CC BY
4
но-сердечной недостаточности.— Оренбург, 1969.— С. 89— 97.
4. Георгиевская Л. AI. Регуляция газообмена при хронической сердечной и вентиляционной недостаточности.— Л., 1960.
5. Кузнецов Г. П., Перепелкина Н. Б. // Кардиология.— 1982.- № П.— С. 42—44.
6. Лауэр Н. В., Куликов И А., Середенко М. М. // Механизмы нейрогуморальной регуляции вегетативных функций,— М„ 1970.— С. 37—42.
7. Монцевичюте-Эрингене Е. В. // Пат. физиол.— 1964.— № 4,— С. 71—78.
8. Berend N.. Woolcock А. // Amer. Rev. resp. Dis.— 1979.— Vol. 119. N 5,— P. 695—705.
9. Cain S. M. // Clin. Chest. Med - 1983.- Vol. 4, N 2,— P. 139—148.
10. Colburn R. F. U Prev. Med.— 1979— Vol. 8, N 3.— P. 310— 322.
11. Frans A.. Gerik-Portier N . Veriter C. // Scand. J. resp. Dis.— 1975,— Vol. 56, N 8 — P. 233—2-14.
12. Radwan /., Daum S. // Respiration.— 1980— Vol. 40, N 4 — P. 194—200.
13. Tirlapur V. G., Gicheru K.. Evans P. J. // Thorax.— 1983,- Vol. 10.- P. 785—787.
14. Young R. C. II Mt. Sinai J. Med.— 1977,— Vol. 44, N 6,— P. 866- 887
Поступила 26.02.91
Методы исследования
© А. О. КАРЕЛИН. 1992 УДК 614.715-074
А. О. Карелин
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАЛЬНЫХ АЭРОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И ИХ ВЛИЯНИЯ
НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт
В последние годы интенсивно развивается принципиально новое направление гигиенической науки — гигиена окружающей среды, задачами которого являются интегрирование отдельных разделов гигиены, разработка медицинских аспектов охраны окружающей среды как научной основы первичной профилактики воздействия всего многообразия факторов окружающей среды |2, 9, 11].
Важной составной частью этого комплекса является аэрогенная химическая нагрузка. Среди многочисленных гигиенических исследований, проведенных в области изучения взаимодействия организма и окружающей среды, имеется весьма ограниченное число работ, непосредственно касающихся он ределения реальных аэрогенных химических нагрузок, причем в большинстве из них решается та или иная часть проблемы. Так, в одних работах оценивается аэрогенная нагрузка, складывающаяся за счет комплекса химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух или воздух рабочей зоны [1, 4, 8); в других дается подробная характеристика аэрогенной нагрузки (АН) за счет воздействий какого-то одного вещества в производственных и бытовых условиях [6. 12].
Не отрицая значимости данных исследований, мы сделали попытку разработать математические модели для комплекса химических выбросов, учитывающих загрязнения атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны, выбрав в качестве объектов их апробации города с развитой цнллюлозно-бу-мажной промышленностью (ЦБП).
В настоящее время основными способами производства целлюлозы, которые главным образом определяют состав атмосферных выбросов предприятий ЦБП, являются сульфатный и сульфитный. При сульфитном способе производства целлюлозы атмосферный воздух загрязняется диоксидом серы, взвешенными веществами, оксидами азота, оксидом углерода и в случае отбелки целлюлозы — хлором или диоксидом хлора. При сульфатном способе, кроме вышеуказанных веществ, в воздух выбрасываются метилмеркаптан, сероводород, диметилдисульфил, фенол, скипидар. Характерно, что доля предприятий ЦБП в общем объеме загрязнителей атмосферного воздуха в изучаемых городах превышала 90 %, поэтому модели, включающие указанные соединения, адекватно отражали их влияние на воздушный бассейн городов и здоровье населения.
При разработке моделей мы исходили из фундаментального закона взаимодействия окружающей среды и организма, согласно которому эффект действия фактора окружающей среды является функцией интенсивности и времени его влияния в определенных для каждого фактора и эффекта границах.
В первой модели, взяв за основу разработку [12] для бензпирена, мы в качестве показателя интенсивности использовали среднегодовые концентрации химического вещест-
ва в воздушной среде (Сс), а показатель времени рассчитывали, исходя из среднего времени пребывания человека в тех или иных условиях (7"с).
