CC BY
10
УДК 618.24-003.66:614.73
К ОЦЕНКЕ ОСАЖДЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
Проф. А. В. Быховский, канд. техн. наук О. М. Зараев, Б. Н. Рахманов
Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС, Москва
Согласно рекомендациям МКРЗ (1966), для оценки задержки радиоактивности в различных отделах дыхательной системы необходимы измерения истинного поступления радиоактивных аэрозолей в организм человека с вдыхаемым воздухом, а также распределения радиоактивности аэрозоля по аэродинамическим размерам частиц. Для измерения «истинной» концентрации радиоактивных аэрозолей все большее применение находят индивидуальные пробоотборники (Sherwood и Greenhalgh; Б. А. Киселев и О. А. Чуткин). Общим для различных конструктивных вариантов таких пробоотборников является наличие фнльтродержателя с аэрозольным фильтром, прикрепляемого к лацкану комбинезона или халата, батареи и приводимого ею в действие миниатюрного воздушного насоса, которые носят на ремне или размещают в кармане спецодежды.
Скорость пробоотбора через высокоэффективный фильтр диаметром 2—3 см составляет обычно 1—5 л/мин, что позволяет отобрать 0,5—2,5 м3 воздуха в течение 8-часовой смены. Поданным Shulle, при объемной скорости протягиваемого воздуха 1 м3/час использование индивидуального пробоотборника обеспечивает регистрацию — 20% предельно допустимого за рабочую смену поступления Ри239 в нерастворимой форме и 4-кратного превышения предельно допустимого поступления растворимых соединений Ри239. Авторадиографическое изучение аэрозольных проб, отобранных индивидуальным пылеотборником, и пыли, осевшей на респираторах, которыми пользовались работающие, позволило установить, что отношение величин «истинной» концентрации радиоактивных аэрозолей во вдыхаемом воздухе и величины, регистрируемой индивидуальным пробоотборником, мало отличается от 1 (Lister).
Общепринято, что контроль поступления радиоактивных аэрозолей с помощью индивидуального пробоотборника в сочетании с определением их дисперсного состава обусловливает достаточно точную оценку дозы внутреннего облучения человека. Дисперсный состав радиоактивных аэрозолей может устанавливаться с помощью специального прибора, расположенного в производственном помещении (каскадного импактора, центро-питатора и т. п.), либо путем микроскопического изучения (в сочетании с авторадиографией) частиц, осажденных на фильтре индивидуального пробоотборника. Широко распространенный в исследовательской практике авторадиографический метод в сочетании с применением микроскопической техники требует, как известно, значительных затрат времени. К тому же результаты микроскопического анализа трудно представить в виде показателей аэродинамического диаметра, зависящего не только от размера частиц, но и от ее плотности и формы. Изучение распределения радиоактивности по аэродинамическим размерам частиц с помощью многокаскадного импактора в значительной мере лишено этих недостатков (Б. Н. Рахманов и соавт.).
Схематическое изображение импактора дано на рисунке. Импактор состоит из 6 каскадов, сделанных из нержавеющей стали. После шестого каскада помещается фильтр, на котором осаждаются частицы, прошедшие через все ступени импактора; после фильтра помещается расходная диафрагма, служащая для измерения скорости прокачки воздуха через импактор. В конструкции каждого каскада импактора имеется сопло, через которое поступает аэрозоль, и плоская коллекторная пластина, установленная перпендикулярно оси сопла, на которой осаждаются аэрозольные частицы.
| Л вакуумному насос//
Поскольку каждое последующее сопло имеет меньший диаметр, чем предыдущее, скорость прохождения аэрозоля ступенчато возрастает. Более тяжелые частицы улавливаются первыми каскадами, более легкие — последующими, и таким образом происходит разложение аэрозольной пробы на отдельные фракции. Преимущество многокаскадного импактора состоит в том, что получаемые с его помощью данные характеризуют распределение аэрозольной радиоактивности непосредственно по аэродинамическим диаметрам частиц; этого нельзя достигнуть в случае применения, например. «пакета» фильтров (5Ые1еп и соавт.).
