CC BY
3
© Ю. Г. ПРИВОДА, Г. Л. БОГОСЛОВСКАЯ, 1990
УДК 613.632.4:662.749.3|-074
Ю. Г. Привода, Г. Л. Богословская
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНОГО БЕЗОПАСНОГО УРОВНЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ СЛОЖНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ СМЕСИ НА ПРИМЕРЕ ПАРОВ
КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ СТУ-3
$
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
Смола СТУ-3 — вязкая темная жидкость со специфическим запахом каменноугольной смолы, представляющая собой сложную смесь индивидуальных соединений, относящихся к разным химическим классам: одноядерных и многоядерных ароматических углеводородов, гетероциклических и кислородсодержащих соединений (фенолы, крезолы), серо- и азотсодержащих соединений. Исходным сырьем для получения СТУ служит кислая смолка сатураторного- процесса цехов улавливания коксохимических заводов. По своему происхождению и свойствам СТУ близка к дорожному каменноугольному дегтю. Средняя молекулярная масса СТУ-3 300, плотность 1,24— 1,25 г/см3, температура кипения 200—490 °С, воспламенения 96—105 °С.
Среднегодовое потребление СТУ-3 в качестве дорожного вяжущего материала для устройства верхних слоев дорожных «одежд» только по Мин-дорстрою УССР составляот более 50 000 т в год. Указанное количество позволяет построить около 1000 км автомобильных дорог IV и V технических категорий.. Вместе с тем подобные автомобильные дороги являются источником загрязнения ат-
мосферного воздуха. В целом установлено снижение интенсивности испарения химических веществ при старении вяжущих материалов примерно в 2 раза за каждый год эксплуатации дорожных покрытий.
В условиях применения дорожных смесей на основе СТУ наиболее значимым является ингаляционный путь поступления испаряющихся веществ в организм, однако нельзя исключать и другие пути, в частности через пищеварительный тракт и кожу, так как известно, что слизистые верхних дыхательных путей и кожные покровы могут сорбировать газы, пары и аэрозоли. В этой связи представляется оправданным проведение токсикологических исследований новых химических веществ по полной программе.
На первом этапе исследований была изучена токсичность СТУ-3 при ингаляционном воздействии. Лабораторных животных (мыши, крысы) подвергали 2- и 4-часовому воздействию паров СТУ-3 в статическом режиме в концентрации 24 000 мг/м3 (по сумме углеводородов), что соответствует максимально достижимой концентрации. Гибели животных в остром опыте не
Таблица 1
Состав паров СТУ-3, расчетные и экспериментальные значения параметров токсичности компонентов
Идентифицированные вещества Соотношение компонентов, % ьо50, мг/кг СЬбо мг/л ПДКр, ПДКМ.Р пдкс. с Расчетные ПДК|
экспериментальная рас-чет-• ная • мг/м3 ОБУВр.з обувзв
мг/м3
Бензол 5,9 5600 • 45 5 1,5 0,1 0,59
Толуол 3,4 7000 55 50 0,6 0,6 0,056
Ксилол 7,2 4300 50 50 0,2 0,2 0,36
Инден 1,8 1,41 % 1,8 0,025 0,58
Индан 1,3 1,36 1,8 0,024 0,52
Стирол 5000 9,5 5 0,04 0,002
Фенол 5,2 427 0,33 0,3 0,01 0,003 17,3
Крезолы 4,2 344—828 0,17 22 0,02 2,1
Ксиленолы 2,1 576—797 1,54 2 0,02 0,01 2,1
Нафталин 36,5 490 15,4 20 0,003 0,003 121,7
Метил нафталины 1,3 1630—1840 15,4 20 0,108 0,12
Диметил нафталин 1,45 . I # 1,9 0,025
Дибензофуран 1,0 0,664 0,9 0,015 0,66
Тионафген 2.564 3,3 0,008
Антрацен 6,9 4880 0,54 0,8 3,9 0,013 5,3
Фенантрен 1800—2000 0,615 0,019
Пиридин 5,6 3,84 5 0,08 0,08 0,7
Метилпиридин 4,0 2,63 34,2 0,15 0,26
Сернистый ангидрид 10,4 3,98 10 0,05 2,0
Сероуглерод 3,0 . 9 / к 0,39 1 0,03 0,005 6,0
Примечание. Для СТУ-3 величина 2
пдк
составляет 160,4. — 14—
наблюдалось. При этом содержание отдельных компонентов смеси в воздухе было значительно меньше установленных для них среднелетальных концентраций (табл. 1).
В опытах с пероральным воздействием использовали смесь смолы СТУ-3 с подсолнечным маслом в соотношении 1:1. Эксперименты проводили на мышах линии СВА. Контрольным животным вво- J дили аналогичное количество растительного масла. Полученная LD5o для СТУ-3 составила 7190 (6198—8340) мг/кг.
Так как корреляционные соотношения между параметрами токсичности для сложных смесей не установлены, нами были проведены расчеты этих параметров по уравнениям, устанавливающим связи между пороговыми и среднелеталь-ными дозами и концентрациями для индивидуальных химических веществ'.
