CC BY
6
�пустимых концентраций веществ в воде и атмосферном воздухе. Одна из первых попыток в этом направлении принадлежит Н. А. Толоконцеву, который в 1967 г. применил корреляционный метод при сопоставлении узаконенных ПДК загрязнений водоемов и воздушной среды производственных помещений, но не получил статистически достоверной корреляции. А. А. Голубев и В. Г. Субботин в 1968 г. увеличили число сравниваемых веществ до 37. Выведенное ими уравнение позволило установить более высокую корреляционную связь.
В 1967 г. были опубликованы данные Н. А. Толоконцева о возможном использовании расчетного метода при обосновании ПДК атмосферных загрязнений на основе знания ПДК промышленных ядов. Сравнивая ПДК 37 веществ, автор показал наличие определенной корреляционной связи между ними: г=0,49, Р>0,01.
Однако полученный коэффициент корреляции оказался относительно низким, что не позволило автору использовать исходные данные для регрессионного анализа и выведения расчетных формул прямой линейной регрессии.
Мы поставили задачу определить степень корреляционной зависимости между различными рефлекторными пороговыми показателями и максимально разовыми ПДК загрязнений атмосферного воздуха, а также вывести линейные уравнения. При проведении работы было отобрано 103 вещества, з отношении 97 из них имелись максимально разовые ПДК.
В отличие от ПДК загрязнений воздуха производственных помещений, где в основе нормирования лежит порог токсического воздействия, ПДК в отношении атмосферного воздуха в своем большинстве опираются на рефлекторный порог, который является более чувствительным для 90% веществ, имеющих ПДК. Так, среди загрязнений атмосферного воздуха, ПДК которых установлены, лишь небольшое число веществ имеет более чувствительный порог резорбтивного действия (соединения фтора, пяти-окись ванадия, дивинил, малеиновый ангидрид, парахлоранилин, трихлор-этилен, пентан, окись этилена и др.). Характерно, что даже для таких веществ, как шестивалентный хром, мезидин, диметиланилин, ацетофенон и гексаметилендиамин, которые обладают высокой степенью токсичности, порог резорбтивного действия оказался выше порога рефлекторного.
Естественно, что вещества, порог резорбтивного действия которых являлся единственно установленным (соединения свинца, ртути) или был значительно ниже рефлекторного (пятиокись ванадия в 26 раз), не были включены для расчета корреляционной связи. Что касается ряда веществ, резорбтивный показатель которых являлся более чувствительным, но различие было относительно незначительным от 1,2 до 2,5 раза (ди-
/
винил, малеиновыи ангидрид, парахлоранилин, трихлорэтилен, окись этилена, пентан), то при установлении связи мы сочли возможным включить их в расчет.
В результате математической обработки получены корреляционные зависимости между порогами обонятельного ощущения, световой чувствительности глаза и биоэлектрической активностью коры головного мозга, с одной стороны, и максимально разовыми ПДК загрязнений атмосферного воздуха — с другой. При проведении расчетов как пороговые величины, так и ПДК приводились к единой размерности в миллиграммах в 1 м3.
Определение степени тесноты связи между рефлекторными порогами и узаконенными ПДК тех же веществ показало, что коэффициенты корреляции (г) и достоверности их (Р), определенные по общепринятой формуле, достаточно высоки. Высокая степень достоверности всех соотношений дала возможность вывести уравнения прямых, связывающих между собой сопоставляемые признаки.
Обработка материалов, характеризующих связь между порогами обонятельного ощущения и установленными максимально разовыми ПДК веществ в атмосферном воздухе, дала возможность рассмотреть данные о 82 веществах. Для вычисления расчетной ПДК выведено уравнение:
=0,96.^-0,51, (1)
где УР1 — расчетная ПДК (в мг/м3)] хг — порог обоняния для наиболее чувствительных лиц (в мг/м3)<
Обработка данных световой чувствительности глаза касалась 54 веществ, что также позволило вывести формулу:
ЫУр, =0,93- \ёх2- 0,45, (2)
где Урв — расчетная ПДК (в мг/м3)) х2 — порог действия на световую чувствительность глаза (в мг/м3).
