62. Гигиенические нормативы качества атмосферного воздуха (пдк, обув), методы определения.

ПДК загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных мест — концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособность человека, не ухудшающая его самочувствие и санитарно-бытовые условия жизни.

Следующим вопросом методологии гигиенического нормирования загрязнения атмосферного воздуха был способ установления допустимых изменений его состава, при воздействии которых не возникают неблагоприятные последствия для здоровья. В условиях бурной индустриализации, развития химической промышленности и следующей за ними урбанизации страны громадные массы населения оказались подвержены неблагоприятному воздействию химического фактора среды обитания. При этом часто речь шла о воздействии новых химических веществ, с которыми биота Земли, включая человеческую популяцию, не сталкивалась в процессе своей эволюции и не имела от них естественных механизмов защиты. В этих условиях не было возможности опираться на прошлый опыт, а вести длительные натурные санитарные наблюдения означало использование населения в длительном и жестоком эксперименте. Выход был найден в организации гигиенического нормирования на основе эксперимента на лабораторных животных. медицине имелся опыт аналогичных экспериментов при разработке лекарственных средств, при изучении острых отравлений криминального характера, при изыскании средств защиты от химического оружия, примененного в Первую мировую войну. Но в этих работах исследовалось кратковременное воздействие химического вещества, к тому же в диапазоне действующих доз (концентраций) — либо терапевтических, либо заведомо смертельных. При гигиеническом нормировании необходимо было определить безвредный уровень воздействия, установить недействующую дозу (концентрацию) На основе методологии и методических принципов была разработана методическая схема экспериментальных исследований с целью гигиенического нормирования промышленных загрязнений атмосферного воздуха, которая в дальнейшем была усовершенствована и определены конкретные методы и приемы экспериментального обоснования ПДК.

Методика обоснования ПДК в атмосферном воздухе конкретного вещества, поступившего с промышленными выбросами в атмосферный воздух, включает два этапа экспериментальных исследований.

Наиболее трудоемкой частью исследований является 1-й этап — установление пороговой и недействующей концентрации при резорбтивном воздействии вещества после ингаляционного введения в течение длительного времени. Эти исследования проводятся в условиях длительного (хронического) санитарно-токсикологического эксперимента на лабораторных животных.

Для определения диапазона концентраций вещества, которые целесообразно испытать в хроническом эксперименте, проводят ориентировочные, так называемые острые токсикологические эксперименты, в которых устанавливают параметры токсического действия при однократном поступлении химического вещества естественным путем при вдыхании с воздухом, а для веществ, обладающих раздражающим свойством, — при нанесении на кожу и слизистые оболочки глаз. При необходимости проводят также подострые токсикологические эксперименты (длительностью 3-4 нед) с целью изучения клинической картины интоксикации и определения кумулятивных свойств вещества.

Острые токсикологические эксперименты проводят на двух видах лабораторных животных — белых мышах массой 18-22 г и белых крысах массой 180-240 г. Группы животных должны состоять не менее чем из 6 особей, быть однородными по полу и массе. Каждая группа животных подвергается воздействию определенной концентрации исследуемого вещества; в одном эксперименте испытываются 5-6 концентраций, нарастающих в арифметической или геометрической прогрессии. Затравка животных проводится при обеспечении стабильности концентрации вещества в течение опыта. Во время опыта животных фиксируют в специальных клетках (домиках) для предупреждения сорбции вещества на шерсти; дыхательная смесь подается в зону дыхания. На белых мышах опыт продолжается 2 ч, на белых крысах — 4 ч. Так как после такого однократного воздействия вещества гибель животных может наступать в разное время, наблюдения за ними ведутся еще в течение 2-4 нед. Учитывают время гибели животных в каждой группе, регистрируют поведение и симптомы интоксикации, клиническую картину гибели животных.

По результатам эксперимента устанавливают параметры острой токсичности — среднюю концентрацию, вызывающую гибель 50% животных (CL50), а также определяют среднее время гибели животных (ETso) и тангенс угла наклона зависимости летального эффекта от концентрации вещества, которые характеризуют кумулятивные свойства вещества. Опыт гигиенического нормирования показывает, что пороговые и подпороговые концентрации при длительном воздействии вещества находятся в диапазоне 1/1000-1/10 000 CLso.

