CC BY
6
® С. В. КУРКАТОВ, С. Г. АНДРЕЕВА, 2004 УДК 614.7:628.544]-074(57|.5)
С. В. Курчатов, С. Г. Андреева
ТОКСИКО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ВЕДУЩИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТРАСЛЕЙ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
ФГУ "Центр Госсанэпиднадзора в Красноярском крае", Красноярск
Производственные отходы, содержащие, как правило, токсичные химические вещества, представляют потенциальную опасность для загрязнения почвы, подземных и поверхностных водоисточников, атмосферного воздуха [10, 12]. В связи с этим при проведении Госсанэпиднадзора необходимо давать гигиеническую оценку ситуациям, обусловленным формированием производственных отходов на административной территории. В методическом отношении целесообразно выделять отрасли производства, имеющие наибольшие массы отходов производства, рассматривая как условия их образования, так и порядок обращения с ними (транспортировка, обезвреживание, захоронение) на основе оценки различных видов опасности.
К отраслям промышленности, имеющим наиболее важное социально-экономическое значение для Красноярского края, относятся цветная металлургия и электроэнергетика. На их долю в крае приходится большая часть производимого валового внутреннего продукта.
Предприятия цветной металлургии представлены ОАО Ачинский глиноземный комбинат, ОАО Красноярский алюминиевый завод и Горно-металлургический комбинат "Норильский никель", которые размещены в трех наиболее крупных городах края: Ачинске, Красноярске, Норильске, где проживает 1231,3 тыс. человек (40,8% населения края). На предприятиях цветной металлургии ежегодно образуется 69210,19 тыс. т производственных отходов, что составляет 70% общего объема образуемых на территории края производственных отходов.
Объекты теплоэнергетики расположены более чем в 80% населенных пунктов края и представлены котельными, ТЭЦ и ГРЭС. На этих предприятиях используется слоевой (в основном котельные) и пылевидный (ТЭЦ и ГРЭС) способ сжигания бурых углей различных месторождений Кан-ско-Ачинского бассейна. На предприятиях теплоэнергетики образуется 883,04 тыс. т золошлаков, что составляет около 1% общего объема образуемых на территории края производственных отходов.
Отходы цветной металлургии представлены шламами и отвальными хвостами, доля которых достигает 73,4%. Условиями, способствующими образованию отходов в цветной металлургии, являются многостадийность технологических процессов, большое разнообразие видов сырья и материалов, используемых в производстве, содержащих минеральные и органические токсические компоненты, а также отсутствие точных сведений о химическом и вещественном их составе.
Нами выполнены исследования по токсико-ги-гиенической и радиационной оценке отходов производства ОАО Ачинский глиноземный комбинат, ОАО Красноярский алюминиевый завод, двух котельных, четырех ТЭЦ и ГРЭС, сжигающих бурые
угли Березовского, Ирша-Бородинского, Назаров-ского и Переяславского месторождений Канско-Ачинского бассейна.
Методология определения опасности отходов предусматривала рассмотрение технологии их образования, опенку потенциальной опасности (биологической, химической, радиационной) на основе изучения физико-химических свойств и выполнения радиационных, токсико-гигиенических и экологических исследований.
При определении классов опасности использовали расчетные методы [2, 4] и устанавливали ток-сикометрические показатели [3, 5, 7]. Следует отметить, что результаты оценки класса опасности различными расчетными методами, как правило, совпадали. Экспериментально исследовали также цитотоксическое [6] и фитотоксическое действие отходов [5], суммарную мутагенную активность в тесте Эймса [8, 9] и мутагенность микроядерным методом [11]. Проводили оценку удельной активности (АЕФФ) естественных радионуклидов (ЕРН) и техногенного цезия-137 [1, 14].
Исследования показали, что нефелиновые шла-мы, являющиеся отходами глиноземного производства, использующего в качестве сырья уртиты Кия-Шалтырского месторождения (Кемеровская обл.), содержат соединения кальция (54—55%), кремния (25—30%), алюминия (3,2—4%), железа (3-3,5%), натрия (2-2,7%) и фтора (160-600 мг/кг). Концентрации фтора в нефелиновых шламах в 16,9 раза превышают ПДК для почвы, что в сочетании с водорастворимостыо его отдельных соединений обусловливает не только опасность для почвы, но и возможность миграции в водные среды.
