CC BY
17
Д-р В. А. РЯЗАНОВ (Молотово)
О предельно допустимых концентрациях сернистого газа и копоти в воздухе населенных мест
¡Из Молотовской научно-исследовательской санитарно-гигиенической лаборатории (зав. д-р В. )В. Быховский)
Вопрос о нормах чистоты атмосферного воздуха населенных мест в связи с загрязнением его промышленным и бытовым дымом в настоящий момент может считаться открытым. Необходимость разработки задания к проекту дымюочистки для котельных Молотовского машиностроительного и металлургического заводов (Урал) вынудила нас самостоятельно искать пути для решения этого вопроса на месте. Установленные нами в результате годичных наблюдений над задым-ленностью атмосферы нормы, конечно, не могут толковаться расширительно. Тем не менее нам кажется, что проделанная работа может иметь и более общий интерес как одна из попыток наметить пути подхода к решению вопроса о нормировании чистоты атмосферы населенных мест.
В литературе иам известны лишь две работы, имеющие отношение к нашей теме, — проф. Шелейховского и проф. Яковенко. Нормы проф. Яковенко касаются лишь показателей, получаемых в приборе конструкции этого автора. Учитывая, что указанный прибор дает не абсолютные величины, а некоторые относительные показатели, интерпретация которых невозможна, пока не будет накоплен достаточный материал наблюдений, мы считаем, что нормировать чистоту атмосферного воздуха по методу этого автора пока было бы ¡преждевременно и в дальнейшем останавливаемся лишь на нормах проф. Шелейховского. Разберем эти нормы по существу.
В основу норм проф. Шелейховского по газам положены концентрации, «допустимые в течение нескольких часов» по Гендерсону и Хаггарду. Автор рекомендует эти концентрации для промышленных и деловых кварталов, «где жители могут находиться в течение нескольких часов в сутки» и где «недопустимо размещение жилых помещений». 'Что же касается жилых кварталов, то автор считает возможным допустить для них одну третью часть нормы, установленной для районов промышленных. На основании всего сказанного мы составили по данным проф. Шелейховского таблицу допустимых концентраций, которую и приводим ниже (см. табл. на стр. 13).
При рассмотрении этой таблицы бросается в глаза, что нормы проф. Шелейховского выше норм ¡НКТ. Это уже одно делает, их неприемлемыми. В самом деле, если принять нормы Шелейховского, то придется отказаться от соблюдения норм НКТ, так как само собой разумеется, что содержание газов в цехах не может быть ниже уличного. Поскольку автор не приводит никаких доводов против норм НКТ, едва ли можно говорить об отмене их. Точно так же и нормы для жилых кварталов за редкими исключениями выше норм для цехов. Понятно нельзя допустить в селитебных районах такие же концентрации газов, какие допускаются во вредных цехах. Приходится предположить, что нормы проф. Шелейховского основаны на некотором недоразумении. В самом деле, использованные им нормы Гендерсона и Хаггарда «относятся лишь к случаям эпизодически ¡повторяющегося воздействия вредных газов», при длительном же воздействии концентрации этого порядка «могут вызвать тяжелые последствия для здоровья и даже смерть» (Лазарев). Этим именно объясняется то, что нормы Гендерсона и Хаггарда не применяются для оценки воздушной среды в предприятиях. Тем более неправильно было бы применять их к оценке чистоты наружной атмосферы. Поэтому в дальнейшем мы останавливаемся лишь на нормах для сернистого газа,, имеющих прямое отношение к нашей теме и не превышающих нормы НКТ.
Помимо газов, ¡проф. Шелейховский приводит также нормы для пыли. Он допускает I—2 мг пыли на 1 м3, 50 пылинок по Оуэнсу в 1 см3 и 100 мг оседающих загрязнений на 1 м2 в сутки для жилых кварталов и 5 мг, 300 пылинок и 500 мг оседающих загрязнений для промышленных кварталов. Никакого обоснования этих норм не приводится.
