Время наблюдения за состоянием лабораторных животных составляло 14 суток. Было установлено, что среднесмертельные дозы при внутрижелудоч-ном введении (БЬ50) цементной пыли составили от 661,2+295,8 мг/кг до 1181+495,8 мг/кг, что также соответствовало третьему классу опасности (БЬ50 в диапазоне 151-5000 мг/кг).
Рис. Зависимость «концентрация-эффект» в опыте на гиперчувствительность к пыли цемента
на самцах белых беспородных крыс в зависимости от поля электрофильтров: (по оси абсцисс - концентрация пыли в водном растворе; по оси ординат - процент животных с реакцией гиперчувствительности, %)
ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫ
В качестве интегрального показателя, отражающего острую токсичность, был использован суммационно-пороговый показатель. После однократной 4-часовой ингаляционной затравки самок белых крыс с электрофильтров «поле 3» и «поле 1» в концентрациях 0,05-0,1-0,3-1,0 мг/л статистически достоверные различия в средних значениях суммаци-онно-порогового показателя наблюдались в группах животных, подвергнутых воздействию пыли, в концентрациях 0,3 и 1,0 мг/л. Реакция нервной системы белых крыс характеризовалась повышением возбудимости и уменьшением времени реакции на электрический раздражитель. Причем эта реакция нервной системы лабораторных животных была отмечена при действии цементной пыли с «поля» в концентрации 0,3 мг/л, а с «поля 1» - только в концентрации 1 мг/л.
При оценке адаптационных реакций у подопытных животных на действие пыли цемента было выявлено, что пороговая концентрация, при которой нормальное состояние адаптационной реакции сохранялось более чем у 84 % животных, для пыли с «поля 3» -0,077+0,018 мг/л, а для пыли с «поля 1» -0,116+0,047 мг/л.
Величина пороговой концентрации острого действия пыли цемента с «поля 3» относилась к третьему классу - ПК=0,3 мг/л (диапазон от 0,11 до 1,0 мг/л), по реакции адаптации - ко второму классу опасности - ПК=0,077 мг/л (диапазон 0,01-0,1 мг/л). Пыль цемента с «поля 1» относилась к третьему классу опасности - ПК=1,0 мг/л, и к третьему классу - по реакции адаптации ПК=0,116 мг/л.
Для оценки раздражающего и аллергического действия цементной пыли лабораторные животные были разделены на семь групп по 6 особей в каждой. Для изучения кожно-раздражающего действия цементной пыли на дистиллированной воде были подготовлены растворы с содержанием пыли следующих концентраций: 10, 1,0 и 0,1 %. Подопытных животных помещали в индивидуальные клетки-пеналы, а хвосты опускали в пробирки с водным раствором пыли на 1 час ежедневно. У контрольной группы хвосты опускали в чистую дистиллированную воду в течение 14 дней. Ежедневно следили за поведением животных, отмечая местную и общую реакцию. Наблюдение за животными показало, что в течение всего периода раздражающее дей-
ствие было выявлено у 100 % животных опытных групп с содержанием 10 % пыли. Пороговая концентрация по раздражающему действию на кожные покровы составила для пыли с «поля 3» - 0,02 %, с «поля 1» - 0,11 %.
Через 10 дней после окончания эксперимента на кожно-раздражающее действие подопытным животным были поставлены кожно-скарификационные пробы с 0,01 и 0,1 %-ными растворами соответствующей пыли. Наблюдение в течение 10 дней выявило гиперчувствительность немедленного типа у части животных. По результатам испытаний построены уравнения зависимости эффекта (% животных с гиперчувствительностью к пыли цемента) от концентрации цементной пыли в растворе, действующем на кожу, и получены значения пороговых концентраций для пыли с «поля 3» -ПК= 0,11 %, пыли с «поля 1» - ПК=0,56 %.
Таким образом, в результате токсикологических исследований цементной пыли с /различных стадий очистки на электрофильтрах - «поле 1» и «поле 3» были установлены показатели токсикометрии цементной пыли»:
1) среднесмертельная концентрация в воздухе ^50, в мг/л: «поле 3» - 19,3+7,0 (3-й класс опасности); «поле 1» - 25,2+7,0 (3-й класс опасности);
2) среднесмертельная доза при внутри-желудочном введении, DL50, в мг/л: «поле 3» -766,3+312,9 (3-й класс опасности); «поле 1» -745,9+459,5 (3-й класс опасности);
3) пороговая концентрация острого ингаляционного действия по суммационно-пороговому показателю (СПП), в мг/л: «поле 3» - 0,1 (3-й класс опасности); «поле 1» - 0,3 (3-й класс опасности);
4) пороговая концентрация острого ингаляционного действия по реакции адаптации, в мг/л: «поле 3» - 0,077+0,018 (2-й класс опасности); «поле 1» - 0,116+0,047 (3-й класс опасности);
5) зона острого действия, в мг/л: «поле 3» - 250,6 (4-й класс опасности); «поле 1» -217,2 (4-й класс опасности);
6) пороговая концентрация кожно-раздражающего действия, в %: «поле 3» - 0,02; «поле 1» - 0,11;
7) пороговая концентрация по кожной пробе на гиперчувствительность в %: «поле 3» - 0,11; «поле 1» - 0,56.