Хронический санитарно-токсикологический эксперимент на лабораторных животных при длительном воздействии загрязняющих атмосферный воздух химических веществ дает возможность качественно и количественно оценить токсичность и опасность атмосферных загрязнений, установить характер их влияния на организм в концентрациях, которые близки к реально встречающимся в атмосферном воздухе поселений, выявить избирательность повреждения тех или иных органов и систем, разграничить истинную адаптацию и компенсацию процесса хронической интоксикации. Основной задачей данного этапа является установление пороговой концентрации изучаемого вещества, которая вызывает минимальные биологически значимые изменения интегральных и специфических показателей функций организма при ингаляционном пути интоксикации, а также недействующей (подпороговой) концентрации, при которой не удается выявить указанные изменения. Результаты хронического санитарно-токсикологического эксперимента являются основой для обоснования среднесуточной ПДК (ПДКсс).

ПДКсс вещества в атмосферном воздухе поселений — концентрация, не оказывающая при воздействии в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного влияния на здоровье настоящего и будущих поколений людей, не снижающая работоспособность человека, не ухудшающая его самочувствие и бытовые условия жизни.

Затравка животных производится в специальных камерах, в которых они содержатся круглосуточно в течение всего срока эксперимента, составляющего от 3 до 5 мес. Длительность круглосуточной экспозиции, например, белых крыс равна 3 мес, что соответствует 10-15% времени их жизни. В камеры постоянно подается смесь атмосферного воздуха с исследуемым веществом в концентрациях, установленных планом эксперимента. Обычно изучается 3-5 концентраций вещества, которые ориентировочно находятся в диапазоне от подпороговой (недействующей) до оказывающей выраженный токсический эффект.

Немаловажное значение для успеха эксперимента имеет правильный подбор экспериментальных животных, которые подразделяются на подопытных и контрольных, равноценных по основным показателям. В практике работы токсикологических лабораторий чаще всего используются мыши, крысы, кролики и морские свинки. Количество животных в группах устанавливают исходя из категории выбранных показателей функционального состояния организма, а также исходят из необходимости получения статистически достоверных результатов в отношении различных ответных реакций у подопытных животных по сравнению с контрольными.

Показатели и тесты для оценки функционального состояния организма в хроническом эксперименте определяют на основе результатов острого и подострого опытов, а также данных литературы о токсикодинамике изучаемого вещества (при их наличии). Для получения обоснованных результатов необходим тщательный отбор методов исследования состояния подопытных животных, которые адекватны механизму действия исследуемого химического вещества. Кроме того, должны быть включены методы, которые позволяют оценить проявления защитно-приспособительных реакций организма, ориентироваться в направленности биологического действия вещества. Набор методов должен отражать различные уровни реагирования организма: организменный, системный, органный, тканевый, клеточный, субклеточный или биомолекулярный.

Специфические показатели позволяют судить о состоянии отдельных органов и функций, выявлять механизмы действия изучаемого вредного вещества и наиболее ранние проявления токсического эффекта. Применение интегральных (неспецифических) показателей позволяет судить преимущественно о состоянии всего организма в целом или важнейших его систем. Считают, что интегральные показатели являются гигиенически более значимыми.

Исследования должны проводиться при нормировании новых химических соединений, принадлежащих к химическим классам, не изученным в аллергологическом плане; при нормировании химических соединений и сложных продуктов, которые принадлежат к химическим классам, содержащим уже известные аллергены, или имеющих химические аналоги, обладающие сенсибилизирующими свойствами; при наличии клинических признаков аллергических поражений у людей, имевших контакт с данным химическим соединением или продуктом.

Что касается сроков и периодичности оценки состояния экспериментальных животных, то на этот счет руководствуются следующими рекомендациями: первое обследование проводится через 1 -2 нед после начала опыта, второе — в конце 1-го месяца затравки. В дальнейшем частота обследований диктуется результатами предыдущих анализов, но не должна быть реже чем через 1 мес.

Для веществ, обладающих запахом или раздражающим свойством, в дополнение к изучению резорбтивного действия выполняется 11 этап исследований. Он проводится на добровольцах (волонтерах), в условиях кратковременного воздействия вещества при ингаляционном поступлении с целью определения пороговой и подпороговой концентраций по запаху или раздражающему (рефлекторному) действию.

Под рефлекторным действием вещества понимают реакции на вдыхание химического вещества со стороны рецепторов верхних дыхательных путей — ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержку дыхания и пр.

Участие в эксперименте добровольцев допускается при гарантии безопасности их здоровья. Исследования проводятся на 20-30 добровольцах в возрасте от 18 до 55 лет (женщины) и от 18 до 60 лет (мужчины) при отсутствии у них перед проведением опыта каких-либо отклонений в состоянии здоровья. Специальная установка обеспечивает подачу в зону их дыхания воздуха со строго дозируемыми концентрациями испытуемого вещества. Определение порога обонятельного ощущения проводится на основе субъективного суждения добровольца-испытателя о наличии или отсутствии запаха по принципу «да» или «нет». Изучается не менее 4-5 концентраций, каждая из которых предъявляется каждому испытателю не менее 3 раз. Для подтверждения субъективных оценок одновременно регистрируются и рефлекторные реакции с помощью энцефалографии, хронорефлексометрии, определения времени темновой адаптации глаза и др.