Как известно, оценка накопления радиоактивности в органах дыхания значительно упрощается, если распределение радиоактивности вдыхаемого аэрозоля по размерам частиц подчиняется логарифмически нормальному закону. В этом случае по 2 параметрам логарифмически нормального распределения (<1ц медианному диаметру распределения по активности и о-среднеквадратичному отклонению) с помощью так называемой модели легочной динамики МКРЗ определяется относительная доля задержки в любом (¿-ом) отделе дыхательной системы (¡-1 соответствует носоглотка, ¿-2 — трахео-бронхиальный отдел и ¿-3 — легочный отдел).
Для оценки степени достоверности полученных результатов и их радиационно-ги-гиенической интерпретации предложен метод наименьших квадратов (О. М. Зараев и Б. Н. Рахманов). Однако он применим лишь для случая логарифмически нормального распределения аэрозольной радиоактивности. Этого недостатка лишен излагаемый ниже метод линейного программирования.
Математическая задача об оценке уровня загрязнения ¿-го отдела дыхательной системы методом линейного программирования состоит в отыскании неизвестных Х&, удовлетворяющих условиям:
2 а1(,*л=<7,
Л=1
Схема шестикаскадного импактора.
1 — расходная диафрагма; 2 — фильтр: 3 — пружина; 4 — коллекторная пластина; 5 — сопло; 6 — скрепляющий стержень.
0) (2)
и сообщающих линейной функции:
5/= 2 С,кхк к= 1
(3)
наибольшее и наименьшее значения.
Здесь: Хк — доля активности вдыхаемого аэрозоля на частицах к-го диапазона размеров; — относительная активность, осажденная на ¡-ой мишени; а1к — вероятность задержки частиц к-го диапазона размеров на ¡-ой мишени; С¡ъ — вероятность задержки частиц к-го диапазона размеров в ¿-ом отделе дыхательной системы; Б,- — доля активности, задержанная в ¿-ом отделе дыхательной системы.
Таким образом, если в дыхательную систему поступит активность <20, то активность ¿-го отдела будет лежать в интервале:
QoSj min^Qj^QoSj шах (кюри).
ч «
я £
Я ч
* а
9 £
"?сг
8 3
2 х « л
£ я £ «
3 а—
я ь * I««
а г ^ я я
¿о» «■Я 5
о 5 5 Ы я а. И
3
О Я
о с а
2
0
а
с со О.
1
о ?
<м_< о о о о
ос г- — О) о о о—
о о"
_ -ч- 00 -"Г
®о о о ° о о о
1Л ю
о о о о*
о о о о
о
о о"
8 о
е*
10 еч
00 | ОЭ I
— 1 сч '
5 >.
II
м
§ я >. Е а. х
- о о
с. — -С
« 5
СО | СО I
— I с^Г I
а)
о
О» О
ю
I £ I
о
5 5
СтГ -5
3-е-
с. к — с.
о я я — ао
к
X X
со т
Я о.
о к §
а £ а. Е
3 2
л —
н ^
* а
X с
4 О
х и л о
X X
о >х
2 V X X Л X
14
|| 5 га
со Л
а ЕГ х о
си X с
12 ■а о
X X
0> !Х 2 о X X
га х
га а а ° 1 & га 2
&а Й га га с!^ а ЕГ
х о « &
I Е
■о о
X X
а),х £ о>
X X
га х
4 с
0 о.
К х б
га
1 8
5 &
га о — >»
2Ё V о
X X а> -а
3 £
г « о 4
-
с
8§в СО >, =
5 и
3 С
о
X
е;
При этом приведенные оценки максимальной и минимальной величин задержки охватывают всевозможные распределения аэрозольной радиоактивности по размерам частиц, приводящие при разложении аэрозольной пробы на отдельные фракции к значениям относительной активности этих фракций, равным <7г. Использование метода линейного программирования к обработке результатов, получаемых на шестика-скадном импакторе, с конкретными примерами подробно описано О. М. За-раевым и Б. Н. Рахмановым. Ввиду многократного процесса решения системы линейных уравнений для сокращения трудоемкости расчета необходим правильный выбор исходного базиса; тогда обработка результатов вручную симплекс-методом требует, как правило, около 2 часов. Применение вычислительной техники делает процесс обработки экспериментальных данных весьма экономичным во времени.