Сравнение пороговых данных, полученных в результате изменения биоэлектрической активности коры головного мозга для 66 веществ, дало:
1бГр,=0,97.1бх3-0,23, (3)
где Ура — расчетная ПДК (в мг/м3)\ х3 — порог действия на биоэлектрическую активность коры головного мозга (в мг/м3).
Данные, полученные при сопоставлении наиболее чувствительного из порогов (обоняния, световой чувствительности глаза или биоэлектрической активности головного мозга), обычно называют «узким местом». ПДК для 82 веществ дали возможность вывести следующее уравнение:
18^-18*4 — 0,21, (4)
где УР4 — расчетная ПДК (в мг/м3)\ х4 — пороговые данные (в мг/м3) по наиболее чувствительному рефлекторному тесту.
Выведенные нами эмпирические формулы представляют собой математические выражения соотношений между порогами различных рефлекторных реакций для определенных химических веществ и установленными для них ПДК- Существующий коэффициент запаса между концентрациями (действующими и недействующими), т. е. между различными порогами рефлекторных реакций и ПДК, характерен большой вариабельностью. Например, если максимально разовые ПДК значительной части веществ, установленные по их влиянию на биопотенциалы коры головного мозга, меньше выявленного порога лишь на 1/3, то в отношении динила, капроновой кислоты, пропилового спирта, хлорбензола и др. они в 2—3 раза меньше. Значительные расхождения коэффициентов запаса мы находим также при сравнении порогов обонятельного ощущения с узаконенными ПДК. Если для амилена, бутана, дивинила, метафоса, циклогексана и др. он равен 1,2—1,5, то для анилина, дихлорэтана, метилацетата, парахлорфенил-изоционата и др. составляет 7—10 крат. Несомненно, в подавляющем
большинстве случаев такие колебания зависят от субъективного подхода, существующего при установлении ПДК. Использование выведенных уравнений в большей степени отражает истинное положение при переходе от пороговых значений к ПДК, нивелирует отклонения, позволяет получить более стабильные коэффициенты запаса и, следовательно, более точные ПДК.
В качестве наиболее точного и достоверного критерия, позволяющего дать объективную оценку используемых уравнений, является статистический показатель (Мордэкей Эзекиел и Карл А. Фокс).
Значения максимально разовых ПДК, вычисленных по уравнениям (1—4), отличаются от установленных ПДК на величину г. Среднеквад-ратическая ошибка 5г определяется уравнением:
Бг
УЧ-
(5)
Определив 5г, можно установить также 5
ух — стандартную ошибку расчетных величин для генеральной совокупности:
5
ух
Уг.
2
Этот статистический показатель, выраженный в логарифмах, указывает, в каких максимальных пределах могут отклоняться расчетные ПДК от их узаконенных данных в 66,6% случаев использования данного уравнения. Таким образом, чем меньше 5ух, тем ближе расчетные величины к их принятым значениям. Так, для уравнения (1) по порогу обонятельного ощущения величина 5ух оказалась равной 0,249; следовательно, ПДК 2/з всех сопоставимых веществ, рассчитанные по этому уравнению, не будут отличаться от узаконенных более чем на ±0,249 по логарифму, т. е. не более чем в 1,8 раза. По формуле (2) (изменение порога световой чувствительности глаза) 5ух оказалась равной 0,276, т. е. расхождение расчетных ПДК от узаконенных не превышает более чем 1,9 раза. По формуле (3) (изменение биоэлектрической активности коры головного мозга) 5ух оказалась равной 0,105, т. е. отличие расчетных ПДК от узаконенных нё превышает 1,25 раза. По формуле (4) (порог по наиболее чувствительному тесту) 5ух равна 0,139, т. е. отклонение от узаконенных ПДК находится в пределах Ь,38 раза. Обобщенные результаты проведенного нами корреляционного анализа приведены в таблице.
Результаты корреляционного анализа
Сравнивая величины 5ух, т. е. отклонения расчетных величин для генеральной совокупности в а также величины арифметического отклонения, следует считать, что для выведения расчетных ПДК веществ, обладающих преимущественно рефлекторным воздействием на организм, можно рекомендовать любую из приведенных выше 4 формул. Как видно из таблицы, все формулы дают высокий коэф- ,
фициент корреляции (г), достоверность которого для всех формул составляет Р<0,001. В зависимости от наличия экспериментальных материалов расчетные ПДК могут быть получены при наличии 3, 2 или даже 1 рефлекторного показателя.
