Гигиенические основы регламентированиямногокомпонентных композиций в атмосферном воздухе и оценка их влияния на здоровье населения в районах крупных промышленных комплексов Филонов, Валерий Петрович

Введение к работе

Актуальность темы диссертации. В связи с расширяющимся производством и применением в народном хозяйствен быту новых химических соединений, интенсивным развитием промышленности, энергетики и транспорта потребность практики в гигиенических регламентах вредных веществ ( ПДК ) в различных объектах окружающей среды постоянно возрастает (Г.И.Сидоренко, 1991; И.В.Саноцкий, 1980 и др.). Ежегодно в производство внедряются тысячи новых химических веществ, многие из которых поступают в воздушный бассейн населенных мест (Ю.Г.Пригода, 1985; М.Г.Петров, 1991 и др.).

Как показали многочисленные исследования, загрязнение атмосферного воздуха многокомпонентно (В.М.Глушков с соавт., 1987; М.Ю.Артамонов, 1991; В.А.Книжников, 1992). В этой связи учет характера комбинированного действия сложных композиций атмосферных загрязнений с помощью коэффициентов является весьма актуальной задачей при планировании и осуществлении воздухоохранных мероприятий (М.А.Пинигин, 1989). Однако экспериментальная оценка характера комбинированного действия отстает от запросов практики (А.В.Седов, 1985; Р.В.Меркурьева, 1988 и др.).

В настоящее время накоплен значительный фактический материал по экспериментальному обоснованию ПДК химических загрязнений (Е.И.Люблина, 1970; С.Д.Заугольников с соавт., 1975; К.К.Сидоров с соавт., 1979; А.Х.Камильджанов, 1987; В.И.Чинчевич, 1992 и др.). Вместе с тем, для прогнозирования пороговых и недействующих концеїгграций токсических веществ и их смесей весьма важно установление общих количественных закономерностей взаимодействия организма и химических факторов окружающей среды на основе изучения индивидуальной чувствительности организма, так как одни и те же раздражители вызывают у различных людей различные как по глубине, так и по направлению ответныереакции(Л.А.Олешкевичссоавг., 1992).

Таким образом теория и практика гигиенического регламентирования требуют дальнейшего совершенствования методологии изучения изолированного и комбинированного действия токсикантов с учетом индивидуальной чувствительности организма (Г.В.Селюжицкий, 1989; А.О.Карелин, 1989).

Усложнение санитарных ситуаций в результате создания принципиально новых
промышленных комплексов, обуславливающих многокомпонентность

загрязнения окружающей среды, требует проверки характера комбинированного действия, установленного на основе эксперимента и в реальных условиях. Однако следует отметить, что методические приемы, используемые для оценки характера комбинированного действия веществ в условиях эксперимента, не применимы для оценки в реальных условиях воздействия атмосферных загрязнений на человека и население в целом, так как при этом отсутствует возможность непосредственного определения тех данных, которые нужны для расчета коэффициента комбинированного действия, в частности, изоэффективных уровней веществ при их изолированном действии.

В связи с отмеченным представляется весьма актуальной разработка метода оценки характера комбинированного действия атмосферных загрязнений по их влиянию на показатели состояния здоровья людей в условиях населенных мест.

Несмотря на значительное количество работ, посвященных изучению загрязнения атмосферного воздуха (Р.С.Гильденскиольд, 1975; В.Ф.Бабий, 1987; С.М.Соколов, 1991; А.К.Внуков, 1985 и др.), до настоящего времени неудовлетворительно решена проблема, связанная с особенностями трансформации некоторых химических соединений в атмосфере, а также с загрязнением воздуха металлами при сжигании твердого и жидкого топлива.

Указанное не позволяет наиболее рационально обосновывать необходимость оздоровительных мероприятий в районах с неблагоприятным влиянием загрязнений окружающей среды и очередность их реализации по отдельным территориям и регионам. Настоящая работа выполнялась в рамках:

плана НИР ГКНТ, решение 440 от 19 ноября 1981г., тема 070, задание 03.01.НВ "Усовершенствовать методы установления дифференцированных по времени ПДК атмосферных загрязнений на примере выбросов тепловых электростанций (№ государственной регистрации 01.05.0058382);

плана Проблемной комиссии союзного значения "Научные основы гигиены окружающей среды" (Nb государственной регистрации 01.82.4065829);

плана научно-исследовательских работ МГМИ по проблеме охраны окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов "Индивидуальная чувствительность организма к химическим факторам " (№ государсгвенной регистрации 2.930000060 ). Результаты проведенных исследований изложены в научных отчетах (№ государственной регистрации 01.05.0058382, 01.82.4065829, 02.93.0000060).

