CC BY
6СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ: санитарно-эпидемиологическому нормированию при
Роспотребнадзоре, докт. мед. наук. E-mail: niimt@ Сидоров Константин Климентьевич, niimt.ru
главный эксперт Комиссии по государственному
УДК 62-784.2:62-715.6
Б.Н. Филатов1, Н.Г. Британов1, Л.П. Точилкина1, В.Е. Жуков1, А.А. Масленников1,
М.Н. Игнатенко1, К. Волчек2
РЕГЛАМЕНТЫ ДЕКОНТАМИНАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ В РЕЗУЛЬТАТЕ ХИМИЧЕСКИХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ (КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ)
ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» ФМБА России, г. Волгоград; 2Научно-технический центр Министерства по охране окружающей среды Канады, г. Оттава
Актуальность угрозы химических аварий и терроризма диктует необходимость разработки регламентов достаточности деконтаминации загрязнённых поверхностей. Представлено обоснование методологии и методических принципов разработки в качестве первичного регламента деконтами-нации нового токсопараметра — относительной условной единицы — «RVU» (relative value unit).
Ключевые слова: террористический акт, дегазация, комплексное действие, предельно допустимая доза, относительная условная единица «RVU», регламент деконтаминации.
B.N. Filatov, N.G. Britanov, L.P. Totchilkina, V.E. Zhukov, AA. Maslennikov, M.N. Ignatenko, K. Voltchek. Regulations for decontamination of surfaces polluted due to chemical accidents (concept approaches)
1. Federal State Unitary Enterprise "Research Institute of Hygiene, Toxicology and Occupational Pathology " at Federal Medical and Biological Agency (FSUE "RIHTOP" FMBA Russia), Volgograd;
2. Emergencies Science and Technology Section, Environment Canada, Ottawa.
The threat of industrial chemical accidents and terrorist attacks requires the development of safety regulations for the cleanup of contaminated surfaces. This paper presents principles and a methodology for the development of a new toxicological parameter, "relative value unit" (RVU) as the primary decontamination standard.
Key words: terrorist act, chemical decontamination, complex action, maximum allowable dose level, relative value unit (RVU), decontamination regulation.
Одной из главных задач при ликвидации последствий химических чрезвычайных ситуаций является проведение дегазационных мероприятий для очистки загрязнённых зданий, оборудования и других элементов инфраструктуры. Между тем при осуществлении дегазации неизбежно возникают два вопроса. Каким должен быть безопасный уровень содержания токсиканта на внутренних поверхностях зданий? Если сохраняются определенные количества загрязнителя, как долго могут находиться люди без средств индивидуальной защиты на своих рабочих местах? При ответах на эти вопросы следует учитывать вероятность поступления вещества в организм как через верхние дыхательные пути (за счет создания паровой фазы), так и через кожные
покровы (прямой контакт с поверхностями, загрязненными токсикантом).
Относительно оценки опасности загрязнения воздушной среды в случаях химических терактов ориентирами достаточности дегазации будут гигиенические регламенты, устанавливаемые для воздуха рабочей зоны и/или атмосферы населенных мест. Специальные же критерии, позволяющие оценить степень опасности загрязнения различных поверхностей зданий и сооружений, на сегодняшний день отсутствуют.
Вышеизложенное обусловило целесообразность разработки некоторых методических подходов по обоснованию нового вида гигиенического регламента для целей деконтаминации. Исследования выполнялись в соответствии с
техническим проектом Международного научно-технического центра и контрактом с Научно-техническим центром Министерства охраны окружающей среды Канады.
В основу предлагаемого концептуального решения была положена вероятность комплексного воздействия токсиканта. Отечественный опыт оценки опасности комплексного воздействия химических веществ свидетельствует о том, что исследуемое соединение должно иметь утвержденную величину гигиенического регламента для той среды, из которой возможно поступление вещества в организм человека [6, 16, 17]. Поскольку на территории Канады действуют гигиенические регламенты, которые разрабатываются, в основном, по методическим подходам, аналогичным подходам США, то представлялось рациональным провести их сопоставление с некоторыми положениями отечественной методологии регламентирования вредных веществ.
