CC BY
25
Проф. В. А. РЯЗАНОВ
Основные принципы гигиенического нормирования атмосферных загрязнений
Из Центрального научно-исследовательского санитарного института им. Эрисмана Министерства здравоохранения РСФСР
Давно уже назрела потребность в разработке предельно допустимых концентраций различных загрязнений в атмосфере наших населенных мест. Наличие таких нормативов позволило бы в каждом конкретном случае выбирать наиболее обоснованное и экономное решение вопроса о степени очистки промышленных выбросов и размерах защитной зоны разрыва, обеспечивающих достаточную чистоту атмосферного воздуха в жилых районах наших городов и рабочих поселков.
В настоящей статье мы ставим себе задачу рассмотреть те общие принципы, которые должны быть положены в основу разработки указанных нормативов.
К вопросу о нормативах чистоты атмосферного воздуха может быть различный подход.
Некоторые авторы считают, что нормой может быть признан лишь тот состав воздуха, который наблюдается в условиях полного отсутствия загрязнений. В таком случае методика установлении нормативов чистоты атмосферы очень проста: достаточно поставить наблюдения над содержанием тех или иных примесей к атмосфере вдали от населенных мест и промышленных' объектов, чтобы на основе полученных средних данных установить допустимые показатели загрязнения. При. этом совершенно безразлично, в каких величинах эти показатели будут выражены: в концентрациях на единицу объема воздуха или в совершенно условных единицах.
Понятно, что эта точка зрения не выдерживает серьезной критики. Нет абсолютно никаких оснований утверждать, что любое отклонение от среднего состава атмосферного воздуха имеет отрицательное гигиеническое значение. Известно, что действие любого яда зависит от его концентрации: малыёТсонцентрации оказывают на живую клетку принципиально иное действие, чем высокие. Поэтому для каждого агента, действующего на живой организм, принципиально возможна такая сила воздействия, которая воспринимается организмом как безразличная, для некоторых агентов — как оптимальная. Было бы бессмысленным, например, требовать, чтобы содержание кислорода в воздухе не превышало 20,9%. хотя хорошо известно, что кислород при высоких концентрациях вызывает отек легких. То же, безусловно, применимо и к любой другой составной части атмосферы.
Мало того, многие химические элементы и соединения, хорошо известные нам как сильно действующие яды, входят в качестве нормальной составной части в вещество тканей нашего организма или являются продуктами его метаболизма. Особенно интересны
---
систематические находки в тканях, соках и выделениях человеческого организма мышьяка, свинца и окиси углерода. Отсюда ясно, что „во многих случаях некоторый порог для эффективных концентраций или суточных доз должен существовать хотя бы потому, что при очень низких концентрациях или дозах количество попадающих в организм... ядов лежит уже далеко в пределах нормального их поступления с пищей, питьевой водой и т. д.... таким образом, совершенно несомненно, что для каждого яда есть известная граница эффективных концентраций или доз, опустившись ниже которой, мы не будем наблюдать какого бы то ни было вредного действия...
С этими выводами одного из крупнейших токсикологов нашей страны проф. Лазарева невозможно не согласиться.
Поэтому в принципе отклонения от среднего, типичного, состава атмосферы вполне допустимы, и, следовательно, нормирование атмосферных загрязнений на основе анализов чистого воздуха является неприемлемым.
По мнению других авторов, мы должны исходить при установлении наших норм из практически достижимых концентраций того или иного загрязнителя в атмосфере при современном уровне техники очистки воздуха. Эта точка зрения является также неприемлемой. Дело е том, что технически достижимые концентрации лишь случайно могут совпадать с безвредными. В большинстве случаев они превышают допустимые и тогда, санкционируя недостаточный уровень техники, тормозят ее развитие, вместо того чтобы двигать ее вперед. В других случаях достижимые концентрации оказываются ниже безвредных. Тогда, настаивая на них, мы будем наносить народному хозяйству ничем не оправданный ущерб. И в том, и в другом случае эти нормы вредны. Не таких норм ждут от нас технологи. Рассчитывать технически достижимые концентрации они могут и без участия гигиенистов и сделают это, несомненно, лучше, чем мы.
