ПРИМЕНЕНИЕ МИГРАЦИОННО-ВОЗДУШНОГО КРИТЕРИЯ ВРЕДНОСТИ ПРИ НОРМИРОВАНИИ СОДЕРЖАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Дискуссии и отклики читателей

УДК 614.777:574.6 4

С. И. Гончаров

ПРИМЕНЕНИЕ МИГРАЦИОННО-ВОЗДУШНОГО КРИТЕРИЯ ВРЕДНОСТИ ПРИ НОРМИРОВАНИИ СОДЕРЖАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ

Днепропетровский медицинский институт

* ® (и* % л

Миграционно-воздушный критерий вредности используется при гигиеническом нормировании экзогенных химических веществ в почве. При этом изучается возможность поступления химических веществ в воздух в концентрациях, соизмеримых с ПДК в атмосферном воздухе (ПДК а.в)- Исследования включают математическое моделирование и экспериментальное изучение процесса. Как при математическом моделировании,. так и в эксперименте задаются экстремальные, т. е. наиболее благоприятные (из реально возможных) условия для миграции химических веществ в воздух [2].

Нами предпринята попытка выявить приемлемость и практическую целесообразность применения миграционно-воздушного критерия вредности при гигиеническом нормировании химических веществ в воде водоемов, т. е. определить возможность выделения из воды веществ, содержащихся в ней на уровне ПДКв.в, в атмосферный воздух или в воздух жилых помещений в концентрациях, соизмеримых с ПДКа.в.

В реальных условиях миграция вещества возможна из воды водоемов в атмосферный воздух и из питьевой воды в воздух жилища. Экстремальными являются условия, создающиеся в жилище (наибольший градиент температур исходной и используемой в быту воды, минимальная возможность разбавления вещества в атмосферном воздухе). Такие условия создаются на кухне и в ванной комнате. Исходя из действующих нормативных документов, данных наблюдений, мы определяли расход воды и ее температуру (табл. 1).

Концентрации химического вещества в указанных помещениях могут достигать значений, вычисляемых по формуле:

т{ °С V

С= т „ ^ , (1)

* 2

где С — концентрация вещества в воздухе помещений (в мг/м3); т1°с — масса вещества (в мг), выделяемая из 1 дм3 воды при определенной температуре (концентрация вещества в воде на уровне ПДКв) за 1 ч; У\ — объем воды (в дм3), используемой при определенной температуре за 1 ч; У2 — объем (в м3) разбавляющего воздуха за 1 ч.

Определение т*°с требует экспериментального изучения при выполнении двух нижеприведенных условий.

1. Возможность сохранения вещества в воздухе на уровне ПДКа.в, исходя из его физико-химических свойств. Последнее можно установить, используя уравнение Менделеева — Клапейрона [2].

2. Возможность накопления вещества в воздухе жилых помещений на уровне ПДКа.в (опасность загрязнения воздуха), исходя из материального баланса, т. е. соотношения объемов используемой воды и разбавляющего воздуха в соответствующих помещениях. Если С, определенное по формуле (1), при = ПДКв.в меньше ПДКа.в, то исследования миграции вещества в воздух не имеют гигиенической значимости. Выделение химического вещества из воды может происходить за счет испарения, соиспаре-ния и выноса с гидроаэрозолем. Очевидно, что последние два процесса предполагают-выделение воды с интенсивностью, равной или значительно превышающей выделение вещества. В быту же происходит главным образом нагревание, а не выпаривание или распыление воды. Кроме того, соотношение ПДК химических веществ в воде водоемов и в атмосферном воздухе, определенное как сопоставлением действующих нормативов [6], так и при расчете [3, 8], находится в пределах кратностей 10—1. Поэтому ведущим путем поступления химических веществ в воздух, вероятно, следует считать испарение.

Таблица 1

Данные о расходе и температуре воды, воздухообмене в

кухне и ванной комнате

Помещение Количество удаляемого воздуха, м3/ч т') в , — 1 - ® Виды деятельности Расход воды, дм3/ч Температура, °С

Кухня 60 Приготовление пи- 12 100

щи

Вываривание белья 40 100

Мытье посуды 180 41,64=0,73

Ванная ком- 25 Мытье тела 300 39,44=0,86

ната Стирка белья 300 40,311=2,47

ферном воздухе (максимально разовых или среднесуточных в соответствии с динамикой поступления вещества в воздух) в условиях жилых помещений.