Прежде всего заслуживает возражения сам выбор показателей загрязненности атмосферы. Общее содержание пыли в воздухе не может быть положено в основу нормирования задымленности, так как оно зависит главным образом от характера почвы, типа уличных покрытий, интенсивности и рода транспорта, большей или меньшей выраженности ветров, систем ухода за чистотой городской территории и т. д.
Концентрация газов (в мг на 1 м3)
Нормы для Нормы для
Наименование ядовитого газа промышлен- жилых
ных кварта-
лов кварталов
Окись углерода ............. 114,5 38
Синильная кислота .......... 22 7
Аммиак ................. 69,5 23
Хлористоводородный газ......... 14,5 4,8
Фтористый водород ........... 2 0,7
Сернистый газ.............. 26 8,7
Хлор................. 1,5 0,5
Сероводород ............... 139 45
Окислы азота .............. 73 24
Фосген ................. 4,05 1,35
Треххлористый фосфор.......... 3,9 1,3
Хлороформ ............... 982 327
Четыреххлористый углерод ...... 10 080 3360
Бензол, толуол, ксилол.......... 4 008 1 336
Сероуглерод ............... 908 333
Нитробензол............... 1,0 0,3
26,6 8,8
26,9 9,0
Мышьяковистый водород......... 95,7 31,9
Дым как таковой составляет малую долю от общего количества взвешенных в атмосфере веществ. Достаточно отметить, что запыленность городов повышается летом, а задымленность зимой. Так, например, запыленность Будапешта зимой (0,26 мг на 1 м3) более чем вдвое ниже, чем летом (0,55 мг). Содержание копоти, наоборот, летом падает. Например в Гамбурге оно составляет летом 0,051 и зимой 0,166. Аналогичные результаты получены нами в г. Молотово. Так, в одной из наших точек мы имели 0,142 мг копоти зимой и 0,95 мг летом, в то время как орщее количество выпадающих загрязнений поднялось с 8,1 т на 1 км2 в месяц зимой до 11,6 т летом. Вполне понятно, что для целей борьбы с за-дымленностью мы должны нормировать чистоту воздуха не по общему количеству взвешенных твердых веществ (пыли), а по содержанию копоти. С этой точки зрения приходится отклонить также нормирование по кониметрическим данным и по количеству оседающей пыли. Кроме того эти два последние показателя встречают некоторые другие возражения. Счетчик (Оуэнса в значительной степени скомпрометирован присущими ему серьезными погрешностями, зависящими от его избирательного отношения к различным фракциям пыли; седимен-тационный же метод отличается существенными дефектами, ,из которых основной ■—выдувание из сборников уже выпавших осадков, дающее ошибку нередко в ЮО^/о, особенно в зимнее времц; полученные с помощью этого метода показатели вообще вряд ли заслуживают какого-либо доверия. Поэтому мы считаем возможным не входить в более подробное рассмотрение норм Шелейховского и в этой части. К сожалению проф. Шелейховский обходит полным молчанием вопрос о нормах содержания копоти в воздухе, в то время как копоть наряду с сернистым газом является наиболее характерной и специфичной составной частью дыма. Именно эти два показателя должны быть в первую очередь использованы для нормирования задымленности, тогда как приводимые автором нормы хлороформа, толуидина и т. д. лишены конечно практического интереса. С этой точки зрения понятно, что мы в своей работе избрали в качестве основных показателей задымленности сернистый газ и копоть.
