CC BY
18
ДИСКУССИИ ОТКЛИКИ ЧИТАТЕЛЕЙ
Ф
УДК 613.155.3+614.73+614.7771 : 546.791
К ВОПРОСУ О ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ
УРАНА В ВОДЕ И ВОЗДУХЕ
В. П. Шамов
Ленинградский научно-исследовательский институт радиационной гигиены
А. Предельно допустимые концентрации растворимых соединений урана
в воздухе рабочих помещений
#
При установлении предельно допустимых концентраций растворимых форм урана в воздухе Международная комиссия по радиологической защите 1 рассматривала этот элемент с точки зрения как его радиоактивных свойств, так и токсичности. Для большинста изотопов урана (и230—и236) в основу предельно . допустимых концентраций положены их радиоактивные свойства. Для особенно долгоживущего изотопа и238, а также для природной смеси изотопов урана (и!238—11н234) ограничивающим фактором служила химическая токсичность.
В основу численного значения предельно допустимых концентраций растворимых соединений и238 и природного урана положена нагрузка на почки, равная 1 мг урана для профессиональных рабочих. Для остальных изотопов урана ограничивающим фактором служат дозовые нагрузки. В том случае, когда критическим органом являются почки (и230), допустимой дозовой нагрузкой считается 15 бэр/год (при условии, если весовое количество урана, создающего эту дозу, меньше 1 мг). Если критическим сарганом является костная ткань (и232—и236), то допустимой дозовой нагрузкой является 30 бэр/год.
Биологические константы и математический аппарат, положенный в основу численного определения предельно допустимых концентраций
растворимых соединений урана в воздухе
Среднесуточное потребление загрязненного воздуха определяется, исходя из следующего графика работы человека: 8 часов в день, 5 дней в неделю, 50 недель в году. Таким образом, среднесуточное потребление воздуха (за время работы) равно Ю7 см3 5/7 • 50/52 = 7 • 106 см3, где 107 см3— количество воздуха, потребное за 8 часов работы. Если активность воздуха равна (ПДК)воз и доля активности, поступающей из ле-%1
1 В связи с пересмотром численных значений предельно допустимых концентра-
ций урана автор излагает точку зрения Международной комиссии по радиологиче-
ской защите по вопросу о нормировании различных изотопов урана в воде и воздухе.
гочной ткани и кровь, равна ¡воз, то среднесуточное поступление активности в кровь через легкие будет равно:
(ПДК)воз Ю7 5/7• 50/52• /в03 = 7• 106(ПДК) ВОЗ•/воз•
Доля активности воздуха, поступающего в кровь через дыхатель-
О __________________ _______%9
ные пути, для растворимых соединении урана принята равной /воз = 0,25. Таким образом, если под \понимать долю активности,
о о
поступающей из крови в критическии орган, то ежесуточное поступление урана в критический орган через легочную ткань будет равно ао:
а0 = 7 • 10е (ПДК) воз*/воз•
Ежесуточное поступление урана в критический орган через ЖКТ при содержании в воздухе (ПДК)воз урана будет равно а'0 :
ао =7-10« (ПДК)воз-0,5 /г/2 ,
где 0,5 — доля активности растворимого соединения, которая поступает в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) из легких, а — доля активности, поступающей ¡в кровь из ЖКТ.
Общее ежесуточное поступление активности в критический орган будет равна Со\ .
с0 = 7-10е(ПДК)воз [/воз + 0,5 /х]./2 .
В том случае, когда /Воз /ь формула принимает более простой вид:
с0 = 7-10«(ПДК)воз /воз-/2 •
В случае длительного поступления урана его активность в критическом органе будет расти до тех пор, пока не установится равновесие между поступающей активностью и активностью, покидающей орган. Равновесное количество изотопа в том или другом органе определяется эффективным периодом полувыведения Тэ
* и 6 Тэф
т9 ф_ ; тэф_ ]п2
1/2
где Т1/2 —физический период полураспада; То — биологический период полувыведения; тЭф — эффективное время жизни данного изотопа.
