CC BY
33
УДК 658.382
РАСЧЕТ СРЕДНЕСУТОЧНЫХ ВРЕМЕННЫХ ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ
ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА
© В.И. Вигдорович
V.I. Vigdorovich. Calculations of daily average temporary concentrations of benzene derivatives. The research proposes a method to calculate daily average temporarily-permissible concentrations of benzene derivatives containing as substitutes alkyl and oxyalkyl radicals of normal and iso-constitution.
Экологическая ситуация в конкретном регионе, обусловливаемая абиотическими факторами, в стационарных условиях определяется наличием некоторой суммы загрязнителей, совместно присутствующих в атмосфере, гидро- и литосферах. Причем, естественно, в разных фазах биосферы это, как правило, различные взаимовлияющие полютанты.
В условиях залповых выбросов ситуация существенно меняется, т.к. уровень экологической опасности становится функцией одного загрязнителя, определяясь катастрофическим превышением его фактической концентрации над фоновой или пре-дельно-допустимой в той или иной фазе биосферы (например, залповый выброс СОС1г в Тамбове в июне 1995 года). Для оценки экологической опасности в таком случае, правда, несколько упрощая картину, целесообразно пользоваться коэффициентом превышения р/, равным
Р1 — Сфакт/П ДКс.с., Либо р2 — Сфакт/ПДКм.р.,
где ПДКс.с. и ПДКм.р. - соответственно среднесуточная и максимально разовая предельно-допустимые концентрации. Вместе с тем предельно-допустимые величины нельзя считать биологическими константами [1]. Это доказывается, в частности, тем, что в разных странах утверждены различные величины ПДК/. В качестве примера для ПДК рабочей зоны некоторые подобные данные приведены в табл. I.
Такая ситуация обусловлена тем, что в разных странах, при проведении вынужденной корреляции между испытуемыми животными и человеком, используют различный коэффициент запаса оценки ПДКр.э. Дело в том, что оценка токсичности веществ проводится на животных (мыши, крысы, кролики, морские свинки), а аппроксируются результаты на человека.
Несколько ближе в случае различных веществ друг к другу величины ПДКс.с. Однако, как ПДКр.з., так и тем более ПДКс.с., известны для весьма ограниченного круга веществ. В связи с этим используются различные методики расчета временных допустимых концентраций ВДКр.з. по эмпирическим уравнениям, включающим ограниченное число экспериментальных величин (ЬК.5о, ЬДбо), либо с использованием некоторых условных величин биологической активности химической связи, прежде всего, органических веществ, если известна их молекулярная формула и строение, а воздействие носит
общетоксический характер. С этой целью предложена достаточно простая формула [2], не требующая вообще знания экспериментальных данных по токсичности веществ. Она имеет вид
ВДКр.з..; = "К™'
[2]
(I)
где М/ и ВДКр.з../ - соответственно молярная масса, г/моль и временная допустимая концентрация, мг/м3, /-го вещества в рабочей зоне. /,.* - биологическая активность к-той связи в /-том веществе. Размерность ее г м3/моль мг носит формальный характер.
Однако использование предложенного метода встречает ряд трудностей. В частности, во-первых, отсутствуют данные по биологической активности
Таблица 1.
Предельно-допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны ряда загрязнителей, принятые в качестве критериальных величин в ряде стран
ПДКр.з., мг/м3 Коэфициенты кратности к наименьшему значению ПДКр.з Страна
N02
0,085 1.0 Бывший СССР, Югосла-
вия, Болгария
0,300 3,5 ФРГ, Румыния, бывшая
Чехословакия
0,410 4,8 Канада
0,560 6,6 Финляндия
. NO
0,100 1.0 Бывшая ГДР
0,450 4,5 Испания
0,600 6,0 Италия
2,000 20,0 ФРГ
H2S
0,008 1.0 Бывший СССР, Болгария,
Венгрия, бывшая Чехо-
словакия
0,010 1.2 Испания
0,016 2,0 Бывшая ГДР
0,030 3,8 Румыния
0,100 12,9 Италия
0,150 19,0 Финляндия
0,300 37,5 Венгрия
химической СВЯЗИ (Сг-г..- С) в бензольном кольце. Во-вторых, ПДКр.з. для веществ одного гомологического ряда часто многократно различаются, например, ПДКр.з. (СбНб) = 5 мг/м3, ПДКр.з. (СбНбСНз) = 50 мг/м3, что совершенно не находит отражения в расчетах по уравнению (1) и более того делает подобные расчеты бессмысленными. Несколько лучше ситуация в случае сопоставления величин ПДКс.с., но и здесь необходимо использовать корреляционные коэффициенты.