Известно, что в России гигиенические регламенты разрабатываются на основе экспериментальных исследований, проводимых в унифицированных условиях [11, 14, 15]. Базовым параметром при установлении предельно допустимой концентрации (ПДК) является величина порога хронического действия (Limh) токсиканта. Для перехода от Lim, к ПДК используется коэффициент запаса (Кз или Safety Fаctor — SF) [5, 11, 13—15, 18]. В отличии от отечественных зарубежные гигиенические регламенты разрабатываются, как правило, на основе анализа обширной релевантной информации о токсических свойствах изучаемого соединения [21]. При анализе информационных источников главное внимание уделяется поиску величин низкоуровневых воздействий, включая уровень обнаруживаемых минимальных эффектов (lowest observed adverse effect level или LOAEL) и уровень не обнаруживаемых эффектов (no observed adverse effect level или NOAEL).
К величинам NOAEL применяется коэффициент запаса (SF). При выборе величины SF учитывается ряд неопределенностей — uncertainty factors (UF) [12]. Под неопределенностями подразумеваются, по существу, те же особенности действия химиката, что и при обосновании коэффициента запаса, а именно: наличие межвидовых и внутривидовых различий, специфических маркеров, опасность развития острой и хронической интоксикаций, специфических механизмов токсического действия, а также способность инициировать отдаленные неблагоприятные эффекты (индуцирование необластических процессов, на-
рушение генеративной функции, иммунного статуса) [18, 19].
Таким образом, по основополагающим методическим подходам к разработке гигиенических регламентов в России и за рубежом, прежде всего в США и Канаде, имеются определенные совпадения. Они, в первую очередь, касаются использования пороговых величин и коэффициентов запаса. Выявленные «точки соприкосновения» были положены в основу разработки гигиенических регламентов деконтаминации, необходимых для оценки достаточности очистки зданий после химических терактов и крупномасштабных аварий. Стратегия их обоснования базируется на посыле о целесообразности предупреждения токсического воздействия путём установления для контаминанта величин тотальных предельно допустимых доз (Permissible total dose, или PD ) — для одного дня (PD'aC) и всего рабочего стажа (PDchr) [19]. Под предельно допустимыми дозами понимаются количества вещества в мг/кг, которые при комплексном поступлении в организм в течение одного 8-часового рабочего дня или при хроническом воздействии на человека не приводят к заметному дискомфорту, раздражению слизистых глаз и кожи и снижению работоспособности.
Комплексная доза токсиканта, поступающая в организм человека через кожу и с вдыхаемым воздухом, определяется по известным и модифицированным авторами формулам, предложенным для вычисления ингаляционных и перкутанных доз [10, 20]:
Dtot = D' + Dcut (1); D
jjcut
inh
c x V x t
BW
d x FTSS x SA x ABScut
(2);
BW
(3),
где D'nh — доза вещества, поступающая инфляционно, мг/кг; Dcut — доза вещества, поступающая перкутанно, мг/кг; Dtot — комплексная доза, мг/кг; c — концентрация вещества в воздухе, мг/м3; V — минутный объём дыхания, м3/мин; t — продолжительность экспозиции, мин; BW — масса тела, кг; d — плотность загрязнения веществом поверхности, мг/дм2; FTSS — фракция, переносимая с поверхности на кожу; SA — площадь загрязнения кожи, дм2; ABS"" — коэффициент абсорбции, кожа.
Величина предельно допустимой комплексной дозы теоретически должна соответствовать уровню не обнаруживаемых эффектов (NOAELo)
как в экспериментах на животных, так и для человека. При экстраполяции на человека экспериментально полученных значений этого уровня (при комплексном воздействии!) его величина подлежит коррекции дополнительным введением коэффициента запаса.
Однако на практике в связи с очевидной недостаточностью экспериментальных данных о реальных последствиях комплексного воздействия ксенобиотиков, тем более на подпороговых уровнях, обоснование величин предельных доз встречает серьезные затруднения. Для преодоления этой сложности предлагается новый параметр — относительная единица, или Relative value unit (RVU).
