КГ Акулов

такой перенос, насколько совпадают или различаются пороги действия химических веществ для животных и человека, какой должен быть коэффициент экстраполя­ ции? В этих условиях чрезвычайно важное значение приобретает проверка надежности установленных экспери­ ментально ПДК в натурных исследованиях на населении, которые рассматриваются как обязательный второй этап нормирования. Этим определяются место и значение эпидемиологических и санитарно-статистических исследо­ ваний при установлении ПДК атмосферных загрязнений. При нормировании атмосферных загрязнений среднесу­ точная ПДК устанавливается на подпороговом уровне, установленном в эксперименте, т. е. используется прямой перенос результатов эксперимента с животных на челове­ ка. Учитывая практику выбора концентраций для затравки

животных,	подпороговая концентрация обычно бывает в
3— Ю раз	ниже пороговой. Такой перенос результатов

эксперимента не относится к веществам, являющимся мутагенами, аллергенами, канцерогенами либо оказыва­ ющим эмбриотропное или гонадотропное действие.

Накопленные к настоящему времени результаты второ­ го этапа нормирования свидетельствуют о надежности установленных в СССР ПДК атмосферных загрязнений и правомерности прямого переноса результатов эксперимен­ та в реальные условия. В табл. 44 и 45 приведены сравнительные результаты экспериментальных и натур­ ных исследований для некоторых загрязнителей атмос­ ферного воздуха. В табл. 44 приведены данные об уровнях пороговых концентраций, в табл. 46 — уровнях установлен­

ных ПДК.

В дополнение к этим данным можно сослаться на широкие исследования последних лет. Так, в обширном исследовании, выполненном в 19 городах, характерных для экономико-географических регионов УССР, и допол­ ненном эпидемиологическим исследованием, проведенным на детском населении крупного промышленного города, были изучены количественные зависимости между здо­ ровьем и загрязнением атмосферного воздуха с помощью многофакторного корреляционного и регрессионного ана­ лизов— группового учета аргументов. Ценность этого исследования состоит в том, что, кроме атмосферных загрязнений, учитывалось возможное влияние природноклиматических, а также физических факторов (городской шум, радиационный фон, электромагнитные поля).

Как данные, приведенные в табл. 44 и 45, так и накопленный опыт по второму этапу нормирования позво­ ляют сделать вывод, что соблюдение ПДК атмосферных загрязнений не сопровождается какими-либо отклонени­ ями в состоянии здоровья наиболее ранимых групп населе-

			Т а б л и ц а 44
Пороговые концентрации в эксперименте и натурных условиях
	Действующие концентрации, мг/м3
Загрязнитель	эксперимент на	натурные наблюдения (дети)
	животных	биохими ческие	заболеваемость,
		физиологиче­	физическое
		ские сдвиги	развитие
М оноэтиламин	0,05	0,037— 0,11	0,037— 0,11
О кись свинца	0,0039	0,002— 0,001	не изуч.
SO 2 + N O 2+C S 2+ Н 2 S	К сум=4,6	К сум=7,3	К сум=7,3
S O 2+ N O 2	К сум=4,2	К сум=7,0	К сум= 7,0

П р и м е ч а н и е . К сум— сумма отношений концентраций к их ПДК.

Т а б л и ц а 45

Недействующие уровни атмосферных загрязнений в эксперименте и натур­ ных условиях

Загрязнитель	Среднесуточный	Не действующие на детей
		концентрации, мг/м3
	ПДК, мг/м3	физиологические	заболеваемость,
		и биохимиче­	физическое
		ские СДВИГИ	развитие
М оноэтиламин	0,01	0,006	0,006
О кись свинца	0,0003	0,00027	не изуч.
S O 2+ N O 2+ C S 2+ H 2S	К сум=2,0	К сум=2,3	К сум=2,3
S O 2+ N O 2	К сум=1,0	К суи=4,0	К сум- 4 ,0

П р и м е ч а н и е . К сум— сумма отношений концентраций к их ПДК.