Очевидно, что экспериментально получаемые полуэмпирические величины ПДК/ и рассчитанные на основе тех или иных эмпирических уравнений ВДК/ должны быть достаточно близкими, либо, учитывая, что ПДК/ ближе к истине, чем ВДК/, последние необходимо ужесточать в соответствии с неравенством
ПДК/ > ВДК/.
Величину условной биологической активности С - связи бензольного ядра целесообразно оценить, ИСХОДЯ ИЗ известной величины ПДКс.с. (СбНб), равной 0,03 мг/м3. Тогда соответствующую величину -/(Г--С ) можно будет использовать в дальней-
ших расчетах ВДКс.с. соединений, в молекуле которых находится одно или несколько бензольных ядер. Однако и зависимость (1) нуждается в уточнении, которое позволило бы использовать ее для расчетов временных критериальных величин членов гомологического ряда, различающихся классом опасности. С учетом сказанного уравнение (1) целесообразно дополнить соответствующим коэффициентом. Тогда оно принимает вид
1000М(*Ьп ВДКсс../ = ^ кор
чально оценивается с использованием уравнения (1) в предположении выполнимости равенства
ПДКс.с(СбНб) = ВДКс.с (СбНб).
Расчет по (2) с Ккор = 1 приводит к величине ./(С---С), равной 433333. Т.к. /(С=_^_= С) » У/ дру-
гих связей в ароматических соединениях, имеющих в качестве заместителей в бензольном ядре алкильные или оксиалкильные радикалы нормального и изостроения, то уравнение (2) для таких соединений упрощается
ВДКс.с., = 1000М/**?£-.
бУ^С^С ;
(3)
Рассчитанные с использованием уравнения (3) ВДКс.с. ряда индивидуальных химических соединений различных классов ароматического ряда приведены в табл. 2.
Таблица 2.
ПДКс.с. и рассчитанные с использованием уравнения (3) ВДКс.с. ряда химических соединений
(2)
Соеди- нение Молекулярная формула Класс опасности ПДКс.с„ мг/м3 [3] ВДКс.с„ мг/м3
Толуол СбН5СНз 3 0,2 0,18
Изомеры ксилола СбН4(СШ)2 3 0,6 0,20
Этил- бензол С6Н5С2Н5 3 0,2 О ю о
Фенол Бензиновый спирт СбШОН СбН5СН2ОН 2 4 0,01 0,16* 0,007 0,29
Коэффициент корреляции Ккор определяется классом опасности рассматриваемых веществ.
*ПДКм.р„ которая по [2] для многих соединений совпадает с ПДКс.с., в других случаях близка к ней.
Класс опасности вещества 1 2 3 4
гг {—КОП 0,05 0,2 5 7
Такой подход позволяет получить вполне разумные значения ВДКс.с. не только ближайших гомологов бензола, но и простейших представителей других классов ароматических соединений. При этом ./(С- - - С) связи бензольного ядра первона-
ЛИТЕРАТУРА
1. Вигдорович В.И.. Цыганкова Л.Е. Химия и экология Тамбова. Тамбов: Изд-во «Пролетарский светоч», 1996. С. 5-21.
2. Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985. 528 с.
3. ИсиОоров В.А. Органическая химия атмосферы. Л.: Химия. 1985. 265 с.
Поступила в редакцию 25 декабря 1997 г.