По нормам НКТ предельно допустимая концентраяи &02 составляет 20 мг на 1 м3. При обосновании этой нормы были приняты во вни-
мание «технические условия», заставившие остановиться на концентрации, при которой уже начинаются «субъективные явления действия яда на верхние дыхательные пути» (Шафранов). Впрочем эти субъективные явления наблюдаются лишь у свежих лиц, так как привычные люди легко переносят без неприятных ощущений даже более высокие концентрации. Если мы хотим исключить всякие субъективные явления, связанные с действием этого газа на органы дыхания даже у непривычных людей, следует взять в качестве нормы не более 8 мг на 1 м3 — предел, ниже которого S02 не ощущается даже по запаху. Казалось бы с этой точки зрения, что предложение Шелейховским нормы S02 (¡26 для промышленных и 8,7 для жилых кварталов), если и преувеличены, то незначительно. Однако н,а самом' деле это далеко не так. Дело в том, что кроме местного действия на слизистые, S02 отличается еще общетоксическими свойствами (резорбтивное действие), правда изученными пока совершенно недостаточно. Ron Zani в опытах на кроликах показал, что воздействие сернистого газа в течение месяца ежедневно по 6 часов вызывает падение веса, ослабление невосприимчивости к инфекциям, изменения в составе крови. Все эти явления были получены при концентрации 240 мг на 1 м3, но никто не возьмет на себя смелость утверждать, что при более длительной экспозиции (круглосуточной) и более значительном сроке затравки (1—2 года) эти изменения не обнаружились бы и при тех малых концентрациях, которые наблюдаются в воздухе промышленных городов.
Никулина, Гетман и М'арголина в опытах на кроликах показали,, что S02 вызывает серьезные сдвиги в обмене веществ: ацидоз, гипергликемию, уменьшение каталазного числа и повышение содержания молочной кислоты. В свете этих данных нормы НКТ, гарантирующие-лишь от явлений раздражения верхних дыхательных путей и не учитывающие резорбтивного действия сернистого газа, должны быть конечно пересмотрены в сторону снижения и во всяком случае не могут быть положены в основу нормирования чистоты атмосферы населенных мест. Трудно сказать, какого порядка должны быть эти нормы, но во всяком случае, если учесть и длительность воздействия, и непрерывность его, и интересы детского населения, отличающегося значительно большей чувствительностью к ядам, то придется думать, что норма Шелейховского безусловно высока.
Еще более четко, чем на животных и человеке, общетоксическое действие сернистого газа обнаруживается на растениях. Один из виднейших специалистов по этому вопросу Stoklasa считает, что в основе действия S02 на растения лежит изменение обмена (угнетение ассимиляции).
Stoklasa различает 3 степени действия этого газа на растительный организм:. 1) острое действие при больших концентрациях, вызывающее быструю гибель растений; 2) хроническое действие при малых концентрациях, вызывающее гибель растительности только при длительной экспозиции; 3) невидимое действие,, вызываемое еще меньшими- концентрациями и сказывающееся незаметными без специальных исследований нарушениями в обмене, ведущими к замедлению роста. Wislicenus показал, что уже при содержании SO2 1 : 5QOOOO, что составляет 5,2 мг на 1 м3, хвойные деревья страдают от этого газа. Stoklasa указывает на то, что хвойные деревья плохо растут и легко гибнут от сернистого газа в большинстве современных крупных городов: Берлине, (Кельне, Праге, Пильзене, Брюнне и др. С какими же концентрациями SO2 мы имеем дело в современных городах? Stoklasa. считает, что для этих городов характерны концентрации SO2 от 0,000141 до 0,0007 объем процента :(<4—00 мг SO2 на ¡1. м3). Однако цифры Stoklasa явно преувеличены. Конечно в воздухе городов мы встречаем в отдельные моменты концентрации такого порядка, но среднегодовая концентрация SO2 значительно ниже. По Рубнеру, например в Берлине средняя концентрация SO2 'составляет веет
1,0—1,6 ,-мг на 1 м3. Ашер нашел в Манчестере среднегодовое содержание БОг ¡в 2,0 мг с колебаниями в отдельные месяцы от 0,6 до 3,4. ¡По Кенигсбергу тот же автор приводит среднегодовое содержание ЭОг в 0,15 мг с колебаниями но месяцам от 0,02 до 0,4- В Манчестере по данным этого автора только в дни сильных туманов можно наблюдать концентрации порядка 7,5 мг на 1 м3. О чем говорят эти данные? Прежде всего о том, что норма Шелейховског-о по сернистому газу является явно преувеличенной. Было бы странно принять за норму такую концентрацию ¡(8 мг), которая в наиболее задымленных городах (например Манчестер, сжигающий 3 ООО ООО т угля ежегодно и имеющий 1 100 фабричных труб) встречается только в дни сильных туманов. Приняв норму Шелей-хОвского, мы должны снять вообще с повестки дня вопрос о борьбе с сернистым газом, так как все задымленные города попадут в рубрику благополучных.