Цель и задачи исследования. В связи с изложенным, целью настоящей работы явилась разработка научных основ гигиенического регламентирования сложных газоаэрозольных композиций в экспериментальных и натурных условиях для комплексной гигиенической оценки влияния на здоровье населения загрязнения атмосферы и обоснования воздухо-охранных оздоровительных мероприятий.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить степень вероятности и время развития функциональных изменений у организмов различной чувствительности при непрерывном изолированном и комбинированном воздействии сложной газоазрозольной композиции (SO2 , NO2 , NO, зола);

2. Дать комплексную гигиеническую оценку многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха крупного населенного пункта с учетом трансформации химических веществ в атмосфере;

3. Определить характер комбинированного действия сложных газоаэрозольных композиций на организм человека в натурных условиях ;

4. Установить количественную связь "загрязнение воздуха - состояние здоровья" и обосновать на этой основе методические подходы к оценке степени опасности многокомпо-

нентного загрязнения атмосферы и связанной с ним заболеваемости населения для разработки и дальнейшей реализации воздухоохранных мероприятий.

Научная новизна работы состоит в разработке нового перспективного направления в гигиеническом регламентировании - методологических и методических основ изучения изолированного и комбинированного действия многокомпонентных композиций. в атмосферном воздухе на здоровье населения с учетом индивидуальной чувствительности организма.

В условиях эксперимента установлено количественное выражение зависимости степени вероятности развития токсических эффектов и времени их наступления при воздействии различных концентраций веществ. Определены коэффициенты относительной изоэффектив-ности для веществ различных классов опасности. Разработана методика прогнозирования степени вероятности развития токсических эффектов для различных сроков хронического эксперимента. Определен характер комбинированного действия SO2 , NO2 , NO и золы на здоровье населения в экспериментальных и натурных условиях и разработан единый комплексный показатель для оценки степени опасности фактического загрязнения воздушного бассейна населенных мест. Установлено, что характер комбинированного действия основных загрязнителей атмосферы ( SO2 , NO2 , NO, золы ) на уровне малых концентраций проявляется по типу "неполной суммации". Определены максимально разовая и среднесуточная ПДК оксида азота в воздухе и обоснована необходимость раздельного лабораторного контроля NO2 и NO в атмосфере, определена степень конверсии оксида азота в диоксид в зависимости от метеорологических параметров и содержания озона в воздухе. "Установлен коэффициент комбинированного действия SO2 , NO2 , NO и золы на организм, а также ПДК NO и мазутной золы в атмосфере. Разработана классификация золы углей и мазута и показано, что токсичность и опасность золы зависит от ее качественного и количественного компонентного состава. Показано, что влияние загрязнения атмосферного воздуха на заболеваемость населения в условиях населенного пункта проявляется как и в условиях эксперимента по типу "неполной суммации". Дана гигиеническая оценка многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха и разработан комплексный показатель для оценки степени опасности фактического загрязнения атмосферы. Дана количественная оценка заболеваемости различных возрастных групп населения и ее прогноз в зависимости от уровней загрязнения воздуха крупного населенного пункта. Разработан комплекс воздухоохранных мероприятий.

Теоретическое значение работы заключается в том, что материалы исследований послужат дальнейшему совершенствованию теории гигиенического регламентирования вредных веществ в окружающей среде. Обоснование методики определения характера комбинированного действия в экспериментальных и натурных условиях является вкладом в разработку и совершенствование методологических и методических основ регламентирования многокомпонентных композиций в различных объектах окружающей среды. Материалы

исследований по изучению конверсии оксида азота в диоксид использованы для дальнейшего совершенствования теории трансформации атмосферных загрязнителей в воздухе.

Практическая ценность работы и внедрение в практику. Решена актуальная гигиеническая проблема - комплексная гигиеническая оценка многокомпонентного загрязнения атмосферы с учетом характера комбинированного действия, его влияния на уровни заболеваемости населения важнейшими болезнями. Экспериментально обоснована степень конверсии оксида азота в диоксид. Разработана классификация различных видов золы с учетом компонентного состава и биологического действия. Установлены гигиенические нормативы SO2 , NO2 , NO и золы для атмосферного воздуха населенных мест при изолированном и комбинированном воздействии на организм. Дана количественная оценка заболеваемости и ее прогноз в условиях многокомпонентного загрязнения атмосферы крупного населенного пункта. Материалы работы использованы:

органами государственного санитарного надзора республики при проведении контроля за состоянием окружающей среды , обосновании профилактических и оздоровительных мероприятий, а также информирования директивных органов республики (справка Минздрава РБ № 750 от 24.08.94 г.);

Государственным комитетом Республики Беларусь по архитектуре и строительству для выбора территорий под строительство микрорайонов, жилых районов промышленных объектов, проектирования жилых и промышленных районов РБ при разработке раздела "Охрана окружающей среды" (справка Государственного комитета по архитектуре и строительству РБ № 12-5/1489 от 13.07.94г.);

Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды и его областными комитетами при организации контроля за состоянием окружающей среды, обосновании профилактических и оздоровительных мероприятий, для информирования директивных органов и населения Республики Беларусь ( акт внедрения № 01-18/1619 от 30.06.94 г.);

Министерством здравоохранения СССР при подготовке "Санитарно-гигиенических нормативов допустимого содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест и правил их применения" ( справка о внедрении Секции "Гигиена атмосферного воздуха" Проблемной комиссии союзного значения "Научная основа экологии человека и гигиены окружающей среды" № 10-13/22 секции от 14.07.94 г.);

при разработке "Методики учета трансформации оксидов азота при расчете их приземных концентраций от выбросов тепловых электростанций и котельных", которая обсуждена и одобрена секцией "Гигиена атмосферного воздуха" Проблемной комиссии "Научные основы экологии человека и гигиена окружающей среды" (бюро секции : протокол № 3 от 11.07.85 г.; Пленум секции : протокол № 6 от 05.09.85 г.) ( справка о внедрении № 10-13/24 секция от 14.07.94 г.).

В соответствии с методикой на заседании Секции нормирования, стандартизации, контроля и надзора в области охраны окружающей среды МНТС при ГКНТ СССР от 19.02.88 г. утвержден поправочный коэффициент в отраслевую "Методику определения

валовых выбросов вредных веществ от котлов ТЭС", которая обязательна для всех проектных организаций Минэнерго СССР.

Начиная с июля 1988 г. методика с поправочным коэффициентом используется во всех проектах раздела "Охрана окружающей среды". По БО ВНИПИ энергопром за этот период выполнено 10 ТЭР, 5 проектов и 10 схем теплоснабжения городов (акт внедрения № 1-3841 от 21.09.94 г. министерства энергетики Республики Беларусь).

Предельно-допустимые концентрации (ПДК) следующих веществ в атмосферном воздухе утверждены бывшим Минздравом СССР:

-азота оксид - максимальная разовая - 0,4 мг/м³, среднесуточная - 0,06 мг/м³, класс опасности - 3(№ 3086 от 27.08.84 г.);

ангидрит пиромеллитовой кислоты - максимальная разовая - 0,02 мг/м³, среднесуточная - 0,01 мг/м³, класс опасности - 2;

мазутная зола (по ванадию) - среднесуточная - 0,002 мг/м³, класс опасности -2;

коэффициент комбинированного действия серы диоксида, азота диоксида и оксида, золы равный 1 (№ 5158-89 от 24.11.89 г.) ( справка о внедрении Секции "Гигиена атмосферного воздуха" Проблемной комиссии "Научные основы экологии человека и гигиена окружающей среды" Российской Академии медицинских наук № 10-13/23 от 14.07.94 г.).

Эти нормативы используются для контроля и гигиенической оценки качества атмосферного воздуха, а также для разработки ПДВ для населения мест Республики Беларусь (акт внедрения республиканского центра радиационного контроля и мониторинга природной среды Главного управления по гидрометеорологии при СМ РБ № 27-100 от 29.06.94 г.).

Минздравом Республики Беларусь утверждены 2 методических указаний, 4 методических рекомендаций по различным вопросам предупредительного и текущего санитарного надзора в области охраны атмосферного воздуха от загрязнения вредными выбросами, предупреждению заболеваемости населения, а также связанного с ней экономического ущерба (Методические указания "О раздельном определении окиси и двуокиси азота в атмосферном воздухе", утв.03.06.83 г.; Методические указания по "Гигиенической оценке предприятий теплоэнергетики как источников загрязнения атмосферного воздуха" № 4-31/2237, утв.21.06.86 г.; "Инструктивно-методические рекомендации по гигиенической оценке степени загрязнения атмосферного воздуха", утв.21.12.87 г.; Методические рекомендации "Использование статистических методов при проведении эпидемиологического анализа", утв. 21.12.91 г.; Инсгруктивно-методические рекомеїщации по гигиенической оценке степени загрязнения атмосферного воздуха и их влияние на уровни заболеваемости населения важнейшими болезнями, утв. 10.03.94 г.; Методические рекомендации по моделированию и оценке экономического ущерба от заболеваемости населения в связи с загрязнением атмосферного воздуха № 7-9-2-94 от 09.06.94 г. ). Все вышеуказанные методические указания и рекомендации внедрены в практику государственного санитарного

надзора Республики Беларусь ( справка МЗ РБ № 3-16/284 от 16.04.84 г. и № 750 от 24.08.94 г.).