Т а б л и ц а 46

Национальные стандарты разных стран для двуокиси серы (среднесуточные концентрации)

Страна	Норматив,						Примечание
	мг/м3
СССР	0,05	Не должна			превышать круглогодично
ЧССР	0,15	ПДК
ГДР	0,15	ПДК		для жилых			зон
ПНР	0,35	ПДК
	0,075	»		специальных			»
СРР	0,25	ПДК
Нидерланды	0,075	Не превышать в 50% проб
	0,250	Не	превышать в				98%	» как	национальные
Япония	0,100	стандарты при низких концентрациях дыма
		Национальный				стандарт
США	0,260	Федеральный стандарт
Н РБ	0,05	ПДК		специальных			зон Парижа
Франция	0,75	Для
Швейцария	0,5	С	1 марта		по	31 октября
	0,75	С	1	ноября	по	28— 29 февраля
СФРЮ	0,15	ПДК
Швеция	0,25	Не должна			превышаться			более	1 раза в месяц

Рис. 46. Спектр биологических ответов на воздействие загрязне­

ний.

J— смертность; 2— заболеваемость; 3 — физиологические признаки болез­ ни; 4 — физиологические и другие сдвиги неизвестного значения; 5 — на­ копление загрязнения в органах и

тканях.

Часть населения с признаками бозбейстЬия

ния (дети). Превышение же ПДК в 2— 4 раза вызывает изменения дыхательных функций, сдвиги в функциональ­ ном состоянии некоторых органов и систем у чувствитель­ ных групп населения, а превышение ПДК в 5— 7 раз и более повышает заболеваемость населения.

4. Учет функциональных неспецифических сдвигов в организме, а не только заболеваний и очевидных патоло­ гических изменений используется как в эксперименте при установлении пороговых и подпороговых уровней концен­ траций, так и при выполнении натурных обследовании населения при оценке наличия или отсутствии неблагопри­ ятного действия атмосферных загрязнений.

Как известно, при действии любого вредного фактора можно различать спектр биологических ответов организ­ масмерть, болезнь, физиологические признаки болезни, функциональные сдвиги неясной биологической значимо­ сти, накопление загрязнителей или продуктов их метабо­ лизма в органах и тканях. На рис. 46 приведена схема биологических ответов, заимствованная из материалов ВОЗ с некоторыми изменениями. При установлении без­

вредных	уровней атмосферных загрязнений различают
три зоны:	1-я зона — отсутствия действия фактора, полу­

чившая название подпорогового уровня; зона токсическо­ го действия, когда регистрируются патологические изме­ нения в организме, вызванные загрязнителем (т. е. бо­ лезнь или признаки болезни) — 3-я зона. Между двумя указанными зонами лежит 2-я зона сдвигов в организме пока неясной биологической значимости. Например, меня­ ются содержание 17-кетостероидов в моче, активность некоторых ферментов крови, условные рефлексы экспери­ ментальных животных, биопотенциалы коры головного мозга по типу ориентировочной реакции добровольцев и т. д. Вероятно, появление сдвигов пока неясной биологи­ ческой значимости связано с защитно­ приспособительными реакциями и свидетельствует об от­

клонении окружающей среды от оиологического оптиму­ ма. Более того, по результатам второго этапа нормирова­ ния (см. табл. 44) длительные изменения в организме детей, регистрируемые как неспецифические физиологиче­ ские и биохимические сдвиги, не являются безразличны­ ми, так как одновременно обнаруживаются изменения в некоторых показателях здоровья, например более высокие уровни заболеваемости острыми респираторными инфек­ циями, снижение показателей физического развития и т. д. В связи со сказанным 2-я зона должна рассматри­ ваться как зона преморбидных состояний, и ПДК атмос­ ферных загрязнений должны устанавливаться на уровне 1-й зоны, т. е. на уровне отсутствия действия фактора.