При анализе полученных данных учитывают число положительных и отрицательных ответов каждого волонтера, сумму предъявлений, сумму и процент положительных ответов для всей группы испытателей. Для определения значения порога обонятельного ощущения полученные данные обрабатываются графическим методом пробит-анализа или аналитическим методом наименьших квадратов.

Результаты второго этапа исследований являются основой для обоснования максимальной разовой ПДК (ПДКмр) вещества в атмосферном воздухе, которая характеризует разовое одномоментное его воздействие на организм человека.

ПДКмр химического вещества в атмосферном воздухе поселений — максимальная концентрация, которая при кратковременном (в течение 20-30 мин) воздействии на человека не вызывает ощущения запаха и не оказывает раздражающего (рефлекторного) воздействия на верхние дыхательные пути.

Для каждого вещества по результатам исследования устанавливают лимитирующий показатель вредности, т.е. тот показатель, который характеризуется наименьшей величиной пороговой концентрации. Выделены следующие лимитирующие показатели: резорбтивный, рефлекторный, рефлекторно-резорбтивный и санитарно-гигиенический. В отношении последнего можно сказать, что он введен с учетом того, что отдельные вещества, которые не оказывают даже на уровне высоких концентраций ни рефлекторного, ни резорбтивного действия, могут при осаждении из воздуха придавать необычную окраску объектам окружающей среды (снегу и др.), загрязнять оконные стекла, одежду человека. Все это может вызывать у человека ощущение тревоги и опасности, психологического дискомфорта, другими словами, оказывать неблагоприятное влияние на условия жизни. В основном речь идет о красителях. ПДК для таких веществ должны быть установлены на таком уровне, который обеспечивает отсутствие указанных нежелательных последствий. Рефлекторно-резорбтивный показатель вредности устанавливается для веществ, у которых пороговые концентрации резорбтивного и раздражающего действия по абсолютной величине совпадают.

Правилами допускается возможность уточнения или пересмотра действующих ПДК при получении в научных токсикологических и эпидемиологических исследованиях, проведенных на новой методической и лабораторно-инструментальной базе, убедительных результатов, дающих основания для этого.

При обосновании ПДК химического вещества в атмосферном воздухе необходимо также определить класс его токсикологической опасности при ингаляционном воздействии, под которой понимают интенсивность нарастания биологического эффекта приятой или иной кратности превышения норматива (ПДК).

Экспериментально установлено, что при равной кратности превышения ПДК разных веществ биологические эффекты их воздействия существенно различаются. Так, биологический эффект будет примерно одинаковым при кратности превышения ПДК вещества 1-го класса опасности, равной 1,5, вещества 2-го класса — 2,1,3-го класса — 2,6,4-го класса — 3,0. При кратности превышения ПДК для вещества 1-го класса, равной 2, аналогичные уровни эффектов воздействия веществ остальных классов при кратности превышения их ПДК будут равны 3,6, 5,2 и 6,6 соответственно (табл. 6.1). Классификация опасности загрязняющих атмосферный воздух веществ основывается на учете многих параметров токсикометрии по методике, изложенной в соответствующих руководствах. В результате расчетов по этой методике определяется интегральный показатель опасности вещества, значения которого находятся в пределах от 0 до 1. Увеличение значений коэффициента в этих пределах означает возрастание опасности вещества. При интегральном показателе больше 0,72 вещества относят к 1-му классу опасности, при показателе от 0,72 до 0,55 — ко 2-му классу, при показателе от 0,55 до 0,38 — к 3-му классу, при показателе менее 0,38 — к 4-му классу опасности. Вещества 1-го класса признаны чрезвычайно опасными, 2-го класса — высокоопасными, 3-го класса — умеренно опасными, 4-го класса — малоопасными.

К веществам 1-го класса относятся БП, оксид пропилена, свинец и его соединения, хром шестивалентный и др., 2-го класса опасности — диоксид азота, серная кислота, фенол, хлор, формальдегид. К соединениям 3-го класса относятся диоксид серы, гептен, ксилол, пропилен, неорганическая пыль с содержанием диоксида кремния 70-20%, н-бутиловый спирт, толуол, этилен, оксид этилена. К веществам 4-го класса опасности относятся аммиак, бутилацетат, бутилен, хлористый метилен, оксид углерода и др.