Материалы исследований используются при чтении лекций на кафедре общей гигиены и экологии Санкт-Петербургского санитарно-гигиенического медицинского института (акт о внедрении от 07.06.94 г.), на кафедре гигиены труда с курсом коммунальной гигиены Минского государственного медицинского института ( акт о внедрении от 19.09.94 г.), на кафедре общей гигиены Белорусского института усовершенствования врачей ( акт о внедрении от 14.10.94 г. ), на кафедре общей гигиены и экологии Гродненского государственного медицинского института ( акт о внедрении от 27.10.94 г. ), на кафедре организации санитарно-эпидемиологической службы Российской медицинской академии последипломного образования ( акт о внедрении № 10 -12/7-314 от 29.10.94 г.), на кафедре социальной гигиены, экономики и организации здравоохранения Витебского медицинского института (акт о внедрении от 15.11.94 г.).

Основные положения, выносимые на защиту :

5. Для определения основных токсикометрических параметров и характера комбинированного действия многокомпонентных композиций в атмосфере возможно использовать количественное выражение зависимости " концентрация- время- эффект";

6. Многокомпонентное загрязнение атмосферного воздуха крупных промышленных центров необходимо оценивать на основе комплексного интегрального показателя с учетом трансформации химических веществ в воздухе;

7. Характер комбинированного действия сложных газ о аэрозольных композиций на организм в натурных условиях проявляется как "неполная суммация", что позволяет обосновать интегральный показатель для оценки степени загрязнения атмосферного воздуха;

8. Математические модели, характеризующие количественную зависимость заболеваемости населения от уровней загрязнения атмосферного воздуха, выраженного интегральным показателем, позволяют прогнозировать уровни заболеваемости и целенаправленно осуществлять комплекс воздухоохранных и оздоровительных мероприятий.

Личный вклад соискателя. Работа выполнялась лично автором с 1983 по 1993 г.г. на базе кафедры гигиены труда с курсом коммунальной гигиены Минского медицинского института. Автору принадлежит организация и проведение экспериментальной работы, теоретическое обобщение полученной информации и выводы из работы. В ряде экспериментальных исследований при решающем творческом участии и под руководством автора принимали участие сотрудники кафедры гигиены труда МГМИ, института ядерной энергетики АН РБ, Могилевского городского центра гигиены и эпидемиологии. По результатам имеются совместные публикации. Автором обоснованы методические подходы к обоснованию комбинированного действия многокомпонентных композиций в атмосфере. Установлено, что характер комбинированного действия проявляется по типу "неполной суммации". Разработан комплексный интегральный показатель по оценке степени опасности

загрязнения атмосферы. Показано, что вредное воздействие атмосферных загрязнений зависит не только от степени превышения ПДК, но и от класса опасности вещества. Установлена специфика заболеваемости различных возрастных групп населения и дан ее прогноз в условиях крупного населенного пункта. Автором разработаны гигиенические критерии оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением атмосферы. Обоснованы математические модели, характеризующие изменение заболеваемости в случае различной степени загрязнения воздуха.

Апробация результатов диссертации. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на 27 различных международных и республиканских научных сессиях, плеігумах, конференциях, съездах и совещаниях. В том чисте: Пленумах Секции " Гигиена атмосферного воздуха" Проблемной комиссии "Научные основы гигиены окружающей среды" Академии медицинских наук СССР, г.Минск, 1982,1988 г.г.; г. Тбилиси, 1985 г.; Всесоюзном Пленуме Секции "Методология гигиены окружающей среды", г.Минск, 1983 г.; совещании экспертов ВОЗ по обсуждению критерий-документа " Гигиенические критерии состояния окружающей среды", г.Москва, 1987 г.; секции нормирования, стандартизации, контроля и надзора в области охраны окружающей среды при Госкомитете СССР по науке и технике , г.Москва, 1988 г.; объединенных 7-м и 8-м съездах гигиенистов, санитарных врачей, микробиологов, эпидемиологов и паразитологов, г. Витебск, 1984 и г. Пинск, 1991 г.г.; совещании экспертов ВОЗ по подготовке документа " Европейский план действий по гигиене окружающей среды", Гамбург, 1994 г.; президиумах и Пленумах санэпидсоветов при Главном Государственном санитарном враче Республики Беларусь ( 1992 г., 1993 г., 1994 г.) ; совещаниях по охране атмосферного воздуха МЗ РБ, Госкомприроды, Министерства строительства (1992 г., 1993 г., 1994 г.), совещании Всемирного банка реконструкции и развития (1994 г.), совещании Международного валютного фонда (1994 г.) и др.

Опубликованность результатов. По материалам исследований опубликованы 35 печатных работ, в которых изложены основные ее положения.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, общей характеристики работы, шести глав, заключения, выводов, списка использованных источников и приложений. Диссертация представлена на 257 страницах машинописи ( текстовая часть на 187 страницах), иллюстрирована 78 таблицами, 66 рисунками. Список литературы включает 390 источников стран СНГи 128 иностранных источников.