CC BY
5
ний отдельных показателен при определении степени загрязнения водоема, так и необходимость выравнивания удельного веса показателей в суммарной характеристике воды.
Разработанный нами вариант классификации, как показал опыт определения санитарного состояния малых рек страны, не имеет ограничений к использованию на практике. Гигиеническая классификация является универсальной, пригодна для характеристики качества воды любых водных объектов хозяйственно-питьевого и рекреационного водопользования.
Данные, полученные при классификации водных объектов, могут служить основой для их картографирования по степени загрязнения. Результаты классификации наносятся на карту-схему следующим образом: индекс загрязнения О — без штриховки, 1—горизонтальная штриховка, 2— косая штриховка, 3—пересечение горизонтальной и вертикальной штриховок. Обозначение степени загрязнения штриховкой дополняется буквенно-цифровыми индексами, при этом цифра указывает на индекс загрязнения по классификации, буква — на лимитирующий показатель (о — органолептический, с — санитарный режим, т — токсикологический, б— бактериологический). Например, 1с — умеренная степень загрязнения, лимитирующий показатель — санитарный режим водоема; 2т—высокий уровень загрязнения, лимитирующий показатель—токсикологический. При составлении цветных карт-схем индекс загрязнения 0 обозначается голубым, индекс 1 — зеленым, 2 — красным, 3 — черным цветом.
Результаты классификации водных объектов по степени загрязнения необходимо рассматривать во времени, чтобы знать тенденцию изменения состояния водоема (в сторону улучшения или ухудшения) и в соответствии с этим намечать водоохранные мероприятия.
Гигиеническая классификация водных объектов включена в документы водно-санитарного законодательства: «Методические указания по рассмотрению проектов предельно допустимых сбро-
сов (ПДС) веществ, поступающих в водные объекты со сточными Еодами» № 2875—83 и «Методические указания по гигиенической оценке малых рек и санитарному контролю за мероприятиями по их охране в пунктах водопользования» №3180—84.
Литература
1. Амбразене Ж■ П. // Водн. ресурсы. — 1974. — № 5. — С. 102—110.
2. Емельянова В. П.. Данилова Г. И., Зенин А. А. // Оценка и классификация качества поверхностных вод для водопользования. — Харьков, 1979. — С. 126—128.
3. Емельянова В. П.. Данилова Г. Н., Родзиллер И. Д. // Гндрохим. материалы. — 1980.— Т. 77. — С. 88—96.
4. Жукинский В. П., Оксиюк О. П. // Гидробиол. журн. — 1983, —№2. —С. 59—67.
5. Красовский Г. Н. // Вопросы охраны окружающей среды. — Пермь, 1981. —С. 11—14.
6. Методические указания по получению и применению комплексных оценок качества воды. — М., 1980.
7. Новиков 10. В.. Плитман С. И., Ласточкина К- О.. Хвастунов P. М // Гиг. и сан. — 1984. — № 6, —С. 11—13.
8. Новиков Ю. В., Плитман С. И.. Ласточкина К■ О., Хвастунов Р. М. Ц Там же. — № П. —С. 7—11.
9. Оксиюк О. П.. Жукинский В. Н. // Гидробиол. журн. — 1983. — № 5. — С. 63—66.
10. Плетникова И. П., Сологуб А. М. // Водоснабжение и
сан. техника. — 1981. —№ 2. — С. 4—6. И. Талаева 10. Г., Дмитриева Р. А., Артемова Т. 3. и др.//Состояние и перспективы развития гигиены окружающей среды (Методология, теория и практика).—М„ 1985.— С. 168—172.
12. Черепанов В. В. // Гидробиол. журн. — 1983. — № 2.— С. 56—58.