Третья точка зрения заключается в том, что при установлении норм надо исходить из оценки действия того или иного загрязнения на здоровье, работоспособность и самочувствие человека. Допустимой может быть признана только такая концентрация, которая не оказывает на человека ни прямого, ни косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособности, не влияет на его самочувствие или настроение. При этом, само собой разумеется, она может быть выше или ниже практически достижимой, выше или ниже обычно встречающихся в атмосфере концентраций, ибо не этим определяется ее гигиеническая значимость. Из этого не следует, конечно, что в отдельных случаях не возникает необходимости в установлении временных отступлений от этих норм вследствие их технической недостижимости. Но инициатива в установлении таких отступлений должна принадлежать, конечно, технологам. а не гигиенистам, которые лучше гигиенистов смогут учесть технические возможности. Действие таких временных отступлений от гигиенических норм необходимо оговаривать строго установленным сроком, в течение которого технологи должны решить задачу снижения концентраций данного загрязнителя атмосферы до гигиенической нормы. Только при таком подходе к нормированию гигиена будет итти впереди техники, указывая ей пути развития, а не плестись у нее в хвосте и санкционировать уже достигнутое.
Разрабатывая гигиенически обоснованные нормы, мы должны исходить из учета разнообразных моментов. Во-первых, надо учитывать непосредственное действие загрязняющего вещества на человека: порог острого токсического действия (местного и общего),
1 Лазарев Н. В., Основы промышленной токсикологии, 1948.
порог хронического действия, порог раздражающего действия на слизистые, порог обонятельного ощущения. При этом'совершенно очевидно, что нормы, разработанные для промышленных предприятий, не могут быть перенесены на внешнюю атмосферу. Они должны быть значительно ниже, так как рабочий в цехе подвергается действию тех или иных вредных веществ только 8 часов в сутки, население же в жилых районах дышит загрязненным воздухом круглые сутки. Мы должны учитывать также меньшую устойчивость к некоторым ядам детского организма, повышенный газообмен детей, пониженную сопротивляемость к вредным воздействиям стариков, ослабленных и больных. Все это заставляет требовать значительного снижения предельно допустимых концентраций для воздуха селитебной части населенных мест по сравнению с концентрациями, принятыми для промышленных предприятий.
Помимо учета непосредственного действия на человека загрязняющих атмосферу веществ, необходимо учитывать и их косвенное действие. Не должны допускаться такие концентрации дыма, которые заметно снижают прозрачность атмосферы, уменьшают освещенность наших жилищ, снижают напряжение ультрафиолетовой радиации солнца, увеличивают количество туманов, так как все эти факторы в свою очередь оказывают неблагоприятное влияние на здоровье и самочувствие человека.
Надо учитывать также влияние вредных газов на зеленые насаждения, роль которых в гигиене населенных мест весьма велика. Само собой разумеется, что мы не можем признать допустимыми концентрации, вредно влияющие на растительность. Следует учитывать также возможность действия через пищу, овощи, фрукты, загрязненные осевшей на них ядовитой пылью.
Многообразие моментов, которые должны быть учтены при нормировании того или иного атмосферного загрязнения, требует какого-то метода их интегральной оценки. Единственно правильным подходом к суммарной оценке вредного действия данной примеси к атмосфере является использование принципа „узкого_места". Это значит, что нормирование должно вестись птг~тому7"показателю, который оказывается наиболее чудывительным. "Если~тот или иной газ ощутим по запаху при концентрациях, лежащих значительно ниже тех, которые оказывают какое бы то ни было вредное действие на человека и растительность, острое или хроническое, прямое или косвенное, то нормирование должно производиться по порогу обонятельного ощущения. Если какое-либо вещество, поступающее в атмосферу, не отличается ни запахом, ни раздражающим действием на слизистые оболочки, ни вредным действием' на растительность в тех концентрациях, в которых оно уже оказывает токсическое действие на человека, то нормирование должно вестись но порогу токсического действия. Если для какого-либо вещества самым узким местом является его вредное действие на растительность, то нормирование должно вестись по порогу действия на растительность, и т. д.