В случае длительного поступления активности в концентрациях, равных (ПДК)воз, равновесное количество в критическом органе определится из следующей зависимости:
^7(0 = 7-10« (ПДК)воз • /воз- /2 -тэф-(1 -Г1Лэф).
Если (условие достижения равновесности),
то <7(0 "^оо =7-10е - (ПДК) ВОЗ /вОЗ*/2 Тэф-
Это и есть равновесное количество изотопа в критическом органе.
И, наконец, поскольку (ПДК)воз ограничивается дозовым или токсическим фактором, величина не должна превышать определенных величин. Например, если в основу (ПДК) воз положен дозовый фактор то связь между № (бэр/неделя) и ц<х> (мккюри) дается в следующем виде:
<7^3-7.10* 6-Ю5 1-6.Ю-6 2£1/ч(ОБЭ)* п ЧУ (бэр/неделя) =-
100-т
где т— масса критического органа (в г), W (бэр/неделя) — предельно допустимая мощность дозы, равная 0,3 бэр!неделя для почек и 0,6 бэр/неделя для костной ткани.
Подставив в это уравнение значение для goo по предыдущей формуле и решив его относительно (ПДК)воз, мы сможем определить численное значение (ПДК)воз для того или другого изотопа урана:
7.10« (ПДК)воз-/воз-/2 -*эф 3-7 -104-6 -105 1,6.10 2£iFi (ОБЭ){ п
W =-
п. д.
100 m
100 m W
(П ДК) воз =-;-:-—-
7-10e;/B03 f тэф 3-7« 104-6-105 1,6-10 " ¡Fi (OB3)i п
Сводные результаты поступления растворимых соединений урана с «загрязненным» воздухом приведены в табл. 1.
В первом столбце табл. 1 указан изотоп урана; во втором — критический орган; в третьем — численные значения (ПДК)воз по данным Международной комиссии по радиологической защите 1959 г.; в четвертом— значение /воз \2 » т- е- т°й доли активности, которая ежесуточно
поступает из легких в критический орган; в пятом — эффективное время жизни изотопа в критическом органе; в шестом — равновесное количество урана в критическом органе; в седьмом — равновесная мощность дозы, которая соответствует равновесному количеству изотопа в критическом органе (¿7оо); ® восьмом — отношение равновесной мощности дозы к предельно допустимой мощности дозы для соответствующего органа; в девятом — корректированная предельно допустимая концентрация, т. е. такое значение ее, при котором равновесная мощность дозы будет равна предельно допустимой мощности дозы (для изотопов и230—и236) или равновесное количество в почках будет равно 1 мг (для и238 и иприродн); в одиннадцатом — предельно допустимая концентрация ура^а !в воздухе для населения, коэффициент запаса по дозам, равный 1/30, коэффициент запаса по токсичности и238 и иПриродн, равный 1/10; наконец, в двенадцатом столбце дана (ПДК) для и238 и иПриродн при коэффициенте запаса по токсичности, равном 1 /30 1.
Б. Предельно допустимые концентрации нерастворимых соединений
урана в воздухе
В случае нахождения нерастворимых соединений урана в воздухе критическим органом для всех изотопов урана (U230—U238) является легочная ткань, допустимая дозовая нагрузка на которую W п.д. принята равной 0,3 бэр/неделя для профессиональных рабочих и 10~2 бэр/неделя для населения. Коэффициент задержки активности для легочной ткани принят равным 0,125, а биологический период полувыведения Tq — равным 120 дням.
Таким образом, равновесное количество урана в легочной ткани будет составлять;.
q = 7.10в(ПДК)воз 0,125- Гб
1п2
1 Коэффициент запаса по токсичности принят равным коэффициенту запаса по радиоактивному воздействию.