Кроме того данные о задымленности современных городов, приведенные выше, дают нам возможность подойти ближе к вопросу о норме сернистого газа. В самом деле, если при концентрациях 1—2 мг на 1 м3 мы имеем отчетливое влияние этого газа на растительность, то норма должна выражаться не более, чем в десятых долях миллиграмма. Этот вывод подтверждают также и наши наблюдения в г. Молотово. По нашим данным за 1935 г. среднегодовое содержание 302 в воздухе г. Молотово в районе так называемого «Рабочего поселка» составляло 0,92 мг на 1 м3. При этом отмечалось значительное повреждение зеленых насаждений, особенно молодых, что и послужило непосредственным поводом к изучению проблемы дыма в г. Молотово. Установив, что предельное содержание 502 в воздухе населенных мест не должно превышать десятых долей миллиграмма, попробуем на конкретном' примере нашего города рассчитать технически достижимое снижение 802 при осуществлении дымоочистки.
Как мы уже отмечали, в воздухе г. Молотово в районе «Рабочего поселка» имеется в среднем в течение года 0,92 Мг БСК, на 1 ¡м3. В районе завода, где наши наблюдения более кратковременны (всего 2 месяца), мы систематически получали более высокие концентрации, в среднем на 11%. Поэтому можно считать, что примерная среднегодовая концентрация Б02 вблизи завода вряд ли ниже 1,85 мг на 1 м3. Мы не располагаем! еще опубликованными материалами но испытанию газоочистных установок, оборудованных для улавливания ЭОо на некоторых электростанциях Западной Европы, и поэтому воспользуемся результатами опытов. Треста газоочистки, показавших, что в экспериментальных условиях достижимый коэфициент для очистки дыма от &02 составляет 85—95%. Возьмем из осторожности нижний предел. Тогда легко рассчитать содержание сернистого ангидрида в дымовых газах после осуществления газоочистки.
Наши анализы дымовых газов, произведенные в котельных Молотовского завода, показали, что содержание ¡ЗОг в дымовых трубах составляет в среднем из 30 среднесуточных проб 4,5 г на 1 м3. При коефициенте дымоочистки = 0,85 мы получили снижение концентрации БОг до 0.68 г. Итересно отметить, что приказом НКТП от 7.1X1934 за № 1188 для дымовых газов вновь строящихся ТЭЦ установлено предельное содержание БОг 0,5 на 1 м3, т. е. близкое к вычисленному нами. Если допустить, что концентрация сернистого газа в атмосферном воздухе после осуществления газоочистки уменьшится в той же пропорции, что и в дымовых трубах, то можно подсчитать, что она составит в районе «Рабочего поселка» 0,14 и в районе завода 0,28 мг на 1 м3. Эти технически достижимые коефициенты удовлетворяют высказанному нами выше требованию, чтобы содержание ЗОг в атмосферном воздухе не превышало десятых долей миллиграмма.