Суммарная удельная активность ЕРН и цезия-137 в нефелиновых шламах, составляющая 50—71 Бк/кг, свидетельствует об их радиационной безопасности.
Десять водных вытяжек различных проб нефелиновых шламов обладали цитотоксичностыо. При разведении удельный вес токсичных вытяжек снижался. Так, при разведении 1:10 до 70% вытяжек являются токсичными, а при разведении 1:20 — только 10%.
Расчетным способом установлено, что нефелиновые шламы глиноземного производства относятся к 3-му (умеренному) классу опасности. Данные, полученные в результате экспериментальных исследований, подтвердили установленный расчетными методами 3-й (умеренный) класс опасности для нефелиновых шламов, ранее считавшихся неопасными отходами. При внутрижелудочном введении мышам нефелиновых шламов в дозе 5000 мг/кг гибели животных не отмечено. Минимально действующая доза при однократном внутрижелудочном введении мышам нефелиновых шламов, вызывающая патоморфологические изменения слизистой оболочки желудка, составила 2500 мг/кг. Установлено, что пороговой концентрацией по ток-
сическому действию нефелиновых шламов на органы пищеварения и почки при подостром отравлении мышей является доза, равная 10 мг/кг. Кислотные вытяжки из нефелиновых шламов индуцируют генные мутации по типу фреймшифт-му-тации в дозе 1000 мг на чашку в тесте Эймса Sal-топеПа/микросомы, что может свидетельствовать о наличии "прямых" мутагенов.
Исследования показали, что в состав отходов производства алюминия (шламы газоочистки, хвосты флотации угольной пены) входят оксиды алюминия и калия, фториды алюминия, калия, кальция и натрия, а также полиароматические углеводороды (ПАУ). Концентрации фтора, достигающие в них 480—1200 мг/кг, в десятки и сотни раз превышают ПДК его транслокационных и водорастворимых форм в почве. В подшламовых водах содержание фторида натрия достигает 12—14 г/л, сульфатов — 40—75 г/л. Из 21 ПАУ, обнаруженных в отходах, наибольшие концентрации имеют фенан-трен, антрацен, флуорантен, пирен, хризен, бенз(Ь)флуорантен, бенз(а)пирен. Суммарное содержание ПАУ в шламах газоочистки достигает 32,5—45,7 г/кг, в хвостах флотации — 69 мг/кг. По величине максимальной АЕФФ EPH (104 Бк/кг) не отмечено радиационной опасности.
Данные экспериментальных исследований позволили выявить потенциальную токсичность отходов производства. При исследовании фитотокси-ческого действия шламов газоочистки и хвостов флотации угольной пены установлено, что в искусственной почве с содержанием отходов до 3% всхожесть семян пшеницы по сравнению с контролем уменьшается в 1,6—2,5 раза, эффект торможения роста корней увеличивается на 20—30%. Цитоток-сическое действие водных вытяжек шламов газоочистки проявлялось при разведении 1:10, в хвостах флотации угольной пены такового не выявлено.
Расчетными методами определено, что шламы газоочистки имеют 3-й (умеренно опасный) класс, хвосты флотации угольной пены — 4-й (малоопасный) класс опасности. Дальнейшими исследованиями это подтвердилось. В эксперименте на мышах минимально действующие дозы при однократном введении отходов составили 1250 мг/кг, при подостром отравлении — 5 мг/кг (шламы газоочистки) и 50 мг/кг (хвосты флотации угольной пены). Подострое отравление на уровне пороговых доз вызывало у подопытных животных патоморфоло-гические изменения почек, сердца и селезенки, увеличение весового коэффициента массы сердца, снижение количества эритроцитов.
Вытяжки (ацетоновая, кислотная, гексановая, хлористо-метиленовая) из отходов производства алюминия обладают мутагенной активностью, вызывая генные мутации по типу фреймшифт-мута-ции и миссенс-мутации в тесте Эймса Salmonella/ микросомы, что свидетельствует как о наличии "прямых" мутагенов, так и об образовании метаболитов с мутагенной активностью.