RVU представляет собой 1/10 часть предельно допустимых доз острого и хронического воздействия вещества для каждого из изолированных путей поступления. При учёте ингаляционного и перкутанного путей токсикант, таким образом, должен быть охарактеризован четырьмя видами RVU:
Rvun =
PD
inh
inh
10
PDcut
RVU"f = ^-ac-ac 10
NOAETi^ 10
NOAELcaU'
RVUh =
PD.
inh
chr _
10
NOAEL
inh chr
10
10
PDcut NOAFTcut
RVU Ш = chr = lyu/i£/-bchr
(4);
(5);
(6); (7).
10 10
Совершенно очевидно, что установление уровня не обнаруживаемых эффектов (NOAEL) для изолированных путей является основной целью экспериментальных исследований в системе гигиенического регламентирования. Именно здесь сформировался обширный банк данных, максимально пригодных для определения RVU. Гигиенические регламенты содержания токсикантов в различных средах, имеющие ту или иную законодательную силу (ПДК, АПВ, ПДУ, PEL, TLV-TWA, WPL, GPL, AEGL), обладают приоритетом. Являя собой искомые уровни не обнаруживаемых эффектов (NOAEL), они позволяют вычислить предельно допустимые ингаляционные и перкутанные дозы и соответствующие им типы RVU.
Какие же преимущества даёт введение данного токсопараметра? Важнейших два. Во-первых, деление ингаляционных и пер-кутанных доз на соответствующие им RVU позволяет количественно охарактеризовать «вклад» каждого из путей поступления в эф-
фект комплексного воздействия. Во-вторых, из определения ЯУУ вытекает, что любая предельно допустимая доза при изолированном воздействии равна 10 RVU. Отсюда следует, что «потолочным» значением предельно допустимой комплексной дозы также должны стать 10 RVU, причём разных и в различных (любых) соотношениях. С этих позиций ЯУи можно рассматривать как критерий опасности комплексного действия, а величину 10 ЯУУ — как сигнальную, указывающую на снижение загрязнения до безопасного уровня.
Инвариантность абсолютных значений RVU, математическая возможность обратного перехода от составляющих величин комплексной дозы к параметрам, контролируемым химико-аналитическими методами (концентрация токсиканта в воздухе и плотность загрязнения поверхности), и, следовательно, адекватность задачам оперативного использования в любых конкретных обстоятельствах для обоснования и принятия индивидуализированного решения являются дополнительными аргументами в пользу акцептирования данного токсопараметра.
С учетом вышеизложенного, были рассчитаны все требуемые значения ЯУУ для 30 различных токсикантов, включая отравляющие вещества, пестициды, растворители, летучие и нелетучие вещества. Корректность предложенных величин ЯУи для трёх соединений была подтверждена экспериментально. В качестве примера ниже приведён расчёт ЯУУ для боевого отравляющего вещества \Х. Величины всех видов ЯУУ Ух были получены из таких характеристик, как ЫОЛБЕ. В качестве ЫОЛЕЕп£ и ЫОЛЕЕ"1 для воздуха рабочей зоны использовали значения, соответственно, аварийного предела воздействия (АПВ4 часа), равного 3,5х10"5 мг/м3, и ПДК — 5х10"6 мг/м3 [2, 3]. Уровням не обнаруживаемых эффектов при кожно-резорбтивном воздействии (ЫОЛЕЕ"с и ЫОЛЕЕ^) соответствовали значения 2,5х10-4 мг/кг (максимальная недействующая доза при однократной аппликации) и 3,0х10-8 мг/см2 (ПДУ загрязнения кожных покровов) [4]. После перевода концентрационных параметров в дозовые характеристики и применения коэффициента запаса, равного10, ЯГиП оказалась равной 9,6х10-8 мг/кг, КУи™' — 2,5х10-5 мг/кг, ЯГиСЦ — 2,7х10-8 мг/кг, а ягих — 8,0х10-6 мг/кг.