По результатам испытаний были построены уравнения зависимости эффекта от
ISSN2221-7711 Национальные приоритеты России. 2017. № 4 (26)
концентрации цементной пыли в растворе, действующей на кожу, и получены значения пороговых концентраций, т. е. расчетные значения ОБУВ.
Выводы
Экспериментально было установлено, что на электрофильтрах задерживается цементная пыль преимущественно размером 10-300 мкм, мелкодисперсная фракция РМ10 и РМ 2,5 мало улавливается и выбрасывается в атмосферу. Последовательное удаление из пылевоз-душной смеси тяжелых фракций пыли сопровождается изменением ее химического состава в направлении преимущественного удаления карбонатно-сульфатных минералов: калия, натрия, серного ангидрида и в меньшей степени
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Щербатов А.Ф., Рапута В.Ф., Турбин-ский В.В., Ярославцева Т.В. Оценка загрязнения атмосферного воздуха пылью по данным снегосъемки на основе реконструкции полей выпадений // Анализ риска здоровью. 2014. № 2. С. 42-47.
2. Рапута В.Ф., Коковкин В.В., Девятова А.Ю. Сравнительная оценка состояния длительного загрязнения атмосферы и снегового покрова г. Новосибирска на сети стационарных постов Гидрометеослужбы // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 499-504.
3. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 272 с.
Ерофеев Юрий Владимирович - доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник; Турбинский Виктор Владиславович -
доктор медицинских наук, директор. Новосибирский НИИ гигиены; e-mail: erofeeffyv@rambler.ru.
Щербатов Александр Фёдорович - руководитель Управления Роспотребнадзора по Новосибирской области.
Новикова Ирина Игоревна - доктор медицинских наук, профессор, начальник отдела по надзору за условиями воспитания и обучения и питанием населения Управления Роспотребнадзора по Омской области, главный научный сотрудник Новосибирского НИИ гигиены.
соединений железа, кальция, магния и кремния. Изменение химического и морфологического состава цементной пыли в процессе очистки на электрофильтре не оказывает существенного влияния на величины пороговых концентраций. Расчетная величина референтной концентрации пыли цемента с содержанием диоксида кремния 20-70 %, выбрасываемой через трубы обжиговых печей, составила 0,06 мг/куб. м.
Фактические показатели содержания среднегодовых значений концентраций цементной пыли в приземных слоях атмосферы составляли 4,3-4,7 ОБУВ, что определяет вероятность существенного влияния данного фактора на регистрируемые более высокие уровни заболеваемости детей, проживающих в зоне воздействия ОАО «Искитимцемент».
REFERENCES
1. Shherbatov A.F., Raputa V.F., Turbin-skij V.V., Jaroslavceva T.V. Ocenka zagrjaznenija at-mosfernogo vozduha pyl'ju po dannym snegos#emki na osnove rekonstrukcii polej vypadenij // Analiz riska zdo-rov'ju. 2014. № 2. S. 42-47.
2. Raputa V.F., Kokovkin V.V., Devjatova A.Ju. Sravnitel'naja ocenka sostojanija dlitel'nogo zagrjaznenija atmosfery i snegovogo pokrova g. Novosibirska na seti stacionarnyh postov Gidrometeosluzhby // Optika at-mosfery i okeana. 2010. T. 23, № 6. S. 499-504.
3. Berljand M.E. Prognoz i regulirovanie zagrjaznenija atmosfery. L.: Gidrometeoizdat, 1985. 272 s.
Erofeev Yury Vladimirovich - Doctor of Medicine, Professor, chief researcher; Turbinsky Viktor Vladimirovich - Doctor of Medicine. Novosibirsk research Institute of hygiene; e-mail: erofeeffyv@rambler.ru
Shcherbatov Aleksandr Fedorovich - Chief of Rospotrebnadzora of the Novosibirsk region.
Novikova Irina Igorevna - Doctor of Medicine, Professor, chief of Department on supervision of conditions of education and training and nutrition of the population of Rospotrebnadzor of the Omsk region, chief researcher of the Novosibirsk research Institute of hygiene.