Треугольник в изображении спектров биологических ответов символизирует тот факт, что при воздействии одной и той же концентрации у разных групп населения (части населения) можно наблюдать разные ответы — от самых серьезных у наиболее чувствительных лиц (как правило, это небольшая часть населения) до отсутствия реакции на воздействие. Этот факт подтверждает необхо­ димость учета и сдвигов пока неясной значимости для

здоровья как свидетельства отклонения среды от биологи­ ческого оптимума.

В капиталистических странах нормативы устанавлива­ ются на уровне 3-й зоны или между 2-й и 3-й, с чем и связаны более высокие уровни нормативов качества воз­ духа в этих странах. Для иллюстрации этого положения в табл. 46 приведены национальные стандарты (ПДК) для

разных стран на примере нормирования среднесуточной концентрации двуокиси серы.

Вместе с тем в атмосферном воздухе населенных мест, как правило, одновременно присутствует несколько за­ грязнителей. В связи с этим важным направлением науч­ ных исследований по гигиене атмосферного воздуха уже в начальном периоде нормирования атмосферных загрязне­ ний в СССР явилось изучение особенностей комбиниро­

ванного действия при одновременном присутствии в возду­ хе нескольких веществ.

Проблема комбинированного действия химических ве­ ществ достаточно сложна. Ответная реакция организма на такое воздействие может протекать по разному типу: а) усиление эффекта (синергизм), т. е. превышение реакции, вызванное действием каждого из веществ смеси; б) ослабление эффекта (антагонизм), т. е. ответная реакция будет меньше эффекта, вызванного любым веществом смеси; в) независимое действие, когда ответная реакция будет соответствовать действию каждого отдельного ве­ щества или ведущему из них. Синергизм может характери­ зоваться простым суммированием, т. е. эффект удваивает­

ся при наличии двух веществ, утраивается при наличии трех веществ и т. д. Частным случаем суммирования эффекта является эффект неполной суммации. Наблюда­ ются случаи, когда эффект увеличивается больше чем при простом суммировании. Такие случаи синергизма называ­ ют потенцированием эффекта.

Трудность оценки комбинированного действия состоит в том, что при разном уровне воздействующих концентра­ ций ответная реакция может протекать по разному типу. Эти особенности комбинированного действия вызвали необходимость выполнения специальных исследований в диапазоне концентраций и для комбинации загрязнителей, наиболее часто встречающихся в атмосфере населенных

мест.

Накопленный опыт свидетельствует, что комбиниро­ ванное действие атмосферных загрязнений с одинаковым лимитирующим признаком, как правило, характеризуется эффектом простого суммирования. Поэтому предложено оценку комбинированного действия вести по формуле:

	С,	С 2	Сп
	-------- Ч------------- + ..................... =£1 т. е.
	ПДК,	ПДК 2	ПДКп
	Если сумма долей обнаруженных концентраций, отне­
	сенная к их ПДК, не превышает единицы, то степень
	загрязнения атмосферного воздуха с учетом суммации
	биологического действия загрязнителей не превышает
	гигиенических нормативов.
	Потенцирование эффекта было установлено лишь для
	одной смеси соединений фтора. Характер комбинирован­
	ного действия атмосферных загрязнений при потенцирова­
	нии эффекта оценивается по приведенной выше формуле,
	но сумма долей концентраций от их ПДК устанавливается
j	меньше единицы в	зависимости	от степени потенцирова-
	ния. Так, для оценки комбинированного			действия смеси
I	соединений фтора	принят коэффициент,		равный 0,8.
	Перечень смесей атмосферных загрязнений, для кото­
	рых должна учитываться суммация биологического дей­
	ствия при совместном присутствии внесен в санитарное

законодательство и используется для гигиенической оцен­ ки степени загрязнения атмосферного воздуха на стадии как предупредительного, так и текущего санитарного

надзора.