Практическое использование ЯУУ можно проиллюстрировать примером расчётов для гипотетической ситуации с применением вышеуказанного вещества. Предположим, что на
месте химического инцидента содержание 'Ух в воздухе (с1) составило 3,5х10"5 мг/м3, а плотность загрязнения на рабочих поверхностях (¿г) — 4,5 х10-3 мг/дм2. Через сутки уровни загрязнения воздуха (с2) и поверхностей (¿2) спонтанно снизились до 3,5х10-6 мг/м3 и 3,4х10-3 мг/дм2, соответственно. На основании химико-аналитических исследований можно определить коэффициенты убывания загрязнения контами-нантом воздуха (КСес) и поверхностей (Кс1ес) по формулам:
кс _ ci С2
dec ~
(8),
с
а — а К1 = (9).
ах
В рассматриваемом случае их конкретные значения окажутся равными 0,9 для К^
0,000035 - 0,0000035
( КСес =-_____-) и
0,000035
0,33 -длящее ( Kd =
0,0045 - 0,003 0,0045
Допустив, что в последующие дни спонтанная деградация будет происходить равномерно с той же скоростью, можно составить ориентировочный прогноз относительно сроков достижения безопасного для человека уровня загрязнения.
Наполнив содержание формул (2) и (3) среднестатистическими значениями анатомо-физиологических параметров человека, приняв продолжительность рабочего дня, равной 480 мин, и полагая, что фракция, переносимая с загрязненных поверхностей, с которыми человек соприкасается, на кожу кистей рук составит 0,3, можно вычисление ингаляционной и кожно-резорбтивной доз упростить:
П-* = С х 0'008 х 480 = 0,055с (2а) 70
= ах 0,3 х I,8 х 1 =0 .
70
Алгоритм последующих вычислений с их использованием представлен в таблице.
Опираясь на полученные в таблице данные, можно заключить, что загрязнённое помещение станет безопасным для однодневного пребывания в нём человека уже со второго дня, для постоянного пребывания — с пятого. Основную угрозу в промежутке между вторым и пятым днями будут представлять загрязнённые поверхности, а вероятным путём заражения, при превышении
регламентированного (однодневного) срока нахождения в помещении, — перкутанный.
Вычисление ЯУУ не представляет особых трудностей при наличии всех необходимых ток-сикометрических характеристик идентифицированного токсиканта. Это проиллюстрировано выше для хорошо изученного боевого отравляющего вещества ' х. Однако препятствием для проведения расчетов ЯУУ не является отсутствие в базе данных для различных химических соединений необходимых параметров токсичности. В случаях, когда таковые отсутствуют целесообразно использовать расчетные методы для экспрессного определения показателей острой и хронической токсичности, а также для обоснования гигиенических регламентов конта-минантов при различных путях поступления
[1, 7, 10, 12].
Сопоставляя методические приемы, рекомендуемые при разработке стандартов деконтами-нации с общепринятой методологией средового и комплексного регламентирования вредных веществ, можно провести между ними некоторые параллели (кроме отмеченных выше). Так, главной задачей, решаемой при гигиеническом регламентировании, является снижение до безвредных уровней токсикантов, которые могут поступать в организм человека из различных объектов окружающей среды. С этой позиции формулировка РОш или ЯУи близка к требованиям, заложенным в определениях отечественных ПДК и АПВ для воздуха рабочей зоны, и полностью совпадает с определением разрабатываемых, в частности в США, зарубежных регламентов — ТЬУ и AEGL-1 [8, 9].
Из анализа прогностической модели, используемой для разработки RVU, нетрудно видеть, что это многофакторный процесс. Одними из факторов, необходимых для расчетов ЯУУ и, соответственно РОы, являются показатели токсичности и опасности, устанавливаемые на основе зависимости «концентрация (доза) — эффект». Следовательно, при разработке регламентов деконтаминации декларируется использование общебиологической закономерности, заключающейся в возрастании степени повреждения биосистемы с увеличением дозы токсиканта [18].
Одним из методических подходов отечественного комплексного гигиенического нормирования является учет доли каждого пути в формировании допустимой суточной дозы [16, 17]. Из изложенного выше видно, что при расчете РО'°' принцип распределения суммарной дозы по путям поступления сохранён и реализуется через определение количества RVU.