Указание для учета воздействия загрязнений атмосферного воздуха при совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ. В этом случае сумма отношений их концентраций, измеренных в воздухе конкретного поселения, к ПДК не должна превышать 1:

С1/ПДК1+С2/ПДК2+Сз/ПДКз+...+Сn/ПДКn< 1,

где C1, С2, С3 ,Сn — фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе;

ПДК1, ПДК2, ПДКз...ПДКn - ПДК тех же веществ.

В документе приведены перечень комбинаций из 2-3 веществ, для которых постулат простой суммации эффекта установлен экспериментально (52 комбинации), а также несколько исключений из общего правила.

Опыт экспериментальных санитарно-токсикологических исследований по обоснованию ПДК позволил разработать методику обоснования ОБУВ вещества.

ОБУВ — временный гигиенический норматив предельно допустимого содержания загрязняющего вещества в атмосферном воздухе поселений.

ОБУВ устанавливают расчетными методами на основании корреляционно-регрессионной зависимости параметров токсикометрии от физико-химических свойств химического вещества или путем интерполяции и экстраполяции в рядах соединений, близких по строению к нормируемому; при этом обязательно экспериментальное определение показателей острой токсичности. ОБУВ утверждают на ограниченный срок (3 года), после чего он должен быть заменен ПДК, переутвержден на новый срок или отменен в зависимости от перспективы применения данного вещества и появившейся новой информации о его токсических свойствах.

ОБУВ используются при решении вопросов предупредительного санитарного надзора для обоснования мероприятий по охране атмосферного воздуха на проектируемых, реконструируемых и опытных малотоннажных производствах.

Для некоторых веществ нормативным документом допускается обоснование только ОБУВ без дальнейшей разработки ПДК. К таким веществам отнесены продукты, производящиеся на опытном производстве или при объеме производства до 10 т в год; умеренно и мало опасные (3-й и 4-й классы опасности) слабокумулятивные вещества; вещества, не оказывающие специфического (аллергенного, мутагенного, нейротоксического и т.п.) воздействия.

В настоящее время действующими нормативными документами, в которых указаны значения максимальной разовой и среднесуточной ПДК, лимитирующие показатели вредности и классы опасности для веществ, являются постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь 21.12.2010 № 174 «об установлении классов опасности загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, порядке отнесения загрязняющих веществ к определенным классам опсаности», а также постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь 0т 30.12.2010г. №186 «Об утверждении нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ атмосферном воздухе и ориентировочно безопасных уровней воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и мест массового от.дыха населения».

Гигиенические нормативы (ПДК и ОБУВ), обоснованные результатами санитарно-токсикологических экспериментов на лабораторных животных, адекватно отражают безопасный уровень каждого компонента загрязнения атмосферного воздуха для человека, что подтверждено данными большого количества специальных натурных исследований. Они являются инструментом санитарного врача, необходимым при решении многих рутинных санитарных вопросов. Однако используя только ПДК индивидуальных веществ, нельзя адекватно оценить реальную степень опасности многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха с превышением ПДК, которое зачастую имеет место в современных городах. Для интегральной оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха с использованием гигиенических нормативов в реальной санитарной ситуации существует несколько методов.

Постулат простой суммации токсического эффекта при одновременном совместном воздействии нескольких веществ, о котором сказано выше, справедлив только для случая непревышения ПДК. В условиях одинаковой степени превышения уровня ПДК степень выраженности биологических эффектов при воздействии веществ разных классов опасности оказалась различной. Поэтому для интегральной оценки уровня многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха было предложено учитывать эти различия путем приведения измеренных концентраций веществ 1, 2, 4-го классов к кратности превышения ПДК веществ 3 класса. С этой целью величины отношений измеренных концентраций веществ 1, 2, 4-го классов к ПДК умножаются на коэффициенты 1,7, 1,3, 0,9 соответственно, для вещества 3-го класса берутся без коэффициента.

Комплексный показатель {показатель К) загрязнения атмосферы вычисляется по формуле:

К = Σ(С1/ПДК1)х1,7 + Σ(С2/ПДК2)х1,3 + Σ(Сз/ПДКз)х1+ Σ(С4/ПДК4)>хО,9,

где C1, С2, С3, С4 — измеренные концентрации веществ, относящихся к 1, 2, 3, 4-му классам опасности соответственно;

ПДЮ, ПДКг, ПДКз, ПДК4 — нормативы для тех же веществ.

В зависимости от задачи исследования в формулу вводятся параметры либо всех техногенных компонентов загрязнения воздуха поселения, либо только специфичных для данной санитарной ситуации.