Поэтому мы считаем возможным выдвинуть для нашего конкретного случая в качестве высшей допустимой концентрации Б02 в атмосфере 0,28 мг на 1 м\
Перейдем к установлению предельной концентрации сажи. Копоть сама по себе, т. е. частицы углерода, не представляют непосредст-
венного вреда для человеческого организма. Индуративные процессы в легких, возникающие под влиянием вдыхания угольной пыли, так называемые антракозы, как выяснено в настоящее время, зависят не от частиц угля, а от соединений кремния, которые всегда в большей или меньшей степени присутствуют в угольной пыли в качестве примеси. Таким образом вредность угольной пыли тем выше, чем больше в ней минеральной золы и в частности соединений силиция. Наибольшее количество летучей золы дают, как известно, пылеугольные топки. Применение их без золоулавливания нужно признать особенно нежелательным. Помимо вредного влияния летучей золы важно иметь в виду также, что сажа является носителем различных газообразных и жидких примесей и в частности различных смолистых веществ (продуктов перегонки). Эти смолистые вещества внушают серьезные опасения, так как установлена связь их с возникновением рака. Среди гигиенистов раздаются голоса, что наблюдающийся в последние десятилетия рост случаев первичного рака легких стоит в связи с задымленностью больших современных городов (Шоу, Бонзер и др.).
Помимо непосредственного действия летучей золы и смолистых веществ на организм, человека следует учитывать также косвенное действие дыма через изменение климата местности: уменьшение прозрачности атмосферы и инсоляции, увеличение количества осадков, числа туманных дней и т. д. Все эти факторы способствуют большему распространению так называемых «простудных» заболеваний (грип, пневмония), неблагоприятно сказываются на течении туберкулеза, способствуют развитию рахитических явлений среди детского населения больших промышленных задымленных городов и т. д.
Таким образом мы должны установить нормы не только для сернистого газа, но и для сажи. С какими же концентрациями копоти мы встречаемся в воздухе современных городов?
Orsi нашел в Берлине от 0,01 до 0,12 мг копоти «а 1 м3 воздуха, Hirsch — от 0,036 до 0,25, Рубнер определил среднюю коцентрацию сажи в Берлине в 0,13 мг, Руссель находил в Лондоне от 0,12 до 0,87 мг, Коган нашел в Лидсе 0,42 мг. Среднегодовое содержание копоти в Гамбурге составляет 0,079, а наибольшее 0,52. Содержание сажи в воздухе Харькова колеблется от 0,17 до 0,42 Ilzhöfer установил для Мюнхена среднегодовую концентрацию в 0,14 мг, Vasu нашел в Дрездене зимой 0,45, Геллер в Берлине летом 0,08—0,10. По нашим данным содержание сажи в г. iM-олотове составляет в среднем в районе нашей лаборатории по годичным наблюдениям Р,12 и в районе завода по 2-месячным наблюдениям 0,22. Многочисленные исследования Shaw и Owens в Лондоне дали более высокие цифры, но ими учитывалось содержание не чистой копоти, а суммы копоти и золы.
Чрезвычайно интересные данные, указывающие на серьезное значение таких малых концентраций копоти, как 0,1—0,2 мг, приводятся Ilzhöfer. Им отмечено падение числа туманных дней в Мюнхене за период с ШЮ по 1932 irr. с 61 до 44. Это падение автор ставит в зависимость от уменьшения задымленности с 0,24 до 0,14 мг. Таким образом разница в задымленности всего на 0,1 мг копоти (на 1 м3 оказывается уже вполне отчетливо на климатических условиях города. Несомненно, что норма содержания копоти в уличном воздухе должна быть ниже 0,1 мг на 1 м3. '
Поскольку количественная зависимость между концентрацией копоти в воздухе и ее вредным влиянием на человека и на климат изучена еще недостаточно, нет возможности подойти к нормированию сажи в воздухе с методикой прямого расчета.
Если судить по литературным данным, то эфективность различных дымоочистных установок может быть охарактеризована следующим образом*: наименьшую эфективность дают сухие системы, которые по данным фирм имеют коефициент дымоочистки 68—9810/о, на практике же — 30—89°/о. Большинство крупнейших специалистов оценивает
эфективность сухих золоуловителей в пределах 60 — 65%. Значительно эфективней мокрое золоулавливание (69—95%).
Особенно может быть рекомендован золоуловитель системы «Modave»; Шкроб •считает его одним из лучших. Установленный на электростанции Calumet (США), ■он показал при испытании коефициент дымоочистки в 90—95ю/о. Прекрасную эфективность дают электрофильтры (90—98%). Однако, как показывают данные инженера Аренд, стоимость установки резко возрастает при переходе за пределы коефициента в 9С°/о. В общем из приведенных данных явствует, что коефициент дымоочистки в 90% может быть признан на современном уровне развития техники вполне достижимым.