Значения коэффициентов задержки радиоактивности в различных отделах дыхательной системы, рассчитанные по рекомендации МКРЗ с использованием параметров логарифмически нормального распределения и методом линейного программирования, приведены в таблице.
При исследованиях радиоактивных частиц, загрязняющих воздушную среду производственных помещений, следует иметь в виду следующее весьма важное обстоятельство. Если аэрозольная радиоактивность возникает в результате выбросов из оборудования и более или менее равномерно распределена по объему контролируемого помещения, то показания стационарного или переносного аэрозольного пробоотборника можно принять в качестве удовлетворительной оценки «истинной» концентрации и физико-химических свойств радиоактивных частиц в воздухе, вдыхаемом персоналом. Однако при работе с радиоактивными веществами часто возникают ситуации, когда образование радиоактивных аэрозольных частиц происходит локально, а иногда непосредственно связано с перемещением и действиями персонала, например при работе в боксах с поврежденными резиновыми перчатками или при движении в помещении с высокими уровнями
радиоактивного загрязнения. В этих случаях как концентрация, так и характеристики радиоактивных частиц, определенные с помощью установленного в помещении стационарного аэрозольного пробоотборника, могут существенно отличаться от «истинной» концентрации и характеристик частиц, загрязняющих воздух, вдыхаемый тем или иным лицом. И если в подобных условиях можно предположить, что вследствие разбавления микрозагрязнений потоками воздуха показания стационарного пробоотборника будут занижать истинное поступление радиоактивных аэрозолей в организм работающих, то сделать какие-либо определенные суждения о соотношении измеряемых характеристик радиоактивных частиц, регистрируемых стационарным пробоотборником и вдыхаемых персоналом, не представляется возможным. Еще более неопределенной является ситуация, когда аэрозольное загрязнение представлено малым количеством высокоактивных частиц, из которых одна, попав в органы дыхания, способна развить существенную дозу облучения (А. В. Быховский и соавт.). При этом ввиду малой статистической достоверности вполне возможно, что индивидуальный пробоотборник не обнаружит какого-либо радиоактивного загрязнения, поскольку отбираемый им объем, как правило, на порядок ниже объема воздуха, вдыхаемого индивидуумом. При этом попытка совместить дисперсный анализ с отбором проб в зоне дыхания — а такие разработки применительно к индивидуальным пробоотборникам ведутся в настоящее время (Lan-mead и O'Connor) — неизбежно влекут за собой снижение объема отбираемой пробы и усугубляют сложность второй стороны дискутируемого вопроса.
В качестве количественного критерия возможности использования данных о распределении аэрозольной радиоактивности по аэродинамическим размерам частиц для оценки загрязнения воздуха, вдыхаемого персоналом, можно принять совпадение (в пределах коэффициента 2) значений концентраций, регистрируемых многокаскадным импактором и индивидуальным пробоотборником. В случае такого совпадения поступление радиоактивности в дыхательную систему рассчитывают по данным индивидуального пробоотборника, а относительную задержку в различных отделах дыхательной системы — по данным многокаскадного импактора методом линейного программирования.
В противном случае относительная задержка в различных отделах дыхательной системы может быть определена путем микроскопического исследования (в комбинации с авторадиографией) радиоактивных частиц, осажденных на фильтре индивидуального пробоотборника (А. В. Быховский и О. М. Зараев).
Выводы
1. В целях правильной радиационно-гигиенической интерпретации условий труда в помещениях, загрязенных радиоактивными аэрозолями, следует контролировать радиоактивность воздуха индивидуальными пробоотборниками в сочетании с измерением распределения радиоактивности аэрозоля по аэродинамическим размерам частиц с помощью многокаскадного импактора.