Расчетные максимально разовые ПДК, полученные при использовании в качестве исходных данных порогов обонятельного ощущения, достаточно точны — 80% всех рассчитываемых веществ имеют отклонения в пределах 2 крат. Учитывая простоту установления порога обонятельного ощущения и достаточно высокую точность рассчитанных на ее основе максимально
Уравнения для расчета ориентировочных значений ПДК Общее количество веществ г 5ух
Угр^==0,96 'Х-±—0,51 82 0,957 0,249
У 1)2 =0,93 .х2—0,45 54 0,944 0,76
Крз =0,97 .х3—0,23 66 0,948 0,105
УР4 = а:4—0,21 82 0,992 0,139
Совмещенный график для определения расчетных значений максимальных разовых ПДК атмосферных загрязнений по различным рефлекторным порогам.
На оси ординат — расчетное значение максималь-• ных разовых ПДК. На оси абсцисс—значения различных порогов рефлекторного действия. / — Ур, — значения ПДК по порогу обонятельного ощущения; 2 — Ур2 — значения ПДК по порогу световой чувствительности глаза; 3
разовых ПДК, можно рекомендовать более широкое использование порога запаха в качестве основания при вычислении ориентировочных ПДК-
Для большей простоты проводимых расчетов на основании используемых формул были составлены графики для каждой из них. Совмещение всех графических линейных изображений, полученных по 4 формулам, показано на рисунке. Данный совмещенный график позволяет при наличии одного или нескольких рефлекторных порогов находить ориентировочную ПДК.
Выводы
Рз
значения ПДК по порогу биоэлектриче-
ления
1. Расчетные
ПДК,
ской активности коры головного мозга; 4 — Ур4— значения ПДК по наиболее чувствительному рефлекторному порогу («узкое место»).
при
методы опреде-нашедшие широкое распространение в промышленной токсикологии, должны найти применение и в коммунальной определении расчетных ПДК загрязнений
гигиене, в частности атмосферного воздуха.
2. В отличие от ПДК загрязнений воздушной среды производственных помещений, где в основе нормирования лежит порог резорбтивного действия, ПДК вредных веществ атмосферного воздуха до сих пор в основном
опирался на рефлекторный порог.
3. Для определения расчетных ПДК выведены 4 формулы, использующие различные рефлекторные пороги. Эти формулы могут быть использованы для вычисления расчетных ПДК.
4. Использование порогов обонятельного ощущения в качестве исходных данных для расчетного метода установления ПДК позволяет значительно ускорить нормирование вредных веществ в атмосферном воздухе.
5. Применение графических выражений линейных уравнений позволяет найти ориентировочную ПДК вредных веществ без математических вычислений. ч
ЛИТЕРАТУРА
Г о л у б е в А. А., С у б б о т и н В. Г. В кн: Гигиена применения, токсикология пестицидов и клиника отравлений. Киев, 1968, с. 284.— Кроткое Ф. Г. Гиг. и сан., 1969, № 6, с. 3.—J1 юб л и н а Е. И., Г о л у б е в А. А., Ф и л о в В. А. В кн: Фармакология. Токсикология. М., 1967, с. 11.— Л о й т А. О. Рекомендации для предварительной оценки токсичности летучих органических веществ скоростным методом. Методическое письмо. Л., 1964.— Эзекиел М., ФоксА. Методы анализа корреляций и регрессий. Изд. статистика. М., 1966.
Поступила 12/1 1971 г.
USE OF CALCULATION METHODS FOR THE TENTATIVE DETERMINATION OF THE SINGLE TIME MAXIMAL PERMISSIBLE CONCENTRATIONS IN THE
ATMOSPHERE
Yu. A. Krotov
As the result of mathematical analysis of the correlation between various reflex thresholds and the experimentally determined maximal permissible concentrations the author draws four formulas. All of them present a high correlation coefficient and may be quite successfully used for the tentative calculation of the maximal permissible concentrations. The nomograms drawn on the basis of these formulas make it possible to determine the maximal permissible concentrations of substances without performance of mathematical calculations.