13. Sladecek V. // Ergeb. Limnol. — 1973. — Bd 7. — S. 1—218.
14. Woodiwiss F. S. //Chem. a. Industr. — 1964. — Vol. 11, — P. 443—447.
Поступила 07.07.86
Summary. Main target of the hygienic classification of waterbodies is prevention of health hazordous effects of chemical and microbial water factors. The hygienic classification involves evaluation indices pertaining to 4 criteria of waterbodies pollution hazards, i. е., organoleptic, toxicologi-cal, general sanitary, and bacteriological factors. The degree of waterbodies pollution is evaluated by a generalized index defined through the most transformed limiting indicator. The hygienic classification of waterbodies by the degree of their pollution has been successfully tested in practice and included into a number of water-sanitary legislation acts.
УДК 614.715:662.613.111-07:616-006-02
В. А. Книжников, Н. к■ Новикова, В. А. Грозовская, А. П. Нифатов, Г. П. Новоселова, Н. Я. Новикова, Р. М. Бархударов, 10. П. Аболмасов,
А. А. Молоканов
К ВОПРОСУ О БЛАСТОМОГЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛЕТУЧЕЙ УГОЛЬНОЙ ЗОЛЫ
Институт биофизики Минздрава СССР, Москва
В последние годы обращено внимание на то, что в золе, выбрасываемой в атмосферу ТЭС, работающими на твердом органическом топливе, содержатся естественные радиоактивные элементы, а также химические токсичные вещества [3.
5, 7]. Наличие больших запасов углей создает перспективу дальнейшего роста выбросов летучей угольной золы в атмосферу [1, 12]. В литературе имеются указания на~ТЯшцерогенную активность золы сланцев и возможную канцероген-
— Ю —
ность угольной золы [6]. Отмечается также корреляция между увеличением использования угля и ростом частоты рака легких [1, 10]. Целью настоящей работы явились проверка способности летучей угольной золы вызывать опухолеобра-зование у экспериментальных животных в условиях хронического ингаляционного поступления и определение роли радиоактивных и химических компонентов золы в индукции опухолей.
Эксперимент проведен на 318 белых беспородных мышах-самках одной разводки средней массой 33±0,5 г. Возраст животных к началу эксперимента 4 мес. Для ингаляционного введения золы донецкого угля, собранного с электрофильтров ГРЭС, использовал затравочные камеры типа Гильденскиольда, в которых животные могли свободно перемещаться при стабильной запыленности воздуха. Ингаляцию осуществляли в течение 5 мес 48 раз по 7 ч за сеанс. Схема эксперимента представлена в табл. 1. Наблюдение за животными осуществляли до их естественной гибели. Легкйе, опухолевые узлы независимо от места их расположения, а также паренхиматозные органы подвергали морфологическому изучению.
Результаты изучения состава золы, использованной при затравке, опубликованы ранее
[7].
При математической обработке данных для определения достоверности показателей использовали параметрический критерий Стыодента, для оценки кумулятивной вероятности возникновения опухолей легких — интервальную методику
[8]. Соотношение между выходом опухолей и содержанием угольной золы в воздухе (доза — эффект) определяли методом наименьших квадратов на ЭВМ «Эклипс».
Наибольшая из примененных концентраций золы (10 мг/м3) по показателям изменения массы тела и динамики гибели оказала общетоксическое влияние. Так, мыши 4-й группы по массе достоверно отставали от контрольных животных на протяжении всего периода наблюдения. Мыши этой группы погибли на 3 мес раньше, чем жи-
Таблица 2
Бластомогенез у мышей, подвергавшихся воздействию различных концентраций летучей угольной золы
Таблица 1
Схема эксперимента
Группа животных Количество животных Концентрация золы в воздухе камеры, мг/м3 Суммарное поступление (доза)
мг на 1 животное мг на 1 г ткани легкого*
1-я (контроль) 2-я 3-я 4-я 109 70 69 70 0 2,5 5,0 10,0 0 1,2 1,8 3,9 0 1,0 2,0 4,0
Группа животных
I-я (конт- 2-я 4-я
Показатель роль) 3-я
концентрация золы, мг/м 3
0 2.5 5 10
Количество животных.