Тогда концентрация химического вещества, вычисленная по формуле (1), не может превышать ПДКа.в. Исходя из этого, можно рассчитать величину пороговой концентрации вещества в воде по воздушно-миграционному критерию вредности.

Так, если исходить из формулы (1), то, следовательно:

т{ °С V

Следовательно, основным фактором, помимо объема расходуемой воды, является градиент температур. Вещества же, температура плавления которых выше 100 °С, не могут выделяться в воздух из воды. Напротив, вещества с температурой кипения меньше 40 °С будут наиболее интенсивно выделяться в воздух.

В целом экспериментальное изучение миграции вещества в воздух, вероятно, можно проводить в модельных опытах, используя установку, предложенную Е. И. Гончаруком [1]. Вместе с тем, если вещество стабильно в воде при 100 °С, можно определять его миграцию по разности его концентраций до и после экспозиции в определенных условиях.

Условия экспозиции следует задавать следующие (см. табл. 1): 1) 100°С — 4 ч, т. е. длительность приготовления первого блюда [7]; 2) 40 °С — при аэрации.

Исследования концентрации вещества в воде в первом опыте, вероятно, следует проводить с момента начала нагрева: фон, при 40, 60, 80, 100°С соответственно и затем через 5, 10, 15, 30, 60, 120, 180, 240 ми-н с момента достижения 100 °С; во втором опыте — до и после аэрации. Параллельно производится анализ содержания вещества в исходной воде.

Полученные результаты при изучении воздушно-миграционного критерия вредности в процессе гигиенического нормирования химических веществ в почве оцениваются на основе посылки, что под пороговой концентрацией по этому показателю принимают то содержание экзогенных химических веществ в почве (в мг на 1 кг абсолютно сухой почвы), при котором среднесуточное поступление вещества в атмосферный воздух не приведет к превышению установленной для него среднесуточной ПДК в атмосферном воздухе [2]. Однако поступление вещества из воды в жилище не будет круглосуточным, а достаточно кратковременным: не более 4 ч (приготовление пищи), 0,5—1ч (гигиенические процедуры) в сутки.

Поэтому оценка результатов должна производиться при испарении вещества в течение менее 30 мин при сопоставлении с максимально разовой ПДКа.в, при времени испарения более 90 мин — среднесуточной ПДКа.в (с проведением хронометража процесса испарения и соответствующего расчета).

Представляется необходимым учитывать также то, что разбавляющий воздух может содержать исследуемое вещество на уровне ПДКа.в.

Таким образом, при оценке воздушно-миграционного критерия вредности при нормировании содержания химических веществ в воде водоемов можно исходить из следующего: пороговой концентрацией следует считать то содержание химических веществ в воде (в мг/дм3), при котором поступление вещества в воздух не приведет к превышению установленных ПДК в атмос-

т1 и может достигать величин:

*

т10С = *. ПДКв.в. (2)

где & — экспериментально полученная относительная величина, показывающая, какая часть вещества из его общего количества, содержащегося в 1 дм3 воды, выделяется в воздух при описанных выше условиях, т. е.:

где гп\ — масса вещества, выделившаяся в воздух из исходного объема воды; т2 — масса вещества в исходном объеме воды.

Подставив в формуле (2) вместо ПДКв.и ПКв.м, где ПКв.м — пороговая концентрация вещества в воде по воздушно-миграционному критерию вредности* получим выражение:

¿•ПКв.м-У л ____

Следовательно

Если же в разбавляющем воздухе есть ука занное вещество, то нормирование целесообраз но проводить по общепринятой формуле:

ПКв.м ~ ПДКа.в ^

где Св.в — содержание вещества в воде; Са.в — содержание вещества в атмосферном воздухе.

С целью апробации предложенных методических подходов нами совместно с О. О. Свердловой изучена миграция аммиака в воздух из водных растворов. Для этого нагрели и прокипятили в течение 1 ч раствор аммиака (1,55 мг/дм3) в водопроводной дехлорированной воде (рН 8,05). Концентрацию аммиака определяли фотометрическим методом с реактивом

Несслера [5].