Выполненные исследования по гигиеническому норми­ рованию атмосферных загрязнений за последние три с лишним десятилетия позволили выявить основные законо­ мерности биологического действия малых концентраций химических веществ в условиях длительного непрерывно­

го действия, что дало возможность на основе математиче­ ского моделирования подойти к прогнозированию ориенти­ ровочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) атмос­ ферных загрязнений. Предложен ряд формул для расчета ОБУВ на основе установленных ПДК для воздуха рабочей зоны, воды водоемов, порогов запаха и т. д. В условиях все нарастающего количества новых химических веществ, внедряемых в народное хозяйство, от которого отстает гигиеническое нормирование, использование ОБУВ на стадии предупредительного санитарного надзора позволя­ ет дать первую предварительную гигиеническую оценку для нового загрязнителя. В этом и состоит смысл расче­ тов и установления ОБУВ.

Особое место в гигиеническом нормировании атмос­ ферных загрязнений занимает нормирование канцероген­ ных веществ. Проблема оценки опасности канцерогенных загрязнений атмосферного воздуха впервые была поднята в 1956 г. на XIII Всесоюзном съезде гигиенистов и санитарных врачей и получила большой резонанс как в нашей стране, так и за рубежом. Из всех предлагаемых подходов к установлению допустимых уровней канцероге­ нов в окружающей среде (практическая достижимость, фоновый, эпидемиологический подходы и др.) разработка экспериментального направления оказалась наиболее пло­ дотворной. Научное обоснование первых ПДК канцероге­ нов в окружающей среде, в частности бензпирена в атмосферном воздухе, связано с именем проф. Н. Я. Яны­ шевой и ее школы, которой на основании большой серии экспериментальных работ впервые были предложены принципы и методические подходы к их нормированию. В качестве ПДК канцерогена определена такая концентра­ ция, которая не приведет к проявлению бластомогенного эффекта при воздействии на организм в течение есте­ ственной продолжительности жизни. Методической осно­

вой нормирования канцерогенов явились следующие поло­ жения:

1) испытание различных доз канцерогена, включая диапазон минимально эффективной и максимально неэф­ фективной, при условии наблюдения за животными в течение всей жизни;

2) математическое моделирование зависимостей доза__ эффект и доза — время проявления эффекта;

3) прогнозирование вероятностного риска возникнове­

ния	опухолей	от воздействия малых доз канцерогена и
оценка его на		основе зависимости доза — время проявле­
ния	эффекта;

4) экстраполяция допустимой дозы канцерогена с жи­ вотных на человека и расчет ПДК в отдельных средах.

Установленные в соответствии с указанными положе-

ниями ПДК канцерогенов в атмосферном воздухе стали действенным средством регулирования качества атмосфер­ ного воздуха и оценки эффективности осуществляемых оздоровительных мероприятий. Степень надежности уста­ новленных ПДК для бензпирена в атмосферном воздухе^, была проверена в широких эпидемиологических исследо-^ ваниях, результаты которых позволили сделать вывод, что концентрации этого вещества на уровне действующей среднесуточной ПДК не приводят к статистически значимому повышению риска заболеваний раком

легкого.

Несмотря на широкую практическую реализацию су­ ществующих принципов гигиенического нормирования канцерогенов, теоретические основы этой проблемы и ее методология продолжают широко обсуждаться в литера­ туре. Это прежде всего относится к концепциям «беспороговости», «недопустимости реализации риска», «польза— вред», «оправданный риск» и др. Следует подчеркнуть, что все эти концепции противоречат основному подходу, принятому в СССР, при обосновании ПДК вредных веществ с учетом критерия «безвредности» и превалирова­

ния медицинского аспекта.

Таковы основные принципы гигиенического нормирова­ ния атмосферных загрязнений в СССР. За истекший период в стране были обоснованы и утверждены ПДК более чем для 300 атмосферных загрязнителей. В зару­ бежных странах, исключая страны социалистического содружества, нормативы установлены для 1— 6 загрязни­ телей, что подтверждает успех советской гигиенической

науки.