переживших 150 дней от 64 64
начала затравки 96 64
Количество животных, %:
со злокачественными
опухолями всех лока-
лизаций 49 ± 5, I 66 ± 6, 0 81 ±4 ,9 66 ± 6 , 0
с опухолями легких I 3 ± 4 , 2
всех видов 7 ± 2 , 6 22±5,2 1 9 ± 4 , 9
со злокачественными
опухолями внутренних 34±5,9 20±5,0
органов (кроме легких) 1 9 ± 4 . 0 30 ± 5, 7
со злокачественными
опухолями молочной 34 ± 5, 9
железы и кожи 25±4,7 27 ± 5 ,.5 44 ±6,2
* Рассчитано с учетом активного медианного аэродинамического диаметра частиц золы (4,1 мкм) и задержки в легких 25% частиц золы.
вотные остальных опытных групп и контрольные. Токсический эффект по показателям массы тела и динамики гибели при воздействии доз 2,5 и 5,0 мг/м3 отсутствовал.
При изучении бластомогенности использовали показатели частоты дополнительного опухоле-образования' по сравнению с контролем, а также латентные периоды возникновения опухолей. •Процент животных, у которых развились опухоли, рассчитан по отношению к числу животных, переживших 150 дней от начала затравки.
В табл. 2 приведены данные о частоте опухоле-образования у мышей, подвергавшихся воздействию различных концентраций угольной золы.
Как видно из табл. 2, концентрации золы 2,5 и 5 мг/м3 с высокой вероятностью способны учащать возникновение опухолей легких. Вопреки ожиданиям при воздействии концентрации 10 мг/м3 — наивысшей из использованных — максимального бластомогенного эффекта не выявлено. Злокачественные опухоли молочной железы и кожи возникали достоверно чаще по сравнению с контролем при воздействии золы в концентрациях 5 и 10 мг/м3.
Данные, характеризующие латентные периоды возникновения опухолей легких, представлены в табл. 3. При работе с животными со спонтанными опухолями появление первой опухоли может носить случайный характер. Поэтому для уменьшения роли случайности и выявления более закономерных изменений длительности латентного периода мы используем показатели, предложенные В. А. Книжниковым исоавт. [5], средние латентные периоды появления первых 25 и 50 % опухолей (СЛПО25 и СЛП05о), а также общепринятый показатель среднего латентного периода (СЛП).
Из табл. 3 видно, что сроки возникновения опухолей легких у животных, подвергавшихся воз-
Таблица 3
Латентные периоды возникновения опухолей легких при вдыхании различных концентраций угольной золы
Группа животных
Показатель, дни 1 (контроль) 2 3 4
концентрация золы, мг/м5
о 2,5 5,0 10,0
СЛП 615±45 545±47 523±40 457±59**
— —70 —92 —158
Время появле-
ния первой опухоли легких 488 217 283 221
— —271 —205 —267
слпо26 490±2,5 402±64 349±47** 228±9,0*
— —88 —141 —262
СЛПО50 504±Ю 458±49 409±36** 280±30*
—46 —95 —224
Примечание. В числителе — изучаемый показатель, в знаменателе—сокращение его по сравнению с контролем. Одна звездочка — различия по сравнению с контролем достоверны при Р<0,01, две — при Р<0,05.
действию золы, сократились. Наибольшее сокращение зарегистрировано в 4-й группе. Это является результатом не только более интенсивного воздействия бластомогенного фактора, но и того, что в поздние сроки опухоли легких в этой группе возникали и регистрировались реже из-за гибели животных этой группы в ранние сроки. Аналогичные закономерности выявлены и по показателям латентного периода злокачественных опухолей молочной железы и кожи, причем для этих опухолей СЛП оказался в среднем на 50 дней меньше, чем для опухолей легких. В отличие от мышей для человека, очевидно, воздействие летучей угольной золы на наружные ткани тела не имеет существенного значения по сравнению с воздействием на легкие.