~"ТТри~рассмотрении вопроса о вредном действии того или иного атмосферного загрязнения необходимо правильно оценивать гигиеническое значение так называемого „привыкания" к ядам. Следует ли делать какую-либо скидку на привыкание? Известно, например, что сернистый газ в тех концентрациях, которые у свежего человека вызывают тягостные ощущения, у рабочих, постоянно работающих в атмосфере, загрязненной этим газом, никаких субъективных ощущений не вызывает. Однако это ни в коем случае не следует рассматривать как доказательство отсутствия вредного, действия. По Лазареву, привыкание к раздражающим газам „состоит в том,
что, вследствие катаррального состояния слизистой верхних дыха" тельных путей, выпадают субъективные ощущения раздражения. Но это не значит, что вредное действие раздражающих газов на глубокие дыхательные пути не продолжается в полной мере и не представляет даже большей угрозы именно в силу отсутствия субъективных неприятных ощущений"1.
Еще Рубнер писал, что взгляд, по которому привыкание и безвредность— покрывающие друг друга понятия, совершенно неверен. Привыкание, по Рубнеру, есть лишь снятие острых симптомов. Штаркенштейн рассматривает привыкание как особую форму хронического отравления. Это относится не только к общетоксическим, но и к раздражающим газам.
Все сказанное заставляет нас притти к выводу, что при установлении предельно допустимых концентраций вредных веществ в наружной атмосфере мы не должны и не имеем права делать какие бы то ни было скидки на явление привыкания.
При разработке предельно допустимых концентраций для некоторых веществ, относящихся к так называемым микроэлементам, мы должны обязательно учитывать их участие в естественном метаболизме человека. В силу своей повсеместной распространенности в окружающей нас природе эти вещества в минимальных количествах систематически вводятся в организм с водой и пищей и выводятся из него с выделениями. При этом не надо забывать, конечно, различия путей введения (в первом случае через пищеварительный тракт, во втором — через дыхательные пути), что имеет существенное значение.
Как видно из изложенного, разработка предельно допустимых концентраций атмосферных загрязнений представляет собой весьма сложную задачу, требующую учета большого числа разнообразных факторов, условий и моментов. Достаточно ли мы вооружены для того, чтобы взяться за решение этой задачи? Не является ли необходимым развернуть сначала большую экспериментальную работу по вопросу о действии малых концентраций атмосферных загрязнений в хроническом опыте?
Я думаю, что мы имеем достаточно материалов, чтобы уже сейчас установить для большинства атмосферных загрязнений предельно допустимые концентрации с достаточной для практических целей степенью точности. В этой связи полезно вспомнить поучительный опыт гигиены труда, которая 20 лет назад смело взялась за разработку предельно допустимых концентраций вредных газов, паров и пыли для промышленных предприятий и успешно справилась с этой задачей. Тогда, как и теперь некоторые чересчур осторожные ученые высказывали мысль, что с разработкой этих нормативов следует подождать до тех пор, пока не будет досконально изучено в опыте действие малых концентрации при длительной экспозиции. Если бы гигиена труда встала на этот путь, то мы до сих пор не имели бы предельно допустимых концентрации для цехов. К счастью, восторжествовала другая точка зрения. Временные нормативы, разработанные 20 лет назад на основе имевшегося в то время литературного материала, в дальнейшем непрерывно совершенствовались и уточнялись по мере накопления новых научных наблюдений, но это не помешало им сыграть огромную оздоровительную роль в нашей промышленности. Этим же путем должны итти и мы.
Перейдем к следующему вопросу: в каких единицах мы должны выражать нормативы чистоты атмосферного воздуха? В весовых
1 Л а з а р е в Н. В., Проблема предельно допустимых концентраций вредных вешеств в воздухе рабочих помещений. Собрание работ по гигиене труда, профессиональным болезням и экспертизе трудоспособности, Л., 1940.
концентрациях на единицу объема воздуха или в каких-либо условных показателях: количестве загрязнений, оседающих на единицу поверхности в единицу времени, числе частиц, прилипающих в единицу времени на единицу поверхности вертикального экрана, количестве тех или иных загрязнений на 1 л снеговой воды и т. д. Ответ здесь может быть только один: если мы признали единственно правильным физиологический метод нормирования, то мы должны выражать наши нормативы в концентрациях, т. е. в весовых единицах на единицу объема воздуха.
Спорным является также вопрос, должны ли мы наши предельно допустимые концентрации относить к месту пребывания людей или к составу газов и дымов до их выброса в атмосферу. Технологи заинтересованы в последнем. Однако согласиться с этим нельзя по ряду причин.