Расчёт суммарных доз УХ, поступающих через дыхательные пути и кожные покровы человека
Дни 1 2 3 4 5
Концентрация вещества в помещении (с), мг/м3 3,5x10-5 3,5x10-6 3,5x10-7 3,5x10-8 3,5x10-9
Ингаляционная доза, мг/кг 1,9x10-6 1,9x10-7 1,9x10-8 1,9x10-9 1,9x10-10
Количество RVUmh ( RVUZlг/RVUгcnh) 19,8/70,4 2,0/7,0 /0,7 /0,07 /0,007
Плотность загрязнения поверхности ((!), мг/дм2 0,0045 0,003 0,002 0,0013 0,0009
Перкутанная доза, мг/кг 3,5x10-5 2,3x10-5 1,54x10-5 1,03x10-5 6,9x10-6
Количество RVUCUt (RУU^Ct/RVU^Ur) 1,4/43,8 0,9/28,8 /19,3 /12,9 /8,6
Тотальная доза, мг/кг 3,69x10-5 2,32x10-5 1,54x10-5 1,03x10-5 6,9x10-6
Суммы RVUmh и RVUcut Ac 21,2 2,9
Chr 114,2 35,8 20,0 12,97 8,607
Важнейшей задачей при проведении деконта-минации является необходимость оценки степени опасности остаточного количества токсиканта. Указанная задача в токсикологи пестицидов формулируется как распознавание убывания дозовой нагрузки [16, 17]. В этом случае для определения судьбы контаминанта особое значение приобретает параметр «время», рассматриваемый с учетом деструкции соединения. Однако из-за недостаточности информации о поведении токсикантов в окружающей среде для определения количества вещества в искомое время используются в основном упрощенные математические модели [16]. Собственный подход базируется на прогнозировании скорости естественной де-контаминации с помощью выше упомянутых коэффициентов убывания загрязнения веществом воздуха Kcdec (8) и поверхностей Kdec (9). При постоянной скорости деградации можно расчётным путём определять ориентировочные уровни содержания вещества в любые сроки (сп и ¿п на п сутки) по предлагаемым формулам:
С = с, X (1 - KL)
с \n-1
dec) (IQ)
d n-1
dn = dl х(1 -КаЛкг (11).
Таким образом, сформулированы концептуальные положения по разработке нового вида гигиенического норматива — регламента безопасности после деконтаминации загрязнённых поверхностей, отражающего, в основном, общепринятые методологию и методические приемы регламентирования вредных веществ в объектах окружающей среды. Новый регламент безопасности (RVU) предложен для оценки потенциальной опасности химических загрязнений помещений в системе поддержки принятия управленческих решений службами
экстренного реагирования, занятыми ликвидацией чрезвычайных ситуаций. Вместе с тем КУи не найдут применения, например, для контаминантов, способных вызывать опухолевый рост или другие опасные отдалённые эффекты, являющихся стойкими органическими загрязнителями, оказывающими вредное воздействие на человека длительное время, и относящихся к быстро удаляемым легколетучим веществам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беспамятное Г.П., Кротов ЮА. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде: Справочник. Л.: Химия, 1985.
2. ГН 2.2.5.2220—07. Аварийные пределы воздействия (АПВ) О-изобутил-Р^-диэтиламиноэтилтиолового эфира метилфосфоновой кислоты в воздухе рабочей зоны объектов хранения и уничтожения химического оружия : утв. Глав. гос. сан. врачом РФ 05.06.07 : ввод. в действие с 01.09.07. Зарегистрировано Минюстом РФ 25.06.07, рег. № 9693.
3. ГН 2.2.5.1371—03 (с изм., внесенными Постановлениями Глав. гос. сан. врача РФ от 26.04.10 № 31 и от 07.09.10 № 121). Гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны объектов хранения и уничтожения химического оружия : утв. Глав. гос. сан. врачом РФ 04.06.03 : ввод. в действие с 30.06.03. Зарегистрировано Минюстом РФ 16.06.03, рег. № 4690.