Результаты эксперимента, обработанные с помощью интервальной методики, показали, что «чистая» вероятность возникновения опухолей легких (§,-), представляющая собой скорректированную величину, учитывающую поправку на ускоренное отмирание и выход животных из опыта, значительно выше в 4-й группе по сравнению с таковой как в контроле, так и в других опытных группах. На 800-й день от начала затравки величина ф ± 5' составляла соответственно 28±12, 37±9, 61±16 и 78±16 для 1—4-й групп. Приведенные данные показывают, что канцерогенный эффект максимальной концентрации но показателю фактически наблюдавшейся частоты опухолеобразования проявился не полностью в силу ранней гибели животных.
Более полное суждение о бластомогенной опасности угольной золы позволяет получить зависимость эффекта от дозы. Современные представления о механизмах канцерогенеза, а также опыт
гигиенического нормирования канцерогенных факторов дают основания для математической обработки полученных данных с экстраполяцией в область доз ниже использованных [2]. Математический анализ показал, что экспериментальные точки, характеризующие частоту возникновения индуцированных золой опухолей легких, наиболее точно описываются полиномом второй степени. Соотношение между выходом опухолей легких и концентрацией угольной золы может быть описано следующим уравнением:
у = — 0,52*2 + 5,5х + 7,
где у — процент животных с опухолями легких; х — концентрация угольной золы, мг/м3.
Соотношение между выходом опухолей и дозой угольной золы в легких, выраженной в миллиграммах на 1 г ткани легких, описывается уравнением
у = — 3,5x1 + 14,5*! + 7,
где Х\ — доза угольной золы, задержавшейсся в легких, мг на 1 г ткани легких.
На основе приведенной зависимости может быть рассчитан ориентировочный гигиенический регламент допустимого содержания угольной золы в атмосферном воздухе с учетом ее бластомо-генности. Если принять, что риск возникновения опухолей у населения за счет летучей золы не должен превышать риска, создаваемого естественным радиационным фоном [9], то допустимая среднегодовая концентрация угольной золы в атмосферном воздухе не должна превышать 0,002 мг/м3, что ниже существующей среднесуточной ПДКдля взвешенных веществ (0,05 мг/м3) в 25 раз. Среднесуточная ПДК для золы, таким образом, может быть рекомендована на уровне 0,01 мг/м3.
Какие компоненты или качества золы обусловливают ее бластомсгенность?
Содержание бенз(а)пирена (БП) в использованной золе — 0,06 мг/г — обусловливало воздействие на легкие доз, которые в тысячи раз ниже доз, канцерогенная активность которых доказана в эксперименте на животных [5, 11].
В золе присутствуют наиболее сильные из известных физических канцерогенов — а-гктивные радионуклиды естественного происхождения. Подсчеты показывают, что доза облучения легких мышей за счет этих нуклидов, содержащихся в золе, ничтожно мала — не превышает 1/100 дозы, обусловленной компонентами естественного радиационного фона — радоном и его дочерними продуктами [1]. Таким образом, и радионуклиды золы не могут объяснить проявившейся в эксперименте ее бластомогенности. Из литературы известно, что при сочетанном действии на легкие а-активных нуклидов и некоторых химических канцерогенов, в частности БП, может иметь место суммация и незначительное потенцирование [5]. Однако и при этом радионуклиды угольной
золы и БП в тех концентрациях, в которых они определены в золе, не могут обусловить наблюдавшуюся в эксперименте бластомогенность.
Вместе с тем в составе золы имеются химические компоненты, с которых «подозрения» не могут быть сняты. Мы имеем в виду, что зола использованного нами донецкого угля содержит большое количество двуокиси кремния (59,6%), роль которой в канцерогенезе остается предметом дискуссий. Кроме того, в ней присутствуют также некоторые металлы (хром, никель, бериллий, кобальт), которые принято считать канцерогенными. Количество этих металлов, поступивших с золой в легкие мышей — более 1017 молекул каждого металла — достаточно, чтобы объяснить бластомогенность золы [4]. Однако «вина» может быть приписана металлам лишь в том случае, если они находятся в форме соответствующих растворимых соединений и не являются прочно связанными с алюмо- и железосиликатами. Определение формы и роли этих соединений, входящих в число канцерогенных факторов, имеющихся в золе, требует дополнительных исследований.