В простейшем виде рассчитать суммарную АН можно по общей формуле:
АН
= 2 (
Си-Ог".
(41
где АН - суммарная годовая аэрогенная нагрузка (в мг); Сса — среднегодовая концентрация /-го вещества в воздухе а-го места пребывания (в мг/м4); Тса — средняя доля го дового времени нахождения человека в с-й зоне пребывания; V - объем воздуха, вдыхаемый человеком за год (в м0), п — количество химических веществ в воздухе; П\ — количество зон пребывания человека. Развернутый вариант модели — см. формулу (I) — имеет следующий обший пид:
АН
" Г
(2)
где С,„ ж. С,ж ,, С,з 3, Cimp, С,р з — концентрация 1-го
химического вещества внутри жилища (в ж.), в жилой зоне (ж. з.), загородной зоне (з. з.), на транспорте (тр.), рабочей зоне (р. з.), в мг/м1; Тя ж, Тж ,, 7, 3, Гтр. л — средняя доля годового времени, в течение которого человек пребывает внутри жилища в жилой зоне, загородной зоне, на транспорте, в рабочей зоне
Естественно, что общая модель должна модифицироваться применительно к конкретным условиям населенных пунктов, бытовой и профессиональной деятельности изучаемого контингента населения. Например, для детского населения модель упрощается, так как отсутствует действие производственных АН.
В населенных пунктах с малым количеством жителей, к которым относятся города с развитой ЦБП. население пользуется транспортом краткосрочно (15—20 мин в сутки) или не пользуется вообще. В связи с этям мы исключили из модели компоненту, связанную с нахождением ка транспорте.
В то же время производственная АН. действующая на рабочих основных профессий ЦБП, была представлена двумя составляющими — нагрузкой, получаемой на пультах управления. и в цехах вне пульта. Это связано с различным
¿Î—
уровнем содержания химических веществ на данных рабочих местах и характером производственной деятельности рабочих основных профессий, которая включает перемещения по цеху с периодическим пребыванием на пультах управления. Хронометраж рабочего времени показал, что на пультах управления рабочие находятся порядка 65 % времени, а в цехах — около 35%, за исключением старших варщиков, которые пребывают на пультах до 80—90 % времени, что учитывалось при расчете временного параметра.
Кроме того, необходимо учитывать, что во время работы у человека увеличивается воздухообмен, в связи с чем объем воздуха, вдыхаемого при нахождении на производстве, возрастает. Поэтому мы сочли целесообразным определять доли годового времени и объемы воздуха, вдыхаемого человеком в бытовых и производственных условиях, а на основании этого бытовые, производственные и общие АН отдельными веществами и суммарно. С учетом вышеуказанного в окончательном виде модель для рабочих основных профессий приняла следующий вид:
значительно. Обобщив результаты своих исследований, а также данные ряда авторов (3, 7, 10], мы установили, что дети в возрасте 1—3 года вдыхают за год 1423- 1470 м\ 4—7 лег — 1482—1799 м3, взрослые — 6000—8000 м3. Соответственно большее количество вредных веществ будет вдыхаться взрослыми. Однако нельзя было не учитывать различную массу тела и внутренних органов в отдельных возрастных группах. Наиболее правильно, по нашему мнению, для учета этого факта было рассчитать количество вредных веществ, поступающих с воздухом, на единицу массы тела. Оно зависело от объема воздуха, вдыхаемого человеком, на единицу массы тела за год. Этот показатель составил в среднем для детей в возрасте 1 года 135 м3/кг, 3 лет 9! м3/кг, 6 лет — 78,5 м3/кг и т. д.
