CC BY
9
Из всего изложенного следует, что оздоровительная кампания, осуществляемая Московской чрезвычайной санитарной комиссией, проводилась под руководством и непосредственным контролем Советского правительства и лично В. И. Ленина, считавшего, что Москва должна быть образцовым по чистоте городом, примером для всей страны и что к делу борьбы за культурную столицу должны быть привлечены широкие массы трудящихся. Опыт Москвы был распространен и на другие города и населенные пункты.
Поступила I/VI 1972 г.
Методы исследования
УДК 613.63:674.815:65.012.2
В. А. Цендровская
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ САНИТАРНО-ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Всесоюзный научно-исследовательский институт гигиены и токсикологии пестицидов, полимерных и пластических масс, Киев
Нами был применен метод математического планирования эксперимен-( та для выявления влияния процентного содержания смолы и условий экс-
плуатации материала на уровень выделения химического вещества, поскольку такую задачу трудно решить обычными методами однофакторного эксперимента при поочередном варьировании эксплуатационных факторов и рецептуры. Исследования проводились на примере древесностружечных плит на основе мочевино-формальдегидной смолы. Наиболее токсичным веществом, которое может выделяться в значительном количестве из этих материалов в воздух, является формальдегид. Уровень выделения любого вещества зависит главным образом от рецептуры материала, эксплуатационных условий и технологии изготовления.
Для эксперимента были взяты древесностружечные плиты на основе мочевино-формальдегидной смолы М 19-62, из которых изготовляют строительные конструкции, применяемые в стандартном домостроении. Исследования проводили в камерах-генераторах с учетом наиболее реальных эксплуатационных условий, а именно, через 1 и 3 месяца после изготовления образцов при температуре воздуха 20 и 40°, насыщенности 0,4 и 0,8 м*/м3 и кратности воздухообмена 1 и 5 в час. Процентное содержание смолы в образце № 1 составляло 5%, в образце № 2—8%, в образце №3—12% и образце № 4—15%. Формальдегид определяли методом, основанным на реакции взаимодействия с хромотроповой кислотой (М. С. Быховская и соавт.).
Поставленную задачу решали с помощью полного факторного эксперимента типа ¿V = 2К = 24 =16, где N — количество опытов, К — количество факторов (Ю. П. Адлер и соавт.). Реализация матрицы планирования такого типа позволяет получить уравнение, связывающее каждое из исследуемых свойств полимерного материала с эксплуатационными факторами:
У = а0 + ахХ! + а2х2 + а3х3 + а4х4,
где у — исследуемое свойство полимерного материала, хи х2, х3, х4 — ко-► дированные переменные эксплуатационные факторы, значение которых
дано в табл. 1.
Т а б л и ц а
Кодирование переменных факторов и величины выхода формальдегида
Фактор
Кодированное значение факторов и выхода формальдегида
Время, прошедшее после изготовления материала и до начала эксперимента (в месяцах) .......................
Температура воздуха в камере (в градусах) .............
Насыщенность материала (в мУм9) .................
Воздухообмен (обмен!час)......................
Количество формальдегида, выделившегося из образца № 1 Количество формальдегида, выделившегося из образца № 2 Количество формальдегида, выделившегося из образца № 3 Количество формальдегида, выделившегося из образца № 4
*4
У1
Уг У з
У 4
Полученные экспериментальные данные о влиянии эксплуатационных факторов на уровень выделения формальдегида для четырех образцов представлены в табл. 2.