* t 5 % ' r f ' * • , A '
Рассчитанная по уравнению, приведенному Г. И. Румянцевым и С. М. Новиковым [17] (lgCL5o=0,98 lgLD50 — 2,33), величина CL5o составила 28 150 мг/м3. Величину порога острого действия рассчитывали по уравнению lglimac= lgLD50 — 0,89, полученному теми же авторами
для 225 веществ. Значение порога острого действия составило 926 мг/м3, а зона острого действия (Zac)— 30,4. Ориентировочную величину порога хронического действия определяли с помощью уравнения lg ПКХ|)=0;62 lgLKso—1,08 [2]. Она составила 47,64 мг/м3, а зона хронического действия Zch равна 19,44.
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) для отдельных компонентов смеси составлял от 0,003 до 1. Для определения кумулятивных свойств СТУ-3 мы применили метод Ю. С. Кагана и В. В. Станкевича [13]. При этом коэффициент кумуляции составил величину более 3, что по классификации Л. И. Медведя и соавт. [8] оценивается как средняя кумуляция.
Классы опасности в отношении развития острой и хронической интоксикации по ряду показателей приведены в табл. 2.
Анализируя данные табл. 2, можно отметить, что по экспериментально полученным параметрам LD50 и КВИО смола СТУ-3 и ее пары могут быть отнесены к малоопасным веществам, однако расчетные величины ряда.важных параметров при ингаляционном воздействии на организм дают осно-
при анализе связей limacLD5o
Таблица 2
Классификация опасности смолы СТУ-3 по степени воздействия
на организм
.Г г \ . с • 1 } } Показатель. - Значение Класс
, * 1 показателя опасности
LD5o, мг/кг cl50, мг/м3
Z
Zch
КВИО
ас
7190 28 150 30,4 19,44
4-й 3-й
3-й 1-й
4-й
вание отнести СТУ-3 к умеренно опасным, а величина зоны хронического действия — к чрезвычайно опасным веществам.
В настоящей работе представляется целесообразным рассмотреть некоторые современные подходы к гигиеническому нормированию сложных смесей с учетом реальной химической нагрузки всего комплекса компонентов смеси [4, 7, 19].
Нормирование таких смесей рекомендуется проводить по содержанию не менее двух компонентов; ведущего и наиболее характерного. При этом ПДК данных компонентов, рекомендованные для их изолированного действия, должны быть откорректированы с учетом характера комбинированного действия. При выборе ведущего компонента, по мнению ряда авторов [1, 18], надлежит проводить, учитывая не только индивидуальную токсичность, но и содержание компонентов в исследуемой композиции.
Перспективным для оценки характера комбинированного действия и выявления ведущего компонента смеси относительно постоянного состава может являться метод регрессионно-корреляцион-ного анализа [3, 10, 11]. Однако он требует проведения большого объема токсикологических исследований смесей и сложной математической обработки полученных результатов.
По мнению В. В. Кустова и соавт. [6], нормирование смесей относительно постоянного состава можно осуществлять по любому компоненту, так как корреляционная зависимость между отдельными ингредиентами позволяет расчетным путем установить концентрации остальных веществ исследуемой смеси.
Следует учитывать, что ряд официальных документов, регламентирующих качество атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны [5, 14], ограничивает допустимое содержание компонентов смеси при однонаправленном характере их воздействия, согласно выражению:
2
с
ПДК
1,
где С(, ПДК|— фактическая концентрация и ПДК 1-го компонента.•
М. А. Пинигин [15, 16] предлагает использовать иное выражение, учитывающее любой характер комбинированного действия:
2
С;
ПДК,-
к
кд
где Ккд—коэффициент комбинированного действия, который равен 1 в случае суммации, меньше 1 в случае усиления, больше 1 в случае ослабления эффекта.
Для нахождения величины ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ) паров смолы СТУ-3 нами использована формула, учитывающая предполагаемый характер комбинированного действия, которое для смеси носит однонаправленный характер относительно влияния на
ЦНС (Кк ==1). Если характер комбинированного действия неизвестен, то Кк.==-у 16. Можно рассмотреть и третий вариант, когда вещества подразделяются на две группы: 1-я— 11 веществ, оказывающих однонаправленное действие на ЦНС, 2-я — 5 веществ (инден, индан, дибензуфу-ран, тионафтен, сернистый ангидрид) с неизвестным характером комбинированного действия
(Ккп=УТ+5).
рассматриваемой смеси компонентов имеется ряд веществ с неустановленными ПДК. Величины ОБУВ этих веществ для воздуха рабочей зоны (ОБУВ 3) и атмосферного воздуха (ОБУВа в) рассчитывали по ранее предложенным уравнениям [2, 9, 11, 12, 20]. Результаты расчетов представлены в табл. 1. Кроме того, нами был проведен расчет величины ОБУВ для СТУ-3 по выражению, преобразованному следующим образом:
кд
В
ОБУВ
К
кд
2
пдк,
где с1!—долевое участие компонентов в смеси.