Учитывая вышеизложенное, мы решили ввести в модель данную величину и обозначили полученные показатели как удельную АН (УАН) и приведенную УАН (ПУАН). Общие модели расчета этих показателей можно представить формулами (5) и (6):
АН—[ (С1а ж-/, Ж+С(ж 3-',ж э+С(-3. з"'/з з)Х Х^быт-МСш. у "'п. у+с<ц-
где 1в ж, (ж 3, /3 з — средние доли от годового времени нахождения человека вне производства, в течение которого он пребывал внутри жилища, в жилой зоне, в загородной зоне; <„ у, <„ — средние доли от годового времени нахождения на производстве, в течение которого он пребывал на пульте управления (п. у} и в цеху (ц); УЛыт — объем воздуха, вдыхаемого человеком за год вне производственной зоны (пр), в м3; Упр -- объем воздуха, вдыхаемого человеком за год в производственной зоне (в м3). Показатели АН дают возможность судить о количестве каждого вещества и суммарном поступлении вредных веществ (в миллиграммах) в организм ингаляционным путем в течение года, определить, какое из веществ вносит наибольший вклад в суммарную АН, сравнить нагрузки на различные группы населения. Однако они не позволяют оценить возможное отрицательное воздействие АН на организм, так как не связаны с медико-биологическими характеристиками ее компонентов.
При расчете суммарных показателей загрязнения атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны, для введения первичной градации веществ по их влиянию на организм, об-, щепринято опираться на величины ПДК Мы также использовали этот прием при разработке показателей АН.
В качестве базовой величины для расчета можно было взять разность между реальной концентрацией и ПДК (С,- — ПДК,). Однако ее использование предполагает отсутствие эффекта при концентрациях, равных ПДК и ниже. В то же время в многочисленных работах показано, что при комбинированном действии веществ существенные сдвиги в состоянии организма наблюдаются при концентрациях ингредиентов более низких, чем ПДК Вероятно, поэтому чаще используется отношение реальной концентрации к предельно допустимой
( ^'=ПДК. ) • называемое кратностью превышений ПДК. Мы
решили использовать данную величину для характеристики интенсивности воздействия веществ. Введя в модель кратность превышения ПДК, мы обозначили получаемый показатель АН как приведенную годовую АН (ПАН), которая в отличие от АН выражается в относительных единицах и может быть рассчитана по формуле:
1 1 4 пдксс, ж пдкс С(- ж-3 ПДКСС1 х
•'э.з) -Ув-т+ ( пДКрз, ПДКрз( ■'«) • (4) где ПДКС с, — среднесуточная ПДК <-го вещества в атмосферном воздухе; ПДКр.3/ — ПДК ¿-го вещества п рабочей зоне. Величина ПАН показывает, сколько ПДК химических веществ получает человек с воздухом в течение года.
Следующим этапом разработки модели явилось уточнение переменной, связанной с объемом поступающего воздуха. Если рассматривать одну возрастную группу, то эта величина колеблется в определенных относительно небольших пределах. В то же время для различных возрастных групп объем воздуха, вдыхаемого человеком, различается весьма
УАН = 2 I (Се.«-/..ж+С|*.5•/».,+С/«•<>.,)X ¡— г
Кбыт Упр1
X+(С1П у-/„ у + С,ц-/ц).(5)
V* I / С¡9.Ж С,Ж.Э
ПУАН = .5 Д пдк— + -ПДК- • +
С/3.1 \ К«ыт / С/П.У
+ ПДК«, ' ~ЛГ ПДКр„ '1пу+ Сы \ Упр1
+ шк~-Ч--ж1 <6)
где: М— масса тела (в кг). Показатель УАН характеризует суммарное количество химических веществ (в мг), а ПУАН — количество ПДК веществ, получаемого человеком с воздухом за год на единицу массы тела.
Мы провели расчет вышеуказанных показателей АН (АН, ПАН, УАН, ПУАН) для населения городов с развитой ЦБП, что позволило дать оценку реальных АН каждым ингредиентом и суммарно по возрастным и профессиональным группам, выявить ведущие компоненты по количественным показателям, группы риска, подвергающиеся наибольшему ингаляционному воздействию. Предпочтение отдавалось приведенным в ПДК показателям — ПАН и ПУАН, так как они включают гигиеническую оценку фактора.
