Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время решение проблемы сохранения качества среды обитания и предотвращение воздействия вредных факторов на здоровье относится к числу приоритетных задач обеспечения гигиенической безопасности населения /Г.Г. Онищенко с соавт., 2004, З.И. Жолдакова, 2003, Ю. А. Рахма-нин, Н. В. Русаков, Ю. А. Ревазова и др., 2005, С. М. Новиков с соавт,, 2006, Хри-пач Л.В. с соавт., 2010 и др./. Особое внимание уделяется развитию методов определения вредных химических соединений в объектах среды обитания и биологических средах человека, необходимых для реализации задач и функций социально-гигиенического мониторинга /Г.Г. Онищенко с соавт., 2011, Ю.А. Рахманин, 2008, А.И. Потапов с соавт., 2008, М. А. Пинигин с соавт., 2009, Н.В. Зайцева с соавт., 2010, и др./, а также для установления региональных нормативов /О.О.Синицына, З.И. Жолдакова, 2003/. Вместе с тем, химико-аналитическое обеспечение определения ряда токсичных примесей, к числу которых относится фталевый ангидрид и его метаболит, не соответствует современным требованиям, что существенно ограничивает эффективность мониторинговых и контрольно-надзорных мероприятий /ЕЛ. Процент, 1973, А.Г. Малышева, 2004, Т.С. Уланова, 2006, 2011/.
Фталевый ангидрид широко применяется предприятиями химической промышленности в виде сырья для производства фталатных пластификаторов пластмасс, резины и шин, алкидных смол и лакокрасочной продукции. Предприятия перечисленных отраслей являются источниками выбросов фталевого ангидрида в окружающую среду. Одним из крупнейших в Европе является производство фталевого ангидрида в г. Перми, загрязняющее атмосферный воздух специфичными органическими соединениями, такими как фталевый ангидрид, малеиновый ангидрид (МА), о-ксилол.
Фталевый ангидрид относится к токсичным веществам. Его пары вызывают раздражение верхних дыхательных путей, слизистых оболочек глаз, головные боли, усталость, потерю аппетита и внимания. При длительном воздействии способен вызывать эозинофилию, выражающуюся в аллергических дерматозах, бронхиальной астме, хроническом конъюнктивите /Е.И. Проценко, 1973, Н.В.Лазарев, 1976/. В организме токсикант превращается в о-фталевую кислоту /P. Pfaffli, 1986/, также обладающую раздражающим эффектом.
Вследствие этого возникает опасность неблагоприятного воздействия загрязненного атмосферного воздуха на окружающую среду и состояние здоровья населения в зоне влияния выбросов производства фталевого ангидрида (ФА). В то же время, лабораторные исследования фталевого ангидрида и его метаболита в рамках социально-гигиенического мониторинга не имеют современной химико-аналитической поддержки. Существующие методы физико-химические методы определения ФА в промышленных выбросах, воздухе производственных помещений, такие как спектрофотометри я ІЛ.П. Славгородскш, 19671, полярография III. Б. Коган, 19581 растворов ФА недостаточно селективны, газовая хроматография на наса-дочных колонках 1Э. А. Круглое, Л. Г. Цыпышева, 19801 не отвечает задаче определения фталевого ангидрида на уровне низких концентраций. Кроме того, способы отбора проб в этих случаях часто учитывают присутствие только твердой фазы аэрозоля ФА, а не паров. Чувствительный и селективный метод определения ФА в воздухе с использованием газовой хроматографии с масс-спектрометрическим окончанием отличается дороговизной и пока не имеет распространенной в России приборной базы IJ. Dahlin, 20041.
Исследование содержания бензолкарбоновых кислот в биологических средах в России представлено спектрофотометрическим определением экстрактов кислот из крови и мочи в этилацетат или эфир ІИ.Д. Гадаскииа, В.А. Филов, 19711. Современные зарубежные методы определения о-фталевой кислоты в крови, слюне основаны на жидкостной хроматографии с тандем-масс-спектрометрическим окончанием IM.C. Jeppsson et al, 2008, M.J. Silva et al, 2005/, также мало распространенной в России, вследствие чего в настоящее время не могут быть рекомендованы к широкому применению.
Не установлены уровни содержания о-фталевой кислоты в биологических средах населения, неподверженного антропогенному воздействию фталевого ангидрида. В связи с этим, высокую значимость приобретает научное обоснование системы методических подходов к определению фталевого ангидрида в объектах окружающей среды и биологических средах человека.
Цель исследования - разработка современного химико-аналитического обеспечения социально-гигиенического мониторинга фталевого ангидрида в объектах окружающей среды и биосредах человека для оценки влияния выбросов химического производства на здоровье населения (на примере производства фталевого ангидрида г. Пермь).
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Разработать комплексную систему химико-аналитических методов, обеспечивающих селективное определение специфичных компонентов (фталевый и ма-леиновый ангидриды) в выбросах производства фталевого ангидрида и атмосферном воздухе селитебных территорий, а также определение о-фталевой кислоты, как основного метаболита фталевого ангидрида, в биологических средах человека.
-
Установить региональные фоновые уровни содержания о-фталевой кислоты в биологических средах детей, проживающих на территориях, не подвергающихся значимому антропогенному воздействию фталевого ангидрида.
-
Обосновать критерии оценки степени опасности для здоровья населения воздействия фталевого ангидрида в виде реперных уровней о-фталевой кислоты в биологических средах (кровь, моча) различных контингентов населения.