Установлено, что аммиак выделяется из воды только при кипячении (табл. 2). Это обусловлено тем, что при более низких температурах раствора он содержится в воде в виде катионов

ЫН* [4]. Некоторое повышение , концентрации

#

концентрация мг/дм3

ские приемы признать обоснованными, необходима существенная коррекция ПДКВ.В аммиака.

Кроме того, проведен анализ опасности загрязнения воздуха химическими веществами, температура кипения которых ниже 100°С. Проанализированы только те вещества из числа указанных, для которых установлены максимально разовые ПДКв.в и ПДКа.в (табл. 3). При этом установлено, что, исходя из материального баланса, концентрация этих химических веществ в воздухе кухни может превысить максимально разовую ПДКа.в в 9—32 раза.

Таким образом, представляется целесообразным использовать миграционно-воздушный критерий при гигиеническом нормировании содержания химических веществ в воде водоемов. Исходя из данных, изложенных в настоящей статье, исследование вещества по данному критерию следует производить после установления предполагаемой величины ПДКв.в при наличии ПДКа.в и включать следующие этапы: а) определение возхможности накопления вещества в воздухе на уровне ПДКа.в, исходя из его физико-химических свойств и соотношения величин ПДКав и пдк в.в (материального баланса); б) экспериментальное установление величины и мощности выделения вещества из воды во времени при описанных выше условиях; в) расчет пороговой концентрации вещества по миграционно-воздуш-ному критерию вредности и при необходимости корректировки ПДКВВ.

При сравнении ПКв.м, определенной исходя из условий, присущих для централизованного водоснабжения (условия экспозиции при 40°С), с ПДКв.в следует учитывать хлорокисляемость вещества. При этом важно знать, какая часть вещества сохранится после хлорирования воды и, следовательно, попадет в водопроводную воду.

Отдельного обсуждения заслуживает следующее обстоятельство. Технология централизованного подогрева воды предполагает удаление части пара, а значит, и веществ, если они испаряются вне жилища. Указанное обстоятельство предопределяет опасность загрязнения атмосферного воздуха выбросами ТЭЦ, которые, как известно, располагаются в селитебной зоне населенных мест и бойлерных, размещенных, как правило, в пределах жилых кварталов. Кроме того, может происходить ухудшение условий труда персонала ТЭЦ и бойлерных, предприятий общественного питания, прачечных.

Таблица 2

Исследования миграции аммиака из водного раствора в

воздух

Литература

%

1. Гончарук Е. И. Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами. — Киев, 1977.

2. Гончарук Е. И., Сидоренко Г. И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве: Руководство. — М., 1986.

3. Заугольников С. Д., Кочанов М. М., Лойт А. О., Став-чане кий И. И. Экспрессные методы определения токсичности и опасности химических веществ. — Л., 1978.

4. К у лье кий Л. А., Гороновский И. Т., Коганов ский А. А!.,

Контрольная пода

Нагреваемая вода

Время опыта, мин

температура, °С

концентрация, мг/дм3

температура, °С

% от исходного количества

Таблица 3

Опасность загрязнения воздуха кухни химическими веществами

Примечание. Звездочка — аммиак в воде при применении фотометрического метода с реактивом Несслера не определялся.

аммиака до температуры закипания, вероятно, связано с разрушением нестойких органических соединений. При кипячении 55 % исходного количества аммиака удаляется за 10 мин, а через 30 мин при применении использованного метода он в воде не определяется.

Исходя из этого, можно считать, что для аммиака к=1, а ввиду того, что аммиак полностью удаляется из воды за 30 мин, полученный результат оценивали на основе сравнения с максимальной разовой ПДКа.в-

Тогда для аммиака при отсутствии его в атмосферном воздухе пороговая концентрация по воздушно-миграционному критерию вредности, вычисленная по формуле (3), составит

0,4-60

ПКв.м = лп 1— = 0,6 мг/дм3

при использовании воды для кипячения белья (см. табл. 1). Следовательно, если примененные методиче-

Диметиламин

Диэтиламин

Оксол

Пропен-2-нитрил Триэтиламин Этил амин Ацетон

Примечание. С — вычислено по формуле (1) при допущении, что 100 °С = ПДКВ. в применительно к условиям при кипячении белья; звездочка — величина ОБУВа. в

Вещество

0,005 0,05 0,01* 0,03 0,14 0,01 0,35

0,066

1,33

0,13

1,3

1,3

0,32

1,47

7. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий. — М.,

1983.