Дальнейшие исследования предусматривали оценку воздействия АН на здоровье населения. При этом использовались методические приемы, описанные в нашей работе (5). Учитывая существенное воздействие на здоровье человека социальных и бытовых факторов, мы разработали информационно-исследовательскую форму, включающую около 40 признаков, характеризующих медико-социальные данные о человеке, Ъ том числе вопросы, позволяющие дать оценку времени пребывания в различных зонах, параметры, характеризующие АН, данные о заболеваемости и состоянии основных функциональных систем организма (64 параметра). Кроме того, учитывались природно-климатические условия. Окончательная регрессионная модель имела следующий вид:
п
у= 2 а,*; + Ь, 1-1
где у — эффект действия факторов (заболеваемость, изменения состояния систем и т. д.); а/, а2, ... а„ — вычисленные регрессионные (весовые) коэффициенты; хг, - хп — выделенные регрессионные факторы; Ь — поправка модели (смещение).
Для уменьшения величины Ь и снижения доли воздействия факторов, не входящих в модель, мы проводили выравнивание групп по медико-социальным параметрам и природно-климатическим условиям. Методом корреляционно-регрессионного анализа с построением корреляционных матриц были выделены наиболее действующие показатели. Для характеристики воздействия погоды и климата им оказался обший индекс патогенности погоды, а медико-социальные факторы существенно зависели от возрастных групп.
Наши исследования проводились на организованных
детских контингентах в возрасте 1—7 лет (6270 детей) и взрослом трудоспособном населении (1120 человек). Были получены конкретные регрессионные модели, позволяющие прогнозировать изменения состояния здоровья населения в связи с колебаниями уровней АН в городах с развитой ЦБП с коэффициентами детерминации более 0,7. Модели были построены для детского населения в виде уравнений линейной регрессии по следующим параметрам: общая заболеваемость. заболеваемость отдельными нозологическими формами (острые респираторные заболевания, ангины, пневмонии, бронхиты, отиты), заболеваемость болезнями кожи и подкожной жировой клетчатки, заболеваемость воздушно-капельными инфекциями; распространенность детей с микросоматическим типом физического развития, детей с гармоничным физическим развитием, детей 1-й группы здоровья, активность лизоцима слюны и бактерицидность кожи. Наиболее тесные связи отмечались между показателями здоровья и приведенными показателями АН (ПАН и ПУАН|, динамика заболеваемости в зависимости от возраста тесно коррелировала с ПУАН.
Для взрослого трудоспособного населения модели имели вид уравнений линейной регрессии, логарифмических и степенных и были построены для следующих показателей: общая заболеваемость, рашространенность болезней органов дыхания, системы кровообращения, почек и мочевых путей, женских половых органов, кожи и подкожной жировой клетчатки.
Анализ влияния производственных, бытовых и общих АН на здоровье рабочих позволил сделать вывод: производственные нагрузки оказывали большее воздействие на развитие большинства патологий, а бытовые усиливали неблагоприятное влияние.
Таким образом, предлагаемая система оценки реальных АН позволяет дать характеристику их уровней и качества, выделить группы риска, получить достоверные математические модели для прогнозирования изменений здоровья населения.
Литература
1. Вайсман Я. И.. Зайцева Н. В., Михай-юв А. В. и др. // Гиг. и сан,— 1986,- № II. С. 16—19.
2. Винокур И. Л., Гильденскиольд Р. С., Ершова Т. Н. и др. // Там же,— 1989.— № 5,— С. 4—7.
3. Цорожнова К. П. Роль социальных и биологических факторов в развитии ребенка. М., 1983.
4. Казимов М. А. // Азербайдж. мед. журн,- 1989.— № 5,— С. 104—106.
5. Карелин А. О., Лебедев С. В. // Гиг. и сан. 1988.— № 11— С. 65—66.
6. Киреева И. С. // Там же,— 1982.— № 6,— С. 10—13.
7. Кузнецова Т. Д. Возрастные особенности дыхания детей и подростков.— М., 1986.
8. Меркурьева Р. В.. Зайцева М. В.. Вайсман Я. И. и др. // Гиг. и сан.— 1987,— № 3.— С. 15—18.
9. Сидоренко Г. П., Можаев Е. А. Санитарное состояние окружающей среды и здоровье населения.— М., 1987.
10. Уэст Дж. Физиология дыхания: Основы: Пер. с англ.— М„ 1988.
11. Шандала М. Г., Звиняцковский Я. И. Окружающая среда и здоровье населения.— Киев, 1988.
12. Янышева Н. Я., Киреева И. С.. Черниченко И. А. и др. // Гиг. и сан.— 1986,— № 3,— С. 13—16.