Научная новизна:
Обоснованы способ и параметры отбора проб промышленных выбросов и атмосферного воздуха с учетом агрегатного состояния (паров и аэрозоля) фталевого и малеинового ангидридов.
Установлены зависимости удерживания и селективного определения фталевого ангидрида в условиях мешающего влияния (малеиновый и цитраконовый ангидрид, бензойная кислота, толуиловая кислота, фталид) от сочетания параметров хроматографирования в ГХ и ВЭЖХ анализе.
Установлены закономерности удерживания, экстракции, селективного ВЭЖХ анализа о-фталевой кислоты (ОФК) в сложных биологических матрицах, плазме крови и моче, на колонках с твердыми сорбентами Диасорб С^, Ci, Zorbax Eclipse XDB, Zorbax Eclipse SB, Oasis HLB в зависимости от состава и рН подвижной фазы.
Получены достоверные модели связи между содержанием ОФК в биологиче
ских средах и клинико-лабораторными показателями крови и мочи детей, прожи
вающих в зоне влияния выбросов производства ФА, и работающих предприятия по
критерию отношения шансов (OR) - повышение уровня общего иммуноглобулина Е в крови, ДАЛК в моче, а также снижение уровня иммуноглобулина А в крови.
Обоснованы реперные уровни ОФК в крови работающих и моче детей.
Установлены региональные фоновые уровни содержания ОФК в биосредах
детей.
Практическая значимость работы:
Разработанный комплекс химико-аналитических методов повышает эффективность социально-гигиенического мониторинга и обеспечивает биомониторинг современным инструментом гигиенических исследований.
Разработан и внесен в Федеральный реестр методик выполнения измерений, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора высокоселективный метод газохроматографического определения фталевого и малеинового ангидридов в промышленных выбросах производства (ФР. 1.31.2007.03948).
Разработана и внесена в Федеральный реестр методик выполнения измерений, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора методика выполнения измерений массовых концентраций фталевого и малеинового ангидридов в атмосферном воздухе методом адсорбционной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ФР. 1.31.2006.02600).
Разработан и запатентован способ количественного определения фталевой кислоты в сыворотке крови (патент на изобретение № 2324185 от 10.05.2008 г.).
Разработан и утвержден метод определения массовой концентрации фталевой кислоты в пробах крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (МУК 4.1.2772-10).
Разработан проект Методических указаний по определению массовой концентрации о-фталевой кислоты в моче методом ВЭЖХ.
Разработанные методы определения внедрены в практику при проведении контроля соблюдения норматива выбросов фталевого и малеинового ангидридов, производственного экологического контроля атмосферного воздуха на границе сани-тарно-защитной зоны производства фталевого ангидрида (письма о внедрении № 55-1182 и 55-1183 от 24.06.2011).
Разработаны практические рекомендации по осуществлению санитарно-эпидемиологического надзора за воздействием компонентов выбросов производства фталевого ангидрида как факторов риска здоровью населения.
В рамках целевой комплексной программы «Охрана окружающей среды Пермского края на 2006-2010 гг.» переданы к практическому применению отчеты о научно-исследовательской работе «Разработка метода определения фталевого ангидрида в атмосферном воздухе» (2005 - 2006), отчет о научно-исследовательской работе № 0120.0806407 «Отработка и внедрение методики определения фталевой кислоты в моче для установления ксенобиалыюго носительства под влиянием антропогенной нагрузки».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Комплексная система химико-аналитических методов хроматографического определения фталевого и малеинового ангидридов в объектах окружающей среды, повышающая эффективность социально-гигиенического мониторинга на территории расположения производства фталевого ангидрида.
-
Методические основы определения о-фталевой кислоты - основного метаболита фталевого ангидрида в биологических средах человека с использованием селективного метода ВЭЖХ для задач биомониторинга.
-
Критерии сравнительной оценки экспозиции фталевым ангидридом для системы социально-гигиенического мониторинга в виде региональных фоновых уровней содержания о-фталевой кислоты в моче и крови.
-
Реперные уровни содержания о-фталевой кислоты в моче и крови как критерий оценки степени опасности воздействия фталевого ангидрида на работающих и население.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Охрана здоровья населения промышленных регионов: стратегия развития, инновационные подходы и перспективы» (г. Екатеринбург, 2009 г.), на II Международном симпозиуме по сорбции и экстракции (г. Владивосток, 2009 г.), 10-й Международной экологической конференции «Экология России и сопредельных территорий» (г. Новосибирск, 2010 г.), 9-й Международной конференции «Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика» (г. Пермь, 2010 г.), научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические и медико-профилактические технологии управления рисками здоровью населения в промыш-ленно развитых регионах» (г. Пермь, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы урбанизированных территорий» (г. Пермь, 2011 г.), Всероссийской научно-практической on-line конференции молодых ученых «Охрана здоровья населения промышленных территорий» (г. Пермь, 2011 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, из них 4 статьи в периодически издаваемых российских журналах, в том числе 3 из списка рекомендованных ВАК, 1 патент, 9 статей и 1 тезис в материалах Российских и международных конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, 8 приложений, список литературы включает 207 источников, в том числе 55 зарубежных. Объем диссертации составляет 216 страниц машинописного текста, включает 59 таблиц и 56 рисунков.