В последние годы в практику контроля за охраной атмосферного воздуха стал внедряться еще один норма­

тивный показатель — предельно допустимый	выброс
(ПДВ).	методику
В 1978 г. в СССР был принят ГОСТ на

установления ПДВ. В соответствии с законом «Об охране атмосферного воздуха» каждое предприятие обязано раз­ работать и утвердить ПДВ для компонентов промышлен­

ных выбросов.

ПДВ — научно-технический норматив, устанавлива­ емый для каждого загрязнителя и источника выброса, выполнение которого обеспечивает соблюдение ПДК на селитебной территории с учетом выбросов соседствующих предприятий (фоновое загрязнение). Назначение ПДВ состоит в том, что появляется возможность контроля за выбросами отдельных предприятий, особенно если уста­ навливается регистрирующая автоматическая аппаратура на выбросе. Таким образом, ПДВ — производная от ПДК величина, а не самостоятельный норматив. Несмотря на

введение ГТДВ, основой регулирования качества атмосфер­ ного воздуха населенных мест остается гигиенический норматив — ПДК атмосферных загрязнений.

Глава 19

3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОЗДУХА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

Степень загрязнения атмосферного воздуха сильно колеблется во времени и пространстве. В одной и той же точке территории в короткие промежутки времени могут появляться относительно высокие концентрации при отно­ сительно низких средних уровнях. Чем длительнее время усреднения, тем ниже концентрация. Для гигиенической оценки степени загрязнения атмосферного воздуха имеют значение как средние уровни, определяющие длительное резорбтивное действие загрязнений, так и относительно кратковременные пиковые концентрации, с которыми свя­ зано появление запахов, раздражающего действия на слизистые оболочки дыхательных путей и глаза. В связи с этим для гигиенической оценки степени загрязнения воз­ духа недостаточно знать только концентрацию, а надо установить, за какое время усреднения эта концентрация получена. В нашей стране для характеристики степени загрязнения атмосферы приняты максимальные разовые концентрации, т. е. достоверные максимальные концентра­ ции, появляющиеся в конкретной точке территории за 20— 30-минутный период, и среднесуточные, т. е. средняя концентрация за 24 ч. Таким образом, характеризуя сте­ пень загрязнения атмосферного воздуха, мы используем максимальные разовые или среднесуточные концентрации,

что позволяет вести оперативный контроль за загрязнени­ ем атмосферного воздуха.

С гигиенической точки зрения представляет интерес соотношение концентраций разного времени осреднения. Наличие определенного соотношения между концентраци­ ями разного времени осреднения позволяло бы при нали­ чии концентраций одного времени осреднения экстраполи­ ровать их на любое другое, облегчало бы возможность выявления дозовых зависимостей между уровнем концен­ трации и действием загрязнителя на здоровье и т. д. Исследованиями, выполненными в ряде городов до сере­ дины XX столетия, было показано, что соотношение между разовыми концентрациями (за 20— 30 мин) и сред­ несуточными близко к 3:1. Однако эти исследования выполнялись лишь для загрязнителей, поступающих в атмосферу в связи со сжиганием топлива и в те годы, когда сжигание его в домовых топках являлось главным источником загрязнения атмосферного воздуха.

Как было указано выше, изменение структуры и масштабов промышленного производства в период НТР с одновременной широкой теплофикацией городов страны изменило качественные и количественные характеристики загрязнения воздуха. Превалирующее значение в загряз­ нении воздушного бассейна городов в настоящее время приобрели промышленные выбросы и автотранспорт, а не внутридомовое сжигание топлива. Эти изменения внесли коррективы и в наше представление о соотношении концентраций разного времени осреднения. Результаты систематических наблюдений за загрязнением атмосфер­ ного воздуха городов СССР свидетельствуют о чрезвы­ чайно широком диапазоне соотношения концентраций раз­ ного времени осреднения как для отдельных городов, так и для различных территорий одного города. В связи с этим нельзя использовать показатель соотношения кон­ центраций разного времени осреднения одной территории для каких-либо оценок санитарной ситуации другой терри­ тории. В то же время данные о соотношении концентра­ ций могут помочь санитарному врачу в оценке санитарной ситуации конкретной территории. Так, например, неболь­ шая разница в уровнях разовых и среднесуточных концен­ траций (менее 2,5) свидетельствует о явлениях застоя загрязнений в приземном слое атмосферы данной террито­ рии. Большие значения соотношения, как правило, связа­ ны с влиянием на эту территорию какого-то крупного источника выбросов в атмосферу и т. д.

