CC BY
6
виях хронического опыта оказалась недействующей.
Сопоставление МНД, установленной в хроническом эксперименте, с теоретическими ее значениями, рассчитанными на основании результатов острого опыта и по показателям гидрофобности Ханча, свидетельствует о хорошем совпадении расчетных и экспериментальных данных. Различия между экспериментально полученной МНД и ее показателями, определенными по формулам 1—3, составляют соответственно 3,0, 1,1 и 1,7 раза.
Исследования по оценке влияния некаля на ор-ганолептические свойства воды показали, что не-каль придает воде специфический мыльно-керосиновой запах и горько-вяжущий привкус. Порог ощущения запаха некаля в воде (1 балл) находится на уровне 13 мг/л, практический порог (2 балла) — на уровне 20 мг/л. Аналогичные пороги по влиянию некаля на привкус воды находятся в пределах 1,3
и 3,8 мг/л. Способность его к пенообраЗЬванию определяли по методике, предложенной В. Ф. Гарше-ниным. Установлено, что пороговая концентрация некаля по влиянию на этот показатель составляет 0,50 (0,36-0,70) мг/л.
Результаты исследований дают основание считать пенообразование ведущим показателем вредности при обосновании ПДК некаля в воде.
Выводы
1. Проверочные исследования подтвердили возможность расчетно-экспериментального прогнозирования хронической токсичности ПАВ на примере некаля.
2. Комплексная оценка результатов исследований позволила рекомендовать ПДК некаля в воде водоемов на уровне 0,5 мг/л по органолептиче-скому, признаку вредности.
ЛИТЕРАТУРА
Бабанов Г. П., Бабанов А. Г., Буров Ю. А. и др.— В кн.: Сравнительные исследования изменений физиологических функций под влиянием естественных и синтетических детергентов. Ярославль, 1976, с. 9—18. Гаршепин В. Ф,— Гиг. и сан., 1968, № 1, с. 113—114.
Красовский Г. Н., Егорова Н. А.— В кн.: Новое в диагностике, лечении, профилактике важнейших заболеваний и методах исследования. М., 1971, с. 118—120. Красовский Г. Н., Егорова Н. А., Жолдакова 3. И,— Гиг. и сан., 1979, № 6, с. 7—И.
Поступила 9/VIl 1979 г.
УДК! 614*71:614.72
Проф. Е. И. Гончарук, В. С. Куц, А. В. Меленевская
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ МИГРАЦИИ ^ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПОЧВЫ В АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
Мы поставили перед собой задачу научно обосновать закономерности количественного поступления экзогенных химических веществ в атмосферный воздух из почвы в экстремальных натурных условиях. Изучены процессы миграции химического вещества с поверхности среднезернистого песка в объем воздуха рабочей камеры при температуре 50 °С. В качестве модельного экзогенного химического вещества был выбран гептахлор (ГПХ), так как максимально возможная концентрация его (Стах) в атмосферном воздухе, равная 6,02 мг/м3, которая рассчитана нами по давлению насыщающих паров с помощью уравнения Менделеева — Клапейрона, значительно (в 60 000 раз) выше, чем ПДК (0,0001 мг/м3) этого вещества в атмосферном воздухе. ГПХ наносили на поверхность почвы в различных количествах: 60, 300 и 600 кг/га (20,100,200 мг на 1 кг почвы). Исследуемые количества ГПХ, наносимые на поверхность почвы, в 40 раз превышали обычно применяемые в сельском хозяйстве (1,6 кг/га) для разовой обработки почвы. Однако, учитывая многократность применения ГПХ и неравномерность нанесения его на поверхность почвы, а также то, что в первые дни внесения основное количество препа-
рата, рассчитываемое на пахотный слой почвы 20 см, находится в самом поверхностном односантиметровом ее слое, можно утверждать, следующее: концентрация ГПХ на отдельных микроучастках обрабатываемой поверхности может быть 20 мг/кг и выше. Выбор таких завышенных доз, кроме причин, указанных выше, связан также с чувствительностью методики определения уровня ГПХ в воздухе, которая при малых концентрациях дает большую ошибку. При анализе результатов эксперимента оказалось, что полученные закономерности миграции данного препарата из почвы в воздух будут справедливы и для меньших концентраций (0,5 мг/кг). Так, из рис. 1 видно, что временные зависимости изменения концентрации ГПХ в атмосферном воздухе для различных количеств вещества, нанесенного на поверхность почвы, имеют одинаковый характер.