По результатам этих опытов вычисляли коэффициенты уравнения регрессии, характеризующие эффекты каждого фактора. Вычисления произ-
Таблица 2
Матрица планирования и разультаты эксперимента
со План эксперимента
55 VI Я, Уш в«
с о *| | *«
1 3 40 0,8 1 0,066 0,082 0,135 0,150
2 3 40 0,8 5 0,064 0,078 0,110 0,135
3 3 40 0,4 1 0,050 0,060 0,070 0,090
4 3 40 0,4 5 0,046 0,054 0,065 0,080
5 3 20 0.8 1 0,036 0,052 0,060 0,075
6 3 20 0.8 5 0,032 0,048 0,050 0,070
7 3 20 0.4 1 0,024 0,038 0,035 0,045
8 3 20 0.4 5 0,022 0,033 0,030 0,040
9 1 40 0,8 1 0,124 0,142 0,175 0,190
10 1 40 0,8 5 0,110 0,134 0,155 0,170
11 1 40 0.4 1 0,092 0,102 0,115 0,130
12 1 40 0,4 5 0,080 0,094 0,110 0,120
13 1 20 0.8 1 0,074 0,092 0,105 0,115
14 1 20 0,8 5 0,066 0,080 0,095 0,110
15 1 20 0.4 1 0,060 0,066 0,070 0,085
16 1 . 0,4 5 0,048 0,056 0,060 0,075
Таблица 3 Экспериментальные и расчетные
значения количества формальдегида, выделившегося из образцов при *1=5, х2=50, х3= 1,2 и х4=10
Материал в о ас а а> 9 и ю о. э> Ошибка определения (в %)
Обра-
зец № 1 0,123 0,109 + 11
Обра-
зец № 2 0,115 0,131 — 12
Обра-
зец № 3 0,147 0,165 —12
Обра-
зец № 4 0,166 0,182 — 10
водили на электронно-вычислительной машине «Минск-22». После соответствующих вычислений получены следующие экстраполяционные уравнения: для плиты № 1
у1 = 0,028 — 0,020хх + 0,002х2 + 0,047х3 — 0,002х 4, (1)
для плиты № 2
у 2 = 0,030 — 0,020хх + 0,002хг + 0,064х3 — 0,002х 4, (2)
для плиты № 3
Уз = 0,032 — 0,021 хг + 0,003 х 2 + 0,100х3 — 0,003х4, (3)
для плиты № 4
у 4 = 0,001 — 0.019ХХ + 0,003х2 + 0,110х3 — 0,002х4. (4)
Зависимость каждого коэффициента уравнения регрессии характеризуется коэффициентом Стьюдента (*), а пригодность принятой модели —
общим коэффициентом корреляции (гх> „). В нашем случае, если Ь больше 2, а тх> у больше 0,95, принятая модель выбрана правильно,а коэффициенты полученного уравнения значимы. Как показали вычисления, для всех коэффициентов уравнений (1—4) значения Ь выше 2,5, а гх< у более 0,95; следовательно, полученные нами уравнения (1—4) описывают процесс выделения формальдегида из плит в зависимости от эксплуатационных факторов с ошибкой не более 5%.
Знаки и величины коэффициентов регрессии показывают направление и степень влияния линейных эффектов. Разные знаки указывают на то, что увеличение времени и воздухообмена действует противоположно на изменение уровня выделения формальдегида из плит по сравнению с насыщенностью и температурой. Как видно из уравнений (1—4), величина коэффициентов, свидетельствующих о влиянии температуры и воздухообмена, к почти одинакова и в 10—50 раз меньше, чем значение коэффициентов, ука-
зывающих на влияние времени и насыщенности.
Следовательно, если при каких-либо заданных факторах величина и значительно больше ПДК, то уменьшение температуры и увеличение воздухообмена не приведет к существенному уменьшению содержания формальдегида в воздухе. И, наоборот, желаемый эффект может быть достигнутым за счет увеличения времени и уменьшения насыщенности.
При увеличении содержания смолы в плитах от 5 до 15% значение коэффициентов при хх, хй и х3 почти одинаково, но при х4 увеличивается в 1,5—2 раза. Это говорит о том, что изменение содержания смолы в материале в указанном интервале не отражается существенным образом на уровне выделения формальдегида при изменении факторов хх, хг и х4.
Отсюда можно сделать вывод, что при гигиенической оценке пластмасс, отличающихся небольшим процентным содержанием смолы, доста-► точно провести санитарно-химические исследования материала с наимень-
шим количеством смолы по указанной матрице (см. табл. 2). Для других образцов достаточно ввести поправочные коэффициенты, учитывающие увеличение содержания вещества в воздухе за счет повышения насыщенности.
Таким образом, для расчета количества формальдегида, выделившегося из древесностружечных плит, при различных эксплуатационных условиях можно предложить следующее экстраполяционное уравнение:
у = 0,023 — 0,020*! + 0,003 дг2 + 0,047а • х3 — 0,002* 4, (5)
где хи хг, х3 и х4 — те же переменные, что и в уравнениях (1—4); а — коэффициент, учитывающий влияние процентного содержания смолы в материале на интенсивность выделения формальдегида, численно равный 1,4, 2 и 2,3 при увеличении содержания смолы в материале соответственно в 1,5, 2 и 3 раза. Было сделано предположение, что уравнение (5) мо-» жет быть применено для определения у при изменении температуры, воз-
духообмена, насыщенности и времени в более широком интервале.
Экспериментальные и вычисленные по уравнению (5) значения у представлены в табл. 3. Как видно из табл. 3, расхождение между уэксп и Урлсч составляет не более ±12%.
Следовательно, уравнение (5) может быть применено для определения формальдегида, выделяющегося из древесностружечных плит при различных эксплуатационных условиях и различном процентном содержании в материале смолы.
Следует подчеркнуть, что метод математического планирования эксперимента значительно сокращает объем санитарно-химических исследований.
ЛИТЕРАТУРА. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Применение эксперимента при поиске оптимальных условий. М., 1971.— I Б ы х о в с к а я М. С., Гинзбург С. П., Хализова О. Л. Методы опре-
деления вредных веществ в воздухе. М., 1966, с. 483.
Поступила 9/XI 1972 г.