В котельных, на ТЭЦ и ГРЭС образование отходов (зола и шлаки) обусловлено зольностью и наличием сопутствующих минеральных примесей в сжигаемом угле. В ходе исследования установлена потенциальная химическая и радиационная опасность золошлаковых отходов. В соответствии с вы-
полненными исследованиями и данными других авторов [13] золы и шлаки, образующиеся при сжигании углей Канско-Ачинского бассейна, представлены силикатами (40,3—64,4%), оксидами щелочных, щелочно-земельных (17—56,9%) и других металлов и содержат микроэлементы: барий (1400-6071 мг/кг), марганец (1000-486 мг/кг), медь (43—102 мг/кг), никель (28—124 мг/кг), стронций (2170-9657 мг/кг), титан (2330-5160 мг/кг), хром (55—67 мг/кг), цинк (111—230 мг/кг), свинец (9—57 мг/кг), ртуть (0,026—0,09 мг/кг). Что касается макроэлементов, то их доли в золах и шлаках по массе составляют у оксидов кальция 20—43%, у магния 1,1—5,7%, у натрия 0,3—1,1%, у калия 0,2— 0,7%.
Золошлаки бурых углей обычно имеют АЕФФ ЕРН в диапазоне средних значений 68—95 Бк/кг. Однако в отдельных образцах, полученных при сжигании углей Березовского месторождения, АЕФФ ЕРН достигала 2 кБк/кг, что делает их потенциально опасными и требует определения порядка контроля и обращения с высокоактивными золошла-ками.
Гигиеническая значимость состава золы и шлаков определяется тем, что при атмосферных осадках, таянии снега, а также действии корнеобитае-мого почвенного слоя происходит мобилизация и миграция элементов из золошлаков с вовлечением токсичных веществ в природные циклы.
В золошлаках также содержатся ПАУ. При этом наиболее высокие концентрации ПАУ регистрируются в шлаке котельных (фенантрен — 0,38 мг/кг, аценафтен — 0,18 мг/кг, флоурен — 0,03 мг/кг). Концентрации бензо(§Ы)перилена, дибенз(а11)ан-трацена и полихлорбифенилов достигали 0,03— 0,05 мг/кг.
В искусственной почве с содержанием золошлаков 25% и более отмечается фитотоксическое действие в виде эффекта торможения роста корней, также имелись цитотоксические эффекты водных вытяжек из золошлаков в разведении 1:1.
Расчетными методами установлено, что золошлаки относятся к отходам 3-го класса опасности по содержанию макроэлементов и 4-го — по микроэлементному составу.
В связи с тем что энергетические угли различных месторождений Канско-Ачинского бассейна имеют неодинаковые состав и содержание токсичных веществ, а при их сжигании используют слоевой и пылевидный способы, которые влияют на качественный состав образуемых отходов, возникает необходимость провести токсико-гигиеническую оценку зол и шлаков, образующихся при сжигании углей на ТЭЦ, ГРЭС и в котельных. Минимально действующие дозы при однократном введении золы внутрижелудочно мышам составили 50—90 мг/кг, шлака — 92 мг/кг. Данные, полученные нами, свидетельствуют о том, что токсичность золошлаковых отходов, ранее считавшихся неопасными, определяется в первую очередь оксидами щелочных и щелочно-земельных элементов. При этом ведущую роль в токсических эффектах, которые наблюдались в экспериментах на лабораторных животных при введении в желудочно-кишечный тракт, играет свободный оксид кальция, которым богаты золы, получаемые при сжигании углей Канско-Ачинского бассейна.
Ацетоновая вытяжка из шлака, водная и ацетоновая вытяжки из смеси золы и шлаков индуцировали генные мутации по типу соответственно мис-сенс-мутации и фреймшифт-мутации в тесте Эймса.
В ходе экспериментальных исследований по совокупности признаков для золошлаков, образованных при пылевидном и слоевом сжигании углей, был установлен 4-й класс опасности.
Представленные данные свидетельствуют о том, что золошлаковые отходы, образующиеся при сжигании бурых углей Канско-Ачинского бассейна, из-за наличия в их составе умеренно и высокоопасных химических веществ, щелочных и щелочно-зе-мельных металлов являются опасными загрязнителями почвы, подземных и поверхностных вод с широким спектром токсического влияния. При этом особенности токсико-радиационного действия золошлаковых отходов определяются составом углей и концентрированием в процессе сжигания макро- и микроэлементов, включая ЕРН (уран, торий, радий).