Т а б л и ц а 1
Растворимые соединения урана в воздухе и рекомендуемые значения его предельно допустимых концентраций для профессиональных рабочих
и населения
1 /
воз
0,25; I =0,11 (почки); / (кость) =0,33.
2 2>
1 % Изотоп Критический орган . А' ? 1 (ПДК) (в ВОЗ мккюри/см3) воз эф (в днях) "оо (в мккюри) •
# и 230 ПОЧКИ з-ю-10 0,028 12 0,75.10~3
у232 Кость ю-!0 0,083 430 25-10 3
У 233 » 5.10-'° 0,083 430 125-10~3
и234 » 6. ю-10 0,083 430 150-10"3
у23в 6. ю-10 0,083 430 150-10"3
у 235 » 5. Ю-10 0,083 430 125 -10~3
Почки 0,028 22 з-ю"3
у 238 » 7.10-" 0,028 22 о, з-ю"3
^прнродн » • 14 -10_" 1 9 0,028 1 ! 22 1 0,6.10"3
№ (в бэр/неделя)
и/
00
XV
п. д
Корректированная
(ПДК)
4 ** воз для профессиональных рабочих
(в
бэр/неделя) А (в мг)2
0,3
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
2-10
2-10
4-10
-з
1
2,5
2,5
2,5
0 5
3-10
ю
4-10
11
2-10
ю
2-10
ю
2,5
7-10
7-10
2-10
ю
2-10
ю
3-5-10
ю
7-10
п
14-10
—з
14-10
п
0,3
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
1
+ 1
(ПЛК)воз для населения (в мккюри/см8)
3-10
12
4-10
13
2-10
12
2-10
12
2-10
12
2-10
12
2-10
12*
5-10
123
(ПДК) населения К=1/3
(коэффициент запаса по токсичности)
_ , -16«
/•10 Кюри/л
14-10
16«
кюри/л
2 Относится к двум нижним цифрам. %
3 При данном содержании растворимых соединений в воздухе равновесное весовое количество урана в почках будет составлять 0,1 мг (коэффи
циент запаса по токсичности равен 10).
4 При данном содержании растворимых соединений урана в воздухе равновесное весовое количество урана в почках будет составлять 0,03 ма (ко
эффициент запаса по токсичности равен 30).
Равновесная мощность дозы определится из соотношения
оо
Я 3,7-104 6-Ю5 1,6-10 2Е\Р\ (ОБЭ) п
оо 1
100 т
(ПДК)воз для профессиональных рабочих определяется из этого уравне ния в предположении, что 1^оо = 0,3 бэр/неделя.
(Г1ДК) воз (мккюри/см3)
0,3 100 т
7-106 0,125 тЭф 3,7-104-6-106 1,6-10 (ОБЭ)! п
Сводные результаты по нерастворимым соединениям урана в воз духе представлены в табл. 2.
Таблица 2
Сводные результаты по нерастворимым соединениям урана в воздухе и предельно допустимым концентрациям урана в воздухе для профессиональных
рабочих и для населения
Изотоп и280 и232 и233 и234 и236 и,зв и2за и природн
££¡/4 (ОБЭ) 1 п..... 350 210 50 49 46 47 43 43
тЭф (в днях) ..... 30 175 175 175 175 175 175 175
(ПДК) воз (в мккюри/см3) ю-10 з-ю-11 ю-10 ю-10 ю-10 ю-10 ю-10 ю-10
для профессиональных
работников (МКРЗ)
равновесная доза
(в бэр¡неделя) .... 0,32 0,35 0,28 0,28 0,28 0,28 0,27. 0,27
Рекомендуемая (ПДК) Воз
для населения — 12 —13 —12 —12 — 12 —12 —12 . —12
(в мккюри/см3) . . . 10 310 10 10 10 10 10 10
Из приведенных в табл. 2 данных ъидно, что (ПДК)воз нерастворимых соединений урана, за исключением и238 и иприродн, примерно в 2 раза ниже, чем (ПДК)воз растворимых соединений. Нам кажется, что разумно принять одно значение (ПДК)воз и определить его по нерастворимым соединениям.