Поступила 04 02.91
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1992 УДК в14.72:678.049.111|-074:543.544
Л. В. Краснова, Э. Ф. Репина, Н. Е. Нестерова
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛИФАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Уфимский НИИ гигиены и профзаболеваний
Промышленные выбросы предприятий нефтехимии, загрязняющие атмосферу, характеризуются большим разнообразием вредных веществ как по агрегатному состоянию, так и по токсическому воздействию на организм человека. В связи с различной токсичностью и разными величинами ПДК алифатических углеводородов (АУВ) при гигиенических исследованиях наибольший интерес представляет измерение их индивидуального содержания в атмосферном воздухе. Однако в практике санитарных лабораторий при исследовании атмосферного воздуха до последнего времени ограничивались определением лишь суммарного содержания предельных и непредельных АУВ [1]. Это обусловило необходимость разработки высокочувствительного и селективного метода раздельного определения углеводородов (УВ) в атмосферном воздухе.
Из-за относительной инертности АУВ обычные химические методы не позволяют раздельно определить эти соединения в многокомпонентной смеси, характерной для загрязненного воздуха нефтехимических регионов. Однако именно благодаря своей инертности УВ являются идеальным объектом для хроматографии [2].
Мы исследовали возможность использования для анализа атмосферного воздуха на содержание АУВ Сг—С5 газожидкостной хроматографии с насадкой на основе средне-полярных жидких фаз — триэтиленгликолевого эфира н-мас-ляной кислоты (ТЭГНМК) и тетрабутнратпентаэритрита (ТБПЭ). В качестве носителей апробированы диатомитовый кирпич, цветохром 1К, порохром и силохром. Последние два носителя показали худшие по сравнению с кирпичом н цветохромом результаты разделения АУВ, поэтому в дальнейших исследованиях в качестве носителей использовали диатомитовый кирпич (ИНЗ-600) и цветохром 1 К, на которых получены удовлетворительные результаты разделения АУВ с ТГНМК и ТБПЭ, но, учитывая термическую нестабильность жидкой фазы ТГНМП, ее летучесть и связанную с этим необходимость поддержания низких температур термостата колонки (35—40 °С), предпочтение было отдано боле«Г устойчивой неподвижной жидкой фазе — ТБПЭ [3].
В исследованиях испытаны металлические колонки разной длины — от 3 до 6 м. Наилучшие результаты разделения АУВ получены ;на колонке 6 м X 4 мм с насадкой 15 % ТБПЭ, кирпич (0,25—0,50 мм) и 3 м X 3 мм с насадкой 15% ТБПЭ, цветохром 1К (0,16—0,25 мм). По разрешающей способности двух насадок получены близкие результаты, и тем не менее использование в качестве носителя кирпича предпочтительнее по двум причинам, имеющим немаловажное значение: во-первых. различные партии цветохрома показали недостаточно воспроизводимые результаты и, во-вторых, общее время анализа в колонке с насадкой на основе кирпича в 2 раза меньше, чем на основе цветохрома 1К-
В работе использовали 2 типа концентраторов, которые представляли собой в первом случае 1)-образную трубку из нержавеющей стали длиной 70 см и внутреннем диаметре 4 мм, заполненную кирпичом (0,25—0,50 мм) с нанесенным на него 30% триэтиленгликоля (ТЭГ), во втором случае с целью исключения проскока анализируемых веществ в процессе концентрирования были испытаны концентраторы разной длины — 30 и 50 см. заполненные 45 % ТЭГ от массы силохрома С-120 и 30 % ТЭГ от массы кирпича соответственно.
Результаты испытания концентраторов разной длины показали, что наилучшее накопление примесей УВ происходит на концентраторах: 1—30 % ТЭГ, кирпич (длина 70 см); 2—45% ТЭГ, силохром С-120 (длина 50 см). Перед анализом концентраторы продували чистым воздухом или азотом объемом не менее 100 мл.
Работа проведена на отечественных хроматографах моделей ЛХМ и «Цвет» с использованием пламенно-ионизационного детектора в изотермическом режиме1.
1 Работа проведена при консультативном участии инженеров производственного объединения «Нижнекамск-нефтехим» Р. Р. Тукманова и Р. Р. Гизатуллина.