4. ГН 2.2.5.2032 — 05. Предельно допустимый уровень (ПДУ) загрязнения кожи О-изобутил-Р^-диэтиламиноэтантиоловым эфиром метилфосфоновой кислоты работников объектов хранения и уничтожения химического оружия: утв. Глав. гос. сан. врачом РФ 12.12.05: ввод. в действие с 10.02.06. Зарегистрировано Минюстом РФ 16.01.06, рег. № 7357.
и
5. Голубев А.А., Люблина Е.И., Толоконцев Н.А., Филов В.А. Количественная токсикология. Л.: Медицина, 1973.
6. Жолдакова З.И., Рахманин, Ю.И., Синицина О.О. Комплескное действие веществ. Гигиеническая оценка и обоснование региональных нормативов. М., 2006.
7. Заугольников С.Д., Кочанов М.М., Лойт А.О., Ставчанский И.И. Экспрессные методы определения токсичности и опасности химических веществ. М.: Медицина, 1978.
8. Кацнельсон Б.А. // Токсикол. вестн.. 1993. № 3. С. 6—9.
9. Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И. // Там же.
1996. № 4. С. 5—10.
10. Лазарев Н.В. Общие основы промышленной токсикологии. М.—Л.: Медгиз, 1938.
11. Методические указания к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны. № 2163—80. М., 1980.
12. Методические указания по установлению ориентировочных безопасных уровней воздействия вредных веществ в воздухе рабочей зоны. № 4000—85. М., 1985.
13. Общая токсикология / Под ред. Б.А. Курляндско-го и В.А. Филова. М.: Медицина, 2002.
14. Оценка воздействия вредных химических соединений на кожные покровы и обоснование предельно допустимых уровней загрязнения кожи: Методические указания.
М., 1980. № 2102-79.
15. Саноцкий И.В., Уланова И.П. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений. М.: Медицина, 1975.
16. Спыну Е.И. // Мед. труда. 1999. № 8. С. 16—
20.
17. Спыну Е.И. // Современные проблемы токсикологии. 2002. № 1. С. 2—10.
18. Уланова И.П. // Профилактическая токсикология: сб. учеб.-метод. материалов / Под ред. Н.Ф. Измерова.
Т. 1. М., 1984. С. 202—217.
19. Филатов Б.Н., Британов Н.Г., Кирюхин В.В. и др. // Хим. и биол. безопасность. 2007. № 6. С. 3—9.
20. Dermal Exposure Assessment: A Summary of EPA Approaches. EPA 600/R-07/040F. September 2007. National Center for Environmental Assessment. Office of Research and Development. U.S. Environmental Protection Agency. Washington, DC 20460.
21. National Research Council. Standard Operating Procedures for Developing Acute Exposure Guideline Levels (AEGL's) for Hazardous Chemicals. Washington, DC: National Academy Press, 2001.
Поступила 28.02.11
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Филатов Борис Николаевич,
директор НИИ гигиены, токсикологии и профпато-логии ФМБА России, докт. мед. наук, проф. E-mail: filatov@rihtop.ru Британов Николай Григорьевич,
зав. лабораторией гигиены труда, ст. научн. сотрудник, канд. мед. наук. E-mail: britanov@rihtop.ru Точилкина Людмила Петровна,
зав. лабораторией лекарственной безопасности, ст. на-учн. сотрудник, канд. мед. наук. E-mail: tochilkina@ rihtop.ru Жуков Валентин Егорович,
зав. лабораторией промышленной токсикологии, ст. научн. сотрудник, докт. мед. наук. E-mail: zhukov@ rihtop.ru
Масленников Александр Александрович,
зав. лабораторией экологической токсикологии, ст. научн. сотрудник, докт. биол. наук. E-mail: maslennikov@rihtop.ru Игнатенко Марина Николаевна,
зав. отделом международных проектов. E-mail: Ignatenko@rihtop.ru Волчек Константин,
ст. научн. сотрудник Научно-технического центра Министерства по охране окружающей среды Канады, канд. техн. наук. E-mail: Volchek@ec.gc.ca