В качестве единых значений по (ПДК)воз для большинства изотопов урана (и230—и236) разумно остановиться на следующих:
(ПДК) воз (профессиональные рабочие) = 10—10 мккюри/см3 =\0 13 кюри/л.
(ПДК) воз (население) =10-12 мккюри/см3= 10—15 кюри/л.
Таким образом, предельно допустимую концентрацию и230—и236 в воздухе предлагается повысить в 5 раз.
Для определения предельно допустимой концентрации природного урана и и238 следует положить в основу химическую токсичность урана как элемента. Причем если урановая нагрузка на почки, равная 1 мг (для профессиональных рабочих) и 0,03 мг для населения, при длительном его содержании в организме допустима, то в качестве (ПДК) воз для и238 и природного урана следует остановиться на значениях:
(ПДК)воз (ПДК)воз (ПДК)воз (ПДК)воз
у238 у238
7 7
природн природн
Ю-14 кюри/л — профессиональные рабочие (0,2 мг/м3). 10~16 кюри/л — население (0,002 мг/м3). 14. Ю~14 кюри/л — профессиональные рабочие (0,2 мг/м3) 14 - 10~16 кюри/л — население (0,002 мг/м3).
Эти значения в 10 раз выше предельно допустимых концентраций указанных изотопов в воздухе, принятых в настоящее время.
В. Предельно допустимые концентрации растворимых
соединений в воде для населения
Ф
При численном определении предельно допустимой концентрации урана в воде важное значение имеет коэффициент всасывания урана из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в кровь (f 1) и эффективная
энергия для ЖКТ (£Эф).
В основу определения численного значения (ПДК)вод Международная комиссия по радиологической защите приняла следующие значения для указанных параметров:
h = 10~4; Еэф = 0,01 Е .
а0
Следует сказать, что оба эти параметра в настоящее время определены далеко не точно и нуждаются в дальнейшем уточнении.
Так, по данным Buttrwors, fi равно 5- Ю-3. Такое же значение приводят А. Танненбаум и Г. Сильверстон
Значение /i, по предварительным данным Fish, Payne и Thompson, для фтористого соединения урана UO2F2, полученное на собаках, равно ^ 10~2. Данное сообщение поступило в Международную комиссию по радиологической защите после Стокгольмского совещания в 1962 г.
В связи с изложенным при анализе (ПДК) вод для растворимых соединений урана мы исходили из двух значений для /1 (10~4 и Ю-2)2. В ка-
о о
честве ограничивающей урановой нагрузки на почки применимы те же значения, что и выше, а именно 1 мг для профессиональных рабочих и 9,03 мг для населения.
Сводные результаты по анализу поступления растворимых соединений урана через ЖКТ приведены в табл. 3.
Из приведенных в табл. 3 значений видно, что при использовании численного значения для коэффициента всасывания /1=10~2 (вместо Ю-4) ограничивающим параметром (ПДК)вод является доза во внутренних органах (и230 и и236) и весовая нагрузка на почки (и238 и
иприрОДн) •
В данном случае, по-видимому, разумно для всех изотопов урана (и230 и и236), кроме наиболее долгоживущих (и238 и иприродн), принять единое значение (ПДК) вод» которое определить по растворимым соединениям при /1= 1 • 10-2.
В качестве предельно допустимой концентрации урана в воде рекомендуется принять следующее значение для населения:
(ПДК) вод = 0,5 • Ю-6 мккюри/см3=0,5 • 10~9 ккюри/л • и23°—и236. *
При этом значении (ПДК)вод доза на внутренние органы и ЖКТ не будет превышать доз, допустимых для населения. (ПДК) вод для и238 и иПриродн определяются из предположения о допустимости урановой нагрузки на почки (1 мг для профессиональных рабочих и 0,03 мг для населения).