Для СТУ-3 величина 2-Д-, составляет 160,4,
ПДК}
а ее обратная величина — 0,006.
В результате выполненных расчетов для различных предполагаемых К г получены следующие значения ОБУВ (в мг/м*): 0,006 (1), 0,024 (4), 0,15 (2,45).
Учитывая то, что экспериментальное определение К для смеси с таким большим числом
кд
компонентов представляет собой практически неразрешимую задачу, в качестве ОБУВа в для СТУ-3 можно принять 0,024 мг/м3 (по сумме идентифицированных веществ). При проведении аналогичного расчета ОБУВр 3 полученная величина составила 2,8 мг/м3 по сумме углеводородов. Сравнивая найденное значение ОБУВ с установленной ПДК для возгонов каменноугольных дег-тей и смол (0,2 мг/м3), можно отметить их существенную близость. В то же время, как показали проведенные исследования, порог обонятельного ощущения паров СТУ-3 (ПКодор.) составляет 0,028 мг/м3 (по сумме идентифицированных компонентов). Используя корреляционное
уравнение 1ё ОБУВа> =0,96 ^ ПКодор. - 0,51, рекомендуемое для регламентации атмосферных загрязнений, получим величину ОБУВа в, равную 0,01 мг/м3. Близкая величина ОБУВ (0,06 мг/м3) получена также при расчетах с использованием значения ЬО50 [9].
Таким образом, применение корреляционных соотношений между ПДК для атмосферного воздуха, ЬО50 и порогами ольфакторных реакций и формулы, учитывающей химический состав смеси и токсические свойства компонентов, позволило получить близкие значения ОБУВ.
Выводы. 1. На основе данных о химическом составе и соотношении компонентов, мигрирующих из каменноугольной смолы СТУ-3 в атмосферный
а. в
воздух и воздух рабочей зоны, их гигиенических регламентов и характера комбинированного действия предложен метод расчета ОБУВ.
2. При однонаправленном действии компонентов (Кк1==1) ОБУВ рассчитывается как обратная величина суммы отношений долевого участия компонентов смеси к значению их ПДК.
3. Для смесей с неизвестным характером комбинированного действия величина ОБУВ определяется как произведение упомянутой выше обратной величины суммы отношений на величину Ккд, полученную в эксперименте или расчетным путем.
Литература
1. Балашов В. Е., Бартеньев В. Д., Савицкий И. В., Трахтен-берг И. М. Токсикологическая оценка летучих веществ, выделяющихся из синтетических материалов.— Киев, 1968.
2. Беспамятное Г. П., Кротов Ю. А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде: Справочник.— Л., 1985.
3. Бройтман А. Я. 11 Вопросы общем промышленной токсикологии.— Л., 1963.— С. 9—16.
4. Волкова 3. А., Кокарев Н. П., Запалкевич И. Ф. и др. // Токсикология новых промышленных химических веществ / Под ред. А. А. Летавета, И. В. Саноцкого.— М., 1969.—С. 14—24.
5. ГОСТ 12.1.005—88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.— М., 1988.
6. Кустов В. В., Обухова М. Ф., Остапенко О. В. Токсикология синтетических смазочных материалов.— М., 1977.
7. Марченко Е. И., Запалкевич И. Ф. // Гиг. труда.— 1965.—№ 8.— С. 3.
8. Медведь Л. И., Каган Ю. ССпыну Е. И. // Журн. Всесоюз. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева.— 1968.— Т. 13, № 3.— С. 263—271.
9. Методические указания по установлению ориетировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.— М., 1982.
10. Нагорный П. А. // Гиг. труда.— 1971.— № П.— С. 21—24.
11. Нагорный П. А. Математический анализ при токсикологической расшифровке комплекса летучих веществ, выделяемых в воздух из высокомолекулярных соединений: Метод, указания.— Киев, 1975.
12. Нагорный П. А., Родионов Г. А. 11 Гиг. труда.— 1969.—№ 7.— С. 33—35.
13. Основы общей промышленной токсикологии (руководство) / Под ред. Н. А. Толоконцевой, В. А. Филова.—
Л., 1976.
14. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.— М., 1978.
15. Пинигин М. А. // Эстонская респ. конф. «Окружающая среда и здоровье населения»: Тезисы докладов.— Таллинн, 1984.—С. 163—164.
16. Пинигин М. А. 11 Там же.— С. 165—166.
17. Румянцев Г. И., Новиков С. М. // Гиг. и сан.— 1979.—№ 10.— С. 7—11.
18. Саноцкий И. В. // Токсикология новых промышленных химических веществ // Под ред. А. А. Летавета, И. В. Саноцкого.— М., 1969.—С. 14—24.
19. Чекаль В. Н. Гигиенические основы регламентации применения полимерных материалов в строительстве: Дис. ... д-ра мед. наук.— Киев, 1980.
20. Экспрессные методы определения токсичности и опасности химических веществ / Заугольников С. Д., Кочанов М. М., Лойт А. О. и др.— Л., 1978.
Поступила 15.02.89