Исследования проводили на лабораторной установке, предложенной проф. Е. И. Гончаруком. Концентрацию ГПХ в воздухе измеряли методом тонкослойной хроматографии, описанной М. А. Клисенко, с точностью приблизительно 20%, и определяли как среднюю не менее 3 определений.
/ 2 Л 4 5 6 7
Рис. 1. Временнйя зависимость концентрации ГПХ в ат-мосферноы воздухе (Св) для различных количеств (СПо)
вещества, нанесенного на почву. По оси абсцисс — время (в сут); по оси ординат — Свг.(в1ыг/ы');
I — 200 иг/кг; 2 — 100 кг/кг; 3 — 20 ыг/кг.
Пробу воздуха, равную объему рабочей камеры (13 л), отбирали 1 раз в сутки при относительной герметичности камеры, которую затем вновь заполняли воздухом. В наших исследованиях максимальная концентрация ГПХ в воздухе за 1 сут равнялась 1,54 мг/м3 при нанесении ГПХ на поверхность почвы из расчета 200 мг/кг, что примерно в 4 раза ниже максимально возможной конценерации СтОЯ= =6,02 мг/м3, установленной расчетным путем. Следовательно, концентрацию паров ГПХ в воздухе рабочей камеры в условиях нашего эксперимента можно считать далекой от насыщения, т. е. при данной постановке опыта создаются условия, имитирующие конвекционные потоки, что характерно для натурных условий. Мы определяли концентрацию ГПХ, мигрирующего с поверхности почвы в объем камеры за 1 сут — Св. Поскольку в проводимых исследованиях найденные значения концентрации ГПХ в воздухе были значительно меньше насыщающих (Смас. ) при температуре 50 °С, можно было предполагать, что скорость миграции ГПХ (с!Св/сИ) в воздух в каждый момент времени будет определяться количеством ГПХ (С„), оставшегося на поверхности почвы. Кроме этого, при математическом описании процесса миграции надо учитывать и то, что часть наносимого на поверхность вещества диффундирует во внутренние слои почвы. С учетом этих факторов скорость ((1СП/(Н) изменения концентрации (Сп) вещества на поверхности будет определяться двумя процессами: миграцией вещества в воздух и диффузией в почву. Это можно представить следующим дифференциальным уравнением:
¿Сп
¿Г--(*в + Ьп)Сп= -ЯСП, (1)
где К — константа, характеризующая скорость
Рис. 2. Временнйя зависимость величины 1пСв для различных количеств (СПо) ГПХ, нанесенного на почву. По оси ординат — 1п св. Остальные обозначения те же, что нарнс. 1.
процесса миграции вещества в атмосферный воздух; Кп — константа, характеризующая скорость процесса диффузии вещества в почву; А,=А,В+Х,П — константа, характеризующая суммарную скорость убывания вещества с поверхности почвы.
Проинтегрировав уравнение (1) и обозначив Сп0 исходную концентрацию вещества, нанесенного на поверхность почвы в начальный момент времени, получим следующее выражение:
Си (/) = С по е—(2)
Как указывалось выше, скорость миграции ГПХ в воздух с1Св/с11 пропорциональна количеству вещества, оставшегося адсорбированным на поверхности почвы в данный момент. Это можно представить следующим дифференциальным уравнением:
(3)
Проинтегрировав данное уравнение и учтя, что при стремлении времени миграции к бесконечности конценерация вещества в воздухе (Св) стремится к 0, получим решение уравнения (3):
Св =
^•в + ^п
Спо е
-(*8 + *П) <
(4)
Таким образом, составив дифференциальное уравнение и предположив при этом, что вещество мигрирует в воздух с поверхности почвы и вглубь нее, мы, решая это уравнение, получили экспоненциальную зависимость, выраженную уравнением (4). Если наши теоретические предположения при выводе уравнения (4) правильны, то функциональные зависимости, полученные экспериментально и представленные на рис. 1 в других координатах (1пСв~1), должны иметь линейный характер.
Начальная концентрация ГПХ в атмосферной воздухе (С,,) и суммарная скорость миграции ГПХ в воздух я почву для различных его количеств, нанесенных на почву
Начальная концентрация ГПХ. нанесенного на почву, мг/кг Начальная концентрация ГПХ в атмосферном воз-духе Св0, мг/м* Суммарная скорость миграции ГПХ в воздух и почву, Ь. 1/сут
200 2,88 0,833
100 1,36 0,309
20 0,80 0,310
Действительно, как видно из рис. 2, линейная зависимость величины 1пСв от времени имеется для всех вносимых на поверхность концентраций ГПХ при температуре 50 °С. Следовательно, уравнение (4) описывает процесс миграции химических веществ из почвы в атмосферный воздух для любой концентрации изучаемого вещества, наносимого на ее поверхность.