При справедливости этого предположения предельно допустимые концентрации урана в воде для населения принимают следующие численные значения:
(ПДК)вод (население) =0,6 мг/л\ 2 • кюри/л (и238); 4 - 10~10 кюри/л
(Иприродн) •
Рекомендуемое значение (ПДК) вод для населения в весовых количествах составляет 0,6 мг/л, т. е. в 12 раз выше того значения, которое принято в СССР (0,05 мг/л).
1 Значение 10~3 было принято на Стокгольмском совещании Международной комиссии по радиологической защите при нормировании аварийных поступлений урана с продуктами питания.
2 Значение /1=10—2 принято указанной комиссией для нормирования при хроническом поступлении урана (МКРЗ-1962).
Д
Изотоп
Сводная таблица по аналйзу существующих значений (ПДК)ВОд Для растворимых соединений урана
Таблица 3
Критический орган
<ПДК)Еод <в
мккюри/см2) МКРЗ-59
^вод
'эф (В днях)
оо
(в мккюри)1
1Е Е \ \
(ОБЭ). п
№
00
(в бэр/неделя)*
(ПДК)
ВОД
при /1=10 (в мккюри/см•)
(ПДК)
вод
при /1=10
(в мккюри/см3)
V? (в бэр/неделя)
_о
/«=10 "
у230 Почки 7-10~ -3 1 1 1 10" -5 12 —4 7-10 350 0,3 7-10" -3 7-ю" -5 0,3
у 232 Кость 210' -3 3 3 10~ -5 430 2-1•10 2 1 200 1,2 10' -3 10" -5 0,6
у 233 » 10" -2 3 3 10" -5 430 0,1 250 1,2 5-10" -3 0,5-10" -4 0,6
и234 » 10" -2 3 3 10" -5 430 0,1 . 240 1,2 5 • 10 -3 0,510" -4 0,6
у236 » Почки 10" -2 3 1 3 1 10" 10" -5 -5 430 22 0,1 —4 18-10 230 46 1,2 0,1 5-10"" • -3 0,5-10 • -4 0,6
у230 Кость 10" -2 3 3 10" -5 430 0,1 230 1,2 5-10" -3 0,5-10" -4 0,6
и238 Почки 2-10*" -3 1 1 10" -5 22 з-б-ю"4 (1 мг) 43 2-10~? 2,10" -3 2-10" 9 -5 I4
^природн 4.10" -3 1 1 1- 10" -5 22 7-2 -10~4 (1 мг) 1 43 4 • 10""2 1 4-10" : -3 4-10~ -5 I4
(ПДК)
у вод по ЖКТ
Е . -10"~2Е
Эф а
10 8-10 9-10 9-10 8 • 1Э
4
10-10' 10.10
10-10
(ПДК)
х вод для населения
/1=Ю~"2
7-10 10
0,5-10' 0,5 10 0,5-10
•6
•6
0,5-10 0,7•10 6 (2-10"*7)5 1,3-ю"6 (4-10 7)6
1 /
вод
я
оо
3 ^
оо
/г/2; /1
ю
; / (кость) = 0,33; / (почки) 2 2
0,11.
(ПДК)вод-750 см3 /вод %[)'» 750 = 1100-5/7.50/52 — среднесуточное потребление воды за 8 часов работы.
«со
3,7-Ю4 6-105 1,6 10 (ОБЭ){ п
100 т
4 Значения даны в миллиграммах.
6 Значения, указанные в скобках, соответствуют весовой нагрузке на почки, равной 0,03 мг, т. е. коэффициент запаса по токсичности равен 30.