Во-первых, для нормирования состава выбрасываемых дымов и газов у нас нет и не может быть никаких гигиенических обоснований, так как они действуют на человека не непосредственно, а в зоне его пребывания и, следовательно, после значительного разведения. Во-вторых, при одной и той же концентрации вредного вещества в выбросе концентрация его в зоне пребывания человека будет различна, в зависимости от объема выбрасываемых газов в единицу времени, высоты трубы, расстояния до интересующей нас точки и т. д.
Поэтому наши предельно допустимые концентрации должны быть отнесены к зоне пребывания людей. Переход от этих величин к концентрациям в выбросе должен в каждом отдельном случае осуществляться путем пересчета по специальным формулам. Таких формул имеется значительное количество. Проверка и апробация их является одной из неотложных задач. Работы в этом направлении ведутся в настоящее время в Институте им. Эрисмана.
Значительную трудность при нормировании чистоты внешней атиосферы представляет чрезвычайная вариабильность концентраций загрязнений в наружном воздухе. В воздухе промышленных предприятий концентрации более устойчивы во времени. Колебания зависят главным образом от одного фактора — неравномерности поступления вредных выделений в воздух на протяжении рабочего дня, обусловленной в свою очередь цикличностью производственного процесса.
Иначе обстоит дело во внешней атмосфере. Здесь не только колеблется выброс загрязнений предприятиями и отопительными установками, но и меняются все основные метеорологические условия, резко влияющие на концентрацию этих загрязнений. Прежде всего непрерывно меняется направление ветра, а вместе с ним каждая данная точка попадает в факел дыма или газа, то более мощного источника загрязнения, то от менее значительного, или, наконец, совсем оказывается вне зоны загрязнения. Одно это обстоятельство вызывает непрерывные скачкообразные изменения концентрации атмосферных загрязнений. Непрестанно меняется также скорость ветра. С увеличением этой скорости концентрация загрязнений падает, с уменьшением — снова возрастает. На эти два важнейшие фактора изменчивости концентрации атмосферных загрязнений накладывается влияние других, действующих более медленно. К ним относится влажность воздуха, вертикальный температурный градиент, инсоляция и т. д. С увеличением влажности атмосферные загрязнения, служащие ядрами конденсации, оседают в нижние слои атмосферы и, накапливаясь здесь, создают более повышенные концентрации, чем при низкой влажности. Известно, например, что наиболее высокие концентрации сернистого газа наблюдаются во время туманов.
При нормальном температурном градиенте, когда температура воздуха падает с высотой, дым и газы поднимаются высоко вверх и подвергаются сильному разбавлению, прежде чем успеют достигнуть земной поверхности. При так называемой температурной инверсии, когда температура воздуха с высотой поднимается, газы и дымы, выбрасываемые из заводских труб, стелются по земле.
При значительной инсоляции, как это имеет место в летНий полдень, воздух быстро нагревается от раскаленных зданий и мостовых, вследствие чего создаются значительные конвекционные токи, способствующие проветриванию города и снижению концентраций атмосферных загрязнений. Временному снижению этих загрязнении способствуют также атмосферные осадки.
Все эти условия в совокупности делают концентрации загрязнений в атмосферном воздухе крайне неустойчивыми. В подтверждение этого приведем некоторые собственные наблюдения, производившиеся непрерывно на протяжении 4 лет1 в одной и той же точке, расположенной недалеко от крупного промышленного предприятия в зоне сильного задымления. Мгновенные концентрации сернистого газа в этой точке колебались от нуля до 20,62 мг/м3. Среднесуточные концентрации в той же точке колебались от нуля до 0,94 мг/м3, среднемесячные от 0,05 до 0,75 мг/м3, среднегодовые от 0,17 до 0,31 мг/м3. Это интересное явление—снижение диапазона концентраций и абсолютной величины их по мере осреднения аналитических данных— заставляет нас притти к выводу, что нельзя оперировать понятием „концентрации", не оговаривая степень осреднения наших аналитических данных.
Отсюда возникает новый вопрос: в как1 х же концентрациях следует выражать наши нормативы — в макс .¡альных мгновенных,, максимальных среднесуточных, максимальных ^педнемесячных и т. д.?