Для того чтобы написать данное уравнение для ГПХ и определить процентную долю этого вещества, мигрирующего с поверхности в атмосферный воздух и почву, необходимо в первую очередь определить величины, характеризующие скорость миграции вещества с поверхности в атмосферный воздух Яв, скорость диффузии вещества в почву А,п , суммарную скорость убывания вещества с поверхности Я,=А,В +Х„ , а также начальную концентрацию ГПХ в воздухе Сп0. Их мы находим по линейным зависимостям, построенным на основании данных нашего эксперимента и представленных на рис. 2. Найденные из рис. 2 величины Я и С, о представлены в таблице, из которой видно, что величина А,=А,В+А.П, характеризующая суммарную скорость убывания вещества с поверхности почвы с точностью 4—5%, постоянна для всех вносимых на почву концентраций ГПХ (Сп0) и равна 0,317±0,012 (1/сут). Найденное из экспериментальных данных значение константы, характеризующей скорость миграции вещества в воздух, •равно 0,0036 (1/сут). Тогда характеризующая скорость диффузии в почву константа А,п, полученная как разность А,—Яв, будет равна 0,3134 (1/сут.). Сравнивая значения Ха и Хв, видим, что скорость диффузии ГПХ в почву примерно в 100 раз выше, чем в атмосферный воздух. Из этого можно сделать важный для санитарной практики вывод, что в атмосферный воздух мигрирует примерно 1 % ГПХ, нанесенного на поверхность почвы.
Зная значения постоянных Л. и Я,в длЖШМ^ГОк-но записать уравнение (4) для данного вещества:
Св(<)=О°.011<Спое-°-31». (5)
Таким образом, с помощью уравнения (5) можно найти концентрацию ГПХ в воздухе в любое интересующее санитарного врача время после нанесения ГПХ на поверхность. Кроме того, это уравнение позволяет решить для хлорорганических пестицидов, в частности ГПХ, очень важную гигиеническую задачу — определить время (/ пдк ) для безопасного выхода людей на работу после обработки ГПЛ поверхности почвы. Понятно, что выход на работу допустим, если концентрация ГПХ в атмосферном воздухе не будет превышать ПДК, т. е. составлять не более 0,0001 мг/м3. Подставив в уравнение (5) значение Св, равное ПДК, и прологарифмировав его, найдем время <пдк(в сутках):
'пдк (Спо)" 14.94+3.15 1пСП0. (6)
В сельском хозяйстве норма расхода ГПД (Сп0) принята равной 0,06—0,15 мг на 1 кг почвы по действующему веществу. Подставив эти значения в уравнение (6), найдем, что время для безопасного выхода людей на работу при такой норме расхода ГПХ от 6 до 9 сут. При других нормах расхода это время легко можно найти из уравнения (6).
Поскольку полученное нами уравнение (4) описывает процесс, происходящий в закрытой камере при слабо выраженных конвекционных потоках, то можно полагать, что в натурных условиях ^дк будет значительно меньше, чем определяемое из уравнения (6). Следовательно, время безопасного выхода на полевые работы, найденное по уравнению (6), имеет определенный запас гигиенической прочности.
Таким образом, проведенные нами исследования процесса миграции ГПХ в атмосферный воздух при различных количествах вещества, нанесенного на почву, позволили установить для изотермических условий зависимость концентрации ГПХ в атмосферном воздухе от его количества, нанесенного на почву, и времени с момента нанесения, а также предложить методику расчета времени безопасного выхода людей на работу при различных нормах расхода ГПХ.
ЛИТЕРАТУРА
Гончару/с Е. И., Перелыгин В. М., Меленевская А. В. Методы определения микроколичеств пестицидов в про-
и ДР-- ГИГ и сан., 1978, №4. с. 41—45 питания, кормах и внешней среде. Под ред.
Гончарук Е. И. Санитарная охрана почвы от загрязнения 3 • к г « ~ г
химическими веществами. Киев, 1977. М. А. Клименко. М., 1977.
Поступила 18/V11 1979 г.