Для дальнейшего уточнения указанных значений (ПДК)воз необходимо выяснить, насколько нагрузка на почки в 0,03 мг является допустимой, а также уточнить значение коэффициента всасывания урана из ЖКТ в кровь (/1), коэффициента /'2, показывающего, какая часть попадает из крови в почки, и биологического периода полувыведения из почек.
Поступила 18/1V 1963 г.
УДК 616-006.6-02 : 665.521.5 (049.2),
ПИСЬМО В РЕДАКЦИЮ
Д. Д. Шапиро, И. Я. Гетманец
Украинский институт гигиены труда и профессиональных заболеваний, Харьков
С большим интересом и удовлетворением мы прочитали в журнале статью М. М. Гимадеева «К вопросу о роли парафина в бластомогенности нефти», в которой отмечены положительные стороны нашей работы и ее недочеты 1. Эта работа, напечатанная в 1962 г., была выполнена нами в 1959—1960 гг., когда еще не было достаточно четких данных о бластомогенных свойствах сырой нефти, добываемой на промыслах Советского Союза. Поэтому изучение этого вопроса представляло значительную актуальность.
Мы установили, что наибольшими бластомогенными свойствами обладает нефть, содержащая максимум растворенного парафина. Как нам известно из литературных источников, это была одна из немногих попыток связать бластомогенное действие нефти с ее составом.
Полученные нами данные позволили поставить ряд вопросов, имеющих не только теоретическое, но и практическое значение. Один из них — о бластомогенных свойствах очищенного кристаллического парафина. Это представляет значительный интерес, так как появились работы, указывающие на наличие 3,4-бензпирена в очищенном парафине. Поставлены также вопросы о зависимости бластомогенной активности нефтепродуктов от содержания в них растворенного парафина, о сравнительной канцерогенной активности продуктов, получаемых из мало- и высокобластомогенной нефти.
Нам известны все те работы, на которые ссылается М. М. Гимадеев, и многие другие, которые автор не упоминает. Поэтому при проведении дальнейших исследований мы фиксировали внимание на многих положениях, отмеченных М. М. Гимаде-евым. Нас также интересовала роль ненасыщенных углеводородов в бластомогенности нефти и нефтепродуктов.
Нам представляется интересным и важным высказывание М. М. Гимадеева, в котором подчеркнута наша основная мысль о сопоставлении бластомогенного действия нефти и нефтепродуктов с их физико-химическими свойствами. Исследования, проводимые Украинским и Уфимским институтами гигиены труда и профзаболеваний, позволят дать ответ на вопросы, являющиеся в настоящее время дискуссионными.
С этой точки зрения совершенно непонятно примечание редакции журнала; по нашему мнению, оно не способствует развитию дискуссии в указанном направлении.
Наличие большого числа сортов нефти и их производных не позволяет при современных методах исследования заняться изучением бластомогенности каждого из них. Поэтому большое значение приобретает установление связи между бластомогенными свойствами сырого продукта и продуктами его получения, между структурой и действием того или иного вещества.
Как отмечает редакция, не все масла одинаково бластомогенны. С этим мы вполне согласны. Известно, что технологическая схема получения масел примерно одинакова. Так от чего же зависит, что при деструктивной переработке в одних маслах (или других нефтепродуктах) образуются канцерогенные соединения, а в других нет? По-видимому, дело не только в деструктивной переработке, но и в1 химическом строении исходного сырья, в данном случае сырой нефти.
Вот почему мы считаем совершенно неправильным примечание редакции о том, что вопрос о бластомогенности сырой нефти не имеет отношения к канцерогенности нефтепродуктов. Такое примечание дезориентирует гигиенистов и исследователей, занимающихся этим вопросом.
1 См. статьи Д. Д. Шапиро и И. Я. Гетманец «О бластомогенных свойствах некоторых видов нефти разных месторождений». Гигиена и санитария, 1962, № 6 и
М. М. Гимадеева «К вопросу о роли парафина в бластомогенности нефти». Гигиена и санитария, 1963, № 11.