8. Токсикометрия химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Под ред. А. А. Каспарова, И. В. Саноц-кого, — М., 1986.

Поступила 20.02.87

Шевченко М. А. Справочник по свойствам, методам ана лиза и очистке воды. — Киев, 1980.

5. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточ ных вод. — М., 1984.

6. Михеев М. И., Сидорин Г. И., Горлинская Е. П. // Гиг труда. — 1985. — № 10. — С. 28—31.

УДК 614.7:661-074(049.3)

В. В. Кустов

ОБОСНОВАНА ЛИ НЕОБХОДИМОСТЬ ПЕРЕСМОТРА ПОНЯТИЯ

«ХАРАКТЕР (ТИП) КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ

ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ»?1

Проблема комбинированного действия химических соединений является одной из центральных проблем гигиены и профилактической токсикологии.

К настоящему времени по этой проблеме накопился большой фактический материал, частично обобщенный в монографиях [3, 5, 7, 8] и обзорах [1, 6]. Однако ряд ее аспектов остается недостаточно разработанным.

Поэтому большую научную и практическую ценность представляет каждое фундаментальное исследование, позволяющее наметить возможные пути количественной оценки и прогнозирования комбинированного действия на организм химических соединений. К числу таких исследований следует отнести теоретический труд М. А. Пинигина, хотя некоторые его положения спорны и требуют обсуждения.

Обращает на себя внимание свободное обращение автора с литературными источниками. В библиографии приводится 14 источников, а по тексту статьи — ссылки только на 5 работ, обозначенных под № 1—4 и 8. Практически без ссылок на литературные материалы М. А. Пи-нигин в одном случае пишет, что «на основе анализа внесенных предложений складывается впечатление (подчеркнуто нами — В. /(.), что дальнейшее совершенствование методов гигиенической оценки комбинированного действия... требует рассмотрения понятия „характер комбинированного действия4'». Возникает вопрос, кто и когда такие предложения вносил. В другом случае после ссылки на монографию В. В. Кустова и соавт. (по тексту она обозначена цифрой 8) М. А. Пинигин пишет, что определение характера комбинированного действия веществ, принятое авторами этой работы, «судя по данным литературы [1—4], используют многие специалисты. Однако при анализе накопленного материала... обнаруживается, что приведенное определение далеко не всегда является корректным».

Доказательство некорректности общепринятого определения типа (характера) комбинирован-

ного действия на организм химических агентов М. А. Пинигин видит в том, «что эффект к а к величина., зависящая от многих причин... является недостаточно надежным количественным критерием для установления типа... комбинированного действия» (подчеркнуто нами — В. К.).

Можно ли считать приведенное заключение и доказательство ему корректными, если основываются они на 4 случайно выбранных публикациях, не отражающих в полной мере накопленные знания по проблеме комбинированного действия ядов, в том числе вопросы терминологии и методологии.

К этому следует добавить, что общепринятый в настоящее время метод установления типа комбинированного действия на организм химических агентов основывается не на абсолютной величине суммарного биологического эффекта, установленного по избранному показателю, а на сравнении его выраженности с суммой эффектов (по этому показателю), входящих в состав смеси ингредиентов при их изолированном действии.

Этот метод, по нашему мнению, в отличие от мнения М. А. Пинигина не противоречит и целевой установке гигиенической оценки характера комбинированного действия, так как он позволяет обосновать рекомендации по количественной корректировке ПДК для каждого химического соединения в случае их совместного присутствия в воздухе.

Так, в том случае, когда тип комбинированного действия смеси определяется как аддитивный, ПДК каждого компонента, входящего в ее состав, следует уменьшать в такое число раз, которое соответствует количеству ее составляющих.

Если тип комбинированного действия оказывается меньше аддитивного, то безопасность для здоровья человека с достаточно большим запасом прочности обеспечивается уже тогда, когда ПДК каждого компонента в смеси не превышает ее величины для изолированного действия. При необходимости ПДК соответствующих компонентов в смеси могут быть откорректированы с учетом их взаимного влияния [2, 3].

1 Отклик на статью М. А. Пинигина. — Гигиена и сани

тария, 1986. — № 1. —С. 45—48.