Таким образом, проведенные исследования на основе комплексной токсико-гигиенической оценки образующихся в значительных массах производственных отходов ведущих отраслей промышленности Красноярского края позволили получить представление об их потенциальной и реальной опасности для окружающей среды и санитарно-эпидемиологической безопасности населения.
Выводы. 1. Отходы производств алюминия и предприятий теплоэнергетики Красноярского края, сжигающих бурые угли Канско-Ачинского бассейна, имеют многокомпонентный состав, обладают токсичностью и мутагенной активностью.
2. Определение расчетным способом класса опасности производственных отходов не позволяет получить достаточного представления об особенностях их токсического действия как смесей химических соединений.
3. Производственные отходы, образующиеся в значительных массах и повсеместно на территориях, должны подвергаться гигиенической оценке с целью выявления и ограничения поступления опасных веществ и химических соединений в объекты окружающей среды.
Литература
1. Временные критерии по принятию решений при обращении с почвами, твердыми строительными, промышленными и другими отходами, содержащими гамма-излучающие радионуклиды. № 01-19/5-11. — М., 1992.
2. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. - М„ 1987.
3. ГОСТ 12.1.007—76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. — М., 1986.
4. Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды. — М., 2001.
5. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве. № 2609-82. - М., 1982.
6. Методические указания МУ 1.1.037—95. Биотестирование продукции из полимерных и других материалов. — М., 1996.
7. Методические указания МУ 2.1.5.720—98. Обоснование гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. — М., 1999.
8. Методические указания по экспериментальной оценке суммарной мутагенной активности загрязнений воздуха и воды. — М., 1990.
9. Методы первичного выявления генетической активности загрязнителей среды с помощью бактериальных тест-систем. — М., 1985.
10. Онищенко Г. Г. // Гиг. и сан. - 2002. — № 3. — С. 3— 9.
11. Оценка мутагенной активности химических веществ микроядерным методом: Методические рекомендации № 28-6/10-84. - М., 1984.
12. Протасов В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное пособие. - М., 1999.
13. Савинкина М. А., Логвиненко А. Т. Золы канско-ачинских бурых углей. — Новосибирск, 1979.
14. Санитарные правила СП 2.6.1.798—99. Обращение с минеральным сырьем и материалами с повышенным содержанием природных радионуклидов. — М., 1999.
Поступила 20.06.03
Summary. Toxicological and hygienic evaluations were made of the wastes produced by aluminum-making plants and thermal power stations in the Krasnoyarsk Territory, which confirmed for the first time the environmental toxicity of ash-dump waste, derived from slicing and dusty burning of brown coals from the Kansk-Achinsk field, and nepheline slurries resulted from the processing of urthites from the Kiy-Shaltyr deposit to prepare alumina. They were found to exert a toxic effect on warm-blooded animals, to have cyto- and phytotox-icity and mutagenic activity in the Ames test. Class III hazard was established for slurries of aluminum making (nepheline and gas purifications) and Class IV hazard for ash-dump waste and coal foam flotation tailings. The study has yielded data on the high level of natural radionuclides (as high as 2 kBq/ kg) in the ash slurries from in the Berezovsk brown coal field, which requires that the procedure for their controlling and handling should be determined.
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2004 УДК 616.155-006.04-02:614.7(571Л6)
Л. Ф. Писарева, А. П. Бояркина, И. Н. Одинцова, И. О. Недавняя, Н. А. Мартынова, С. И. Логинов ФАКТОРЫ РИСКА В РАЗВИТИИ ГЕМОБЛАСТОЗОВ У НАСЕЛЕНИЯ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
НИИ онкологии Томского научного центра Сибирского отделения РАМН, Томск
Онкологические заболевания, объединенные в группу гемобластозов, входят в число наиболее распространенных форм опухолей. Отличительной особенностью этих заболеваний являются большая клиническая и морфологическая динамичность,
зачастую быстрый метастатический путь диссеми-нации злокачественных клеток, так как субстратом опухоли служит самая подвижная внутренняя среда организма [1]. Гемобластозы характеризуются относительно молодым возрастом больных, что свя-