Уровень концентрации и ее вариабельность зависят от ряда факторов, определяющих закономерности поведения загрязнений в приземном слое атмосферы. Большое зна­ чение имеет в е л и ч и н а —В-Ыброса. Чем больше величина выброса в единицу времени, тем больше при прочих равных условиях загрязняющих веществ поступает в воздушный поток и, следовательно, создается в нем более высокая концентрация загрязнений. Прямо пропорци­ ональной зависимости между величиной выброса и кон­ центрацией нет, так как на уровень концентрации загряз­ нителя оказывают влияние и другие факторы, степень влияния которых в разных случаях бывает различной.

Величина выброса является главным фактором, опре­ деляющим уровень приземной концентрации. В связи с этим при гигиенической оценке источников загрязнения атмосферы санитарного врача должна интересовать коли­ чественная характеристика каждого компонента выброса. Выражается выброс в единицах на единицу времени (кг/сут, г/с, т/год) или других единицах, например кг/т продукции, мг/м3 промышленного выброса. В этом случае необходим пересчет на единицу времени с учетом количе­ ства получаемой продукции за час, сутки и т. д. или

максимальный объем отходящих газов за конкретный вош евной интервал.

\ Загрязняющие вещества поступают в атмосферу как организованный или неорганизованный выброс. К органи­ зованным выбросам относятся хвостовые газы, абгазы, газы аспирационных и вентиляционных систем. Хвостовые газы образуются в конечной стадии производственного процесса и характеризуются, как правило, сравнительно высокими концентрациями и значительной абсолютной массой загрязняющих веществ. В атмосферу выброс поступает через трубу. Типичным примером хвостовых

газов являются дымовые газы котельных и электростан­ ций.

Абгазы образуются в промежуточных стадиях произ­ водственного процесса и удаляются специальными абгазовыми линиями. Так как назначение этих технологических линий состоит в выравнивании давления в различных замкнутых аппаратах, сбросе газов при нарушениях техно­ логического процесса и необходимости быстро освободить аппаратуру, абгазы характеризуются периодичностью вы­ броса, небольшим объемом при относительно высоких концентрациях загрязняющих веществ. Особенно много выбрасывается абгазов на предприятиях химической,

нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышлен­ ности.

Газы аспирационных систем образуются в результате работы местной вентиляции из различных укрытий (кожу­ хи, камеры, зонты) и характеризуются относительно высокими концентрациями. Вентиляционные системы ча­ сто удаляют воздух из цехов через аэрационные фонари. Вентиляционные выбросы характеризуются огромными объемами и малыми концентрациями загрязняющих ве­ ществ, что затрудняет их очистку. В то же время общая

масса загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, может быть достаточно большой.

Неорганизованный выброс образуется за счет внецехового оборудования и сооружений и при выполнении наружных работ. К ним относятся погрузочноразгрузочные работы пылящих и испаряющихся сырь­ евых материалов и готовой продукции, открытое хранение пылящих материалов и испаряющихся жидкостей, градир­ ни, шламохранилища, отвалы отходов, открытые каналы сточных вод, неплотности стыков и сальников наружных технологических линий и т. д. Особенность таких выбро­ сов состоит в том, что они плохо поддаются количествен­ ному учету. В то же время практика подтверждает высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха терри­ торий, прилегающих к предприятиям, характеризующимся наличием неорганизованных выбросов.