2. Использование многокаскадного импактора для контроля загрязнения воздуха радиоактивными аэрозолями позволяет устанавливать распределение радиоактивности непосредственно по аэродинамическим размерам частиц.
3. В качестве универсального метода обработки экспериментальных результатов, позволяющих получить непосредственно величину задержки радиоактивности в дыхательной системе, может быть использован метод линейного программирования.
ЛИТЕРАТУРА. Быховский А. В. и др. Гиг. и сан., 1968, № 5, с. 53. — Быховский А. В., Зараев О. М. Методические указания по исследованию радиоактивных аэрозолей в случае присутствия в их составе горячих частиц. М., 1968. —
3 а р а е в О. М., Рахманов Б. Н. В кн.: Научные работы ин-тов охраны труда ВЦСПС, 1971, в. 71.—Они же. Там же, в. 73. — К и с е л е в Б. А., Чутки н О. А. В кн.: Ядерное приборостроение. М., 1967, в. 6. — Рахманов Б. Н. и др. В кн.: Научные работы ин-тов охраны труда ВЦСПС, 1971, в. 70. — L a n g m е a d \V., O'Connor D., Ann. Occup. Hyg., 1969, v. 12, p. 127. -Sherwood R., Green h a 1 g h D., Ann. Occup. Hyg., 1960, v. 2, p. 127. — S h 1 e i e n B. et al. Hlth Phys., 1967, v. 13, p. 513. — Shulte H. В кн.: Radiation dose measurenents. Paris, 1967.
Поступила 5/VIII 1971 r.
Социальная гигиена, история гигиены, организация санитарного дела
УДК 613.6:613.956](092) ЭРИСМЛН
Ф. Ф. ЭРИСМАН И ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫ ТРУДА ПОДРОСТКОВ
Проф. С. М. Г ромбах (Москва)
Выдающийся русский гигиенист Ф. Ф. Эрисман на протяжении всей своей деятельности уделял большое внимание гигиене труда детей и подростков.
Во второй половине XIX века детский труд на производстве во всех его отраслях — от мелких ремесленных мастерских до рудников и шахт — широко применялся во всех странах, в том числе и в России. Законодательство создавало лишь фикцию охраны труда и здоровья малолетних и по существу не препятствовало жесточайшей эксплуатации труда детей.
К моменту начала работы Ф. Ф. Эрисмана в России действовал закон 1861 г. «О порядке поступления свободных людей в заводские работы». Параграфы 4 и 5 этого закона касались труда малолетних. Так, в первом из них говорилось, что дети моложе 12 лет не могут быть принимаемы в рудничные и плавильные работы; во втором было сказано: «Малолеты от 12 до 18 лет могут быть принимаемы в заводские работы только с согласия родителей; причем малолеты моложе 15 лет употребляются в работы не более восьми часов в сутки и не иначе как днем, а при рудниках только на поверхности, но не внутри оных».
Нетрудно заметить известное противоречие в этих параграфах. Судя по параграфу 5, дети моложе 12 лет вообще не должны приниматься на работу, а параграф 4 рассматривает 12 лет как предельный возраст лишь для рудничных и плавильных работ. Этой нечеткостью формулировки воспользовались фабриканты и охотно принимали на работу детей и моложе 12 лет.
По материалам департамента торговли и мануфактур, на 3326 предприятиях с общим количеством рабочих 540 794 дети до 12 лет составляли в 80-е годы XIX века 7902, т. е. несколько более 1%х. Сведения эти были, по-видимому, заниженными, так как материалы, тщательно собранные Ф. Ф. Эрисманом и его сотрудниками, показали, что в Московской губернии вдвое больше детей до 12 лет среди рабочих. Вряд ли Московская губерния находилась в этом отношении на особом месте.
1 Е. Андреев. Работа малолетних в России и Западной Европе. В. 1. СПб., 1884, с. 160.