Вопрос этот далеко не праздный. Даже в промышленной гигиене, имеющей дело с более стабильными условиями, некоторые наиболее вдумчивые ученые начинают подвергать сомнению правомочность традиционного пользования понятием пре^лько допустимых концентраций без уточнения того, о чем в сущности идет речь: о максимальных мгновенных или средних. Так, про^». Израэльсон предлагает для ядов, отличающихся общетоксиче .им действием, исходить из средних концентраций, для ядов раздражающих — из максимальных разовых. Для общетоксических ядов при резких колебаниях концентраций проф. Израэльсон предлагает, кроме средних концентраций, указывать также максимальные. Про(^ Лазарев поддерживает точку зрения пюф. Израэльсона в отношении обще'юксических ядов, в отношени1 же раздражающих предлагает нормировать также средние концентрации.
Как известно, действие вредных веществ зависит не только от концентрации, но и от чт позиции. Та или иная концентрация, абсолютно безвредная при кратковременном воздействии, может стать опасной при действии в течение многих часов, суток, месяцев. Поэтому общетоксические вещества, особенно обладающие кумулятивным действием, необходимо нормировать по средним концентрациям. Для цехов это должна быть средняя за смену, для бытовых условий — средняя за сутки. Так как концентрации загрязнений во внешней атмосфере отличаются большим диапазоном колебаний, то одна среднесуточная концентрация еще не гарантирует нас от того, что в течение короткого периода эти концентрации не могут подняться выше порога острого действия. Поэтому в дополнение
__I
1 Рязанов В. А., Вопросы планировки городов в связи с проблемой дыма.
(Диссертация.)
к среднесуточным концентрациям должны быть указаны пределы их колебаний, т. е. предельно допустимая мгновенная или, как говорят, „пиковая" концентрация. С другой стороны, остановиться на одной пиковой концентрации нельзя, так как при продолжительной экспозиции вредным действием будут обладать даже концентрации, во много раз более низкие.
Для тех газов, которые не отличаются общетоксическим действием-и будут нами нормироваться по раздражающему действию на слизистые или по запаху, мы должны исходить, конечно, из максимальных мгновенных концентраций, так как для появления запаха или чувства раздражения слизистых не требуется сколько-нибудь длительной экспозиции. Для газов, отличающихся комбинированным (действием, необходимо установить как разовые, так и средние ¡концентрации.
На практике в большинстве случаев нам, очевидно, придется устанавливать две предельно допустимые концентрации: максимальную среднесуточную и максимальную мгновенную.
Таковы принципы, которые должны быть положены в основу разработки предельно допустимых концентраций атмосферных загрязнений.
и. н. попгв
Вопросы оздоровления условий труда в паровозных депо
Из Центральной научно-исследовательской лаборатории гигиены и эпидемиологии
Министерства путей сообщения
Старые паровозные депо, построенные в дореволюционное время, имеют ряд существенных санитарных недостатков: низкая температура, сквозняки, туман, вредные газы (окись углерода, сернистый газ). Все это отражалось на состоянии здоровья работающих, вызывая повышенную заболеваемость.
Постройка за годы сталинских пятилеток новых и реконструкция старых паровозных депо резко улучшила условия труда в них. В этой связи представляет интерес изучение условий труда в паровозных депо и санитарные требования к проектам этих депо.
Микроклимат в паровозных депо. В стойлах паровозных депо при низких наружных температурах происходят непрерывные изменения метеорологических условий (температуры, влажности, скорости движения воздуха). Колебания эти весьма значительны.
Решающую роль в микроклимате депо играют горячее паровозы. Непосредственные определения тепловыделений паровоза во время его нахождения в секции исключительно трудны вследствие многообразия тепловых процессов и невозможности создать в депо лабораторные условия, столь необходимые для этого испытания. Поэтому при учете роли паровоза в тепловом балансе депо мы воспользовались для определения количества тепла, отдаваемого котлом паровоза, методом проф. С. П. Сыромягникова.
= )«/з,
где р — среднее суммарное количество тепла в кал/час, отдаваемое горячим паровозом в секцию депо; а — коэфициент теплопередачи через неизолированную стенку котла, равный 2,2; в —коэфициент, зависящий от изоляции, равный 0,4; «— поверхность котла парово-
4 Гигиена и санитарии, № 5