Наконец, нам представляется возможным высказать предположение, что бластомогенность угольной золы обусловлена механическим трав-матизирующим воздействием фракций наиболее мелких частиц на мембраны, ядра и другие элементы легочных клеток. Данные, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, показали, что зола угля представляет собой округлые образования с преимущественно гладкой поверхностью. Около 50 % частиц золы имеют размер менее 1 мкм, т. е. являются весьма мелкими. Такие частички, подобно асбесту, способны проникать внутрь клеток, травмировать их. При морфологическом исследовании в легких наблюдали единичные мелкие очажки скопления частиц угольной золы в альвеолах, альвеолярных перегородках, в цитоплазме клеток.
Вопрос о роли отдельных компонентов и свойств золы в ее бластомогенности представляет большой интерес с точки зрения обоснования гигиенических требований к технологии сжигания угля и очистки газоаэрозольных выбросов угольных ТЭС, а также для профилактики рака легких.
Выводы. 1. Летучая угольная зола способна при хроническом ингаляционном воздействии
учащать у экспериментальных животных образование опухолей легких, а также кожи и молочных желез.
2. Зависимость частоты образования опухолей легких у экспериментальных животных от дозы угольной золы, проникающей в легкие, может быть описана уравнением
у = — ъ,Ьх\ + 14,5*! +7.
3. Бластомогенная эффективность угольной золы может быть обусловлена наличием в ней таких компонентов, как ряд металлов-микроэлементов (никель, кобальт, бериллий, хром), а также соединениями железа и двуокиси кремния. Нельзя исключить значения механического травмати-зирующего воздействия высокодисперсных частиц на клетку. Роль каждого из этих факторов в канцерогенезе требует дальнейших исследований.
Литература
1. Бабаев Н. С., Демин В. Ф„ Ильин Л. А. и др. // Ядерная энергетика, человек и окружающая среда. — М., 1984.
2. Боговский П. А. // Вопр. онкол. — 1984. — Ла 9. — С. 104—109.
3. Гильденекиольд Р. С., Ковальчук В. К- // Гиг. и сан. —
1984. —№ 1, —С. 17—19.
4. Катульский Ю. Н.// Вопр. онкол.— 1983. — №6. — С. 93—99.
5. Книжников В. А., Грозовская В. А., Литвинов И. Н. и др.//Гигиенические проблемы радиационного и химического канцерогенеза / Под ред. Л. А. Ильина,
B. А. Книжникова. — М., 1979.— С. 74—84.
6. Книжников В. А., Г розовская В. А.. Новикова Н. К, Литвинов Н. Н. // Окружающая среда и здоровье населения. — Таллин, 1984. — С. 147—149.
7. Новикова Н. К-. Книжников В. А. // Гиг. и сан. —
1985. — № 3. — С. 47—50.
8. Парфенов 10. Д. // Гигиенические проблемы радиационного и химического канцерогенеза. — М., 1979. —
C. 43—54.
9. Радиационная защита: Пер. с англ. — М.. 1978.
10- Чаклин А. В., Гриыоте Л. А. //Вопр. онкол. — 1982.— № 2, —С. 3—9.
11. Янышева Н. Я-. Баленко Н. В.. Черниченко И. А. // Гиг. и сан. — 1979, — № 8. — С. 42—45.
12. Environmental Implication of Expanded Coal Utilization/Ed. M. J. Chadwick, N. Lindman. — Oxford, 1982.
Поступила 07.07.86
Summary. Experiment was carried out on 318 white mice exposed to chronic inhalation of Donetsk coal fly ash in concentrations of 2.5, 5.0 and 10.0 mg/m3. The ability of fly ash to cause lung, skin and breast neoplasms was demonstrated. The dose/effcct equation was derived.