Мы уже упоминали выше, что задымленность г. Молотово в районе нашей лаборатории по годичным наблюдениям составляет 0,12 мг на 1 м3. Произведенные нами расчеты, излагать которые здесь мы не можем, привели нас к заключению, что в общей задымленности на долю бытовых источников приходится 0,027 мг и на долю промышленных источников 0,09*3 мг. Так как дымоочистка в отношении индивидуальных отопительных очагов не применима, то мы можем пока рассчитывать только на снижение промышленного дымообразо-вания. Если принять, что в результате дымоочистки оно упадет на 90%, т. е. составит 0,0093 мг, то вместе с бытовым дымом мы получим среднее содержание копоти 0,036 мг на 1 м3. Вблизи завода мы будем иметь несколько ббльшую концентрацию. Мы нашли здесь концентрацию копоти на 52% выше, чем в районе лаборатории. Отсюда следует предположить, что содержание копоти в районе завода после оборудования дымоочистки составит около 0,055 мг. Эту цифру мы и выдвигаем в качестве предельной для г. Молотово.
Выводы
1. Нормы предельного содержания вредных примесей в атмосферном воздухе населенных мест, предложенные проф. Шелейховским, не могут быть признаны удовлетворительными.
2. В первую очередь нормированию должны быть подвергнуты сернистый газ и копоть, являющиеся основными, наиболее специфичными и распространенными ингредиентами дымовых газов.
3. В настоящий момент еще нет возможности установить единые нормы S02 и копоти для атмосферы населенных мест. Следует однако думать, что содержание S02 не должно превышать десятых, а копоти сотых долей мг на 1 м3.
4. Для г. Молотово предельное содержание сернистого газа не должно превышать 0,28 мг и копоти 0,055 мг на 1 м3.
ЛИТЕРАТУРА
1. Никулина, Гетман и Марголина, Морфологические и биохимические сдвиги крови при острой интоксикации сернистым газом.—2. Очистка дымовых газов от летучей золы и серы, сбэрник, 1934.—3. Пик и Шурчилов, Гиг. и бе-зоп. труда, № 4, 1935.—4. Промышленные яды, сб. под реи С. Каплуна, 1933.—5. Рязанов, Труды Пермского мед. ин-та, т. VII, 1935.—б. Углов, Борьба с пылью, дымом и газами в населе гных пунктах, Медгиз, 1934. — 7. Шелейховский, Сб. «Планировка и соц. реконструкция городов», вып. 2, 1934. — 8. Яковенко, Проф. мед., № б, 19.^5.-9. Ascher, Weyls Handbuch der Hvglene, Bd. 2, 1919.-10. Он же, I.uftuntersuchungen in Manchester. Deutsch. Vierteljahrschr. f. uffente. Gesundheitspflege, Bd. 59, 19u7.—Ii. Hirsch, Zeitschr. f. Hyg.,Bd. 1 lü, 1929,—12. Ilzhöfer undGiese, Arch. f. Hygiene-, Bd 113,1934.-13. К i s t e r, Gesundheits—Ing., № 51,19u9; № 2, 1910.— 14. Orsi, Arch. f. Hyg, Bd. 68, 1908.- 15. Rubner, Arch. f. Hyg., Bd. 59, 1906.— 1С. Ronzani, Arch. f. Hyg., Bd.67,1908,—17. Shaw and Owens, The smoke problem of the great cities, London, 19i5. —18. Stoklasa, Die Rauchschädigungen der Vegetation durch Rauchgase und Fabriksexalationen, Wien-Berlin, 19^3. — 19. О н же, Mediz. Klinik, 20, 1924.-20. Wislicenus, Zeitschr. f. angew. Chemie, H. 23, 1901.
2 Гигиена и санитария, № 6
