Введение к работе
Актуальность исследования Производственный процесс коксования каменного угля, образующиеся при этом смола, пек и их возгоны, представляют для человека несомненную канцерогенную опасность и включены в группу IA Перечня МАИР и соответствующие разделы Перечня, утвержденного для России.
Признание производства каменноугольного кокса процессом, канцерогенноопасным для человека, является результатом энкоэпидемиологических и экспериментально-онкологических исследований. Но хотя изучению онкологической опб\ности коксования каменного угля посвящен ряд крупных работ (Н.Я.Янышева, 1970; 3.В.Капитульский, 1984), они не исчерпывают проблему. Напротив, іризкакиа канцерогенной опасности производства повысило \ктуальность исследований, направленных на изучение путей ее гнияения и повышение качества контроля за уровнем загрязнения інешней среды промышленных регионов. Инвентаризация выброса (внэ(а)пирена (ВП) на коксохимическом производстве (КХП), изучение юаможности снижения канцерогенной нагрузки на население районов с 'взвитой коксохимической промышленностью является одной из ктуальных проблем как онкологии, так и онкоэкологии. Признанием того явилось включение в Программу ГКНТ СССР 0.69.02 на 1981-1985 г. задания 05 "Разработать научно обоснованную систему вроприятий по профилактике злокачественных опухолей", темы оторого 01.НІ и 01.Н7 выполнены с нашим участием.
В отношении другого промышленного метода термической ереработки углей - скоростного пиролиза - подобное исследование аполнено впервые. С целью промышленного внедрения метода а 50ТВЄТСТВИИ с программой ГКНТ СССР 0.71.01 на 1981-1985 гг. по эмплексной переработке бурых углей Канско-Ачинского местороздения № создан проект установки» оценка канцерогенной опасности >тороЯ выполнена с нашим участием.
Как известно, в России коксохимические предприятия ісредоточенм преимущественно в Западной Сибири и на Урале, іляясь градообразующими центрами, они в значительной степени
определяют неОлагоприятную экологическую ситуацию и, в частности, повышенный онкологический риск населения.
Этому способствует прежде всего характерная для восточный районов страны промышленная специализация крупных центров при очень высокой концентрации канцерогенноопасных производств, что обусловливает контакт с канцерогенами определенных классов не только профессиональных групп, но и значительной части городского населения. Например, промышленный профиль г.Новокузнецка (Кузнецкий и Западно-Сибирский металлургические комбинаты, алюминиевый и ферросплавный заводы вместе с интенсивным автотранспортом г. развитой теплоэнергетикой) определяет контакт практически всего населения города с повышенными концентрациями канцерогенов преимущественно класса полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Этот же класс преобладает в канцерогенной нагрузке на население других промышленных центров, чье развитие тесно связано с коксохимией и металлургией.
Несмотря на ограниченный вклад в общую заболеваемость злокачественными опухолями профессионального фактора и загрязнение атмосферного воздуха (Р.Долл, Р.Пето, 1904; Д.Г.Заридає, Г.Н.Земляная, 1990) в условиях массовой занятости населения на онкоопасных производствах и определяющего вклада выбросов последних в суммарное загрязнение городской среды эти факторы могут оказать гораздо большее/ чем принято считать, влияние на уровень и структуру онкологической заболеваемости.
Другой характерной особенностью восточных районов страны является реализация канцерогенного потенциала производственного характера на фоне комплекса неблагоприятных природно- ' географических, социальных и бытовых факторов, влияющих на систем) жизнеобеспечения и образ жизни населения (В.А.Труфакин, Ю.П.Дощицин, 1989). Поэтому мы полностью разделяем мнение, что "в выборе приоритетных направлений в первичной профилактике рака, впрочем как и не связанных с этим типом экспозиции злокачественны] опухолей, должен иметь место региональный подход" (Д.Г.Заридзе, 1988).
Выполнение нашей работы на объектах, расположенных в восточных районах России, явилось основанием для включения
фрагментов исследования в программу 37.01, утвержденную Научным Советом по медицинским проблемам Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера при Президиуме АМН СССР, "Комплексные гигиенические исследования в районах Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера", 1981-1985гг.
Таким образом, актуальность работы подтверждена нашим /частием в перечисленных государственных программах, с реализацией которых связана определенная стабилизация экологической ситуации в центрах мзталлургической промышленности России.
Характерной особенностью работ, выполненных в рамках этих il-jrpaMM и в последующие годы, является широкое использование экспериментально-онкологических методов при решении задач гигиенического и экологического характера, направленных прежде зсего на повышение эффективности первичной профилактики рака (А.П.Ильницкий, А.И.Заиченко, 1983; А.П.Ильницкий, 1985). Однако трименение этих методов в онкогигиене и онкоэкологии связано с зпределенными трудностями, поскольку канцерогенный эффект, помимо нтидемиологического исследования, можно оценить только в сроническом эксперименте, непригодном для экспрессного -соличественного контроля за состоянием внешней среды, )Существляемого с помощью физикогхимического количественного інализа загрязнений и их краткосрочного биотестирования. Для іспользования данных, получаемых в результате мониторинга, в целях ірогнозирования онкологического риска, необходимо комплексное ізучение.количественных связей между канцерогенным и мутагенным эффектами промышленных загрязнений и содержанием и- составом шределяемых в них канцерогенов.
Наше исследование посвящено изучению канцерогенной опасности івух процессов химической технологии твердого топлива: коксования .аменного и скоростного пиролиза бурого угля.
Целью работы является разработка метода и проведение омплексной оценки канцерогенной опасности коксования каменного гля в условиях современного крупнотоннажного производства к коростного пиролиза бурого угля на этапе опытно-промишленных и уско-наладоччых испытаний головной установки.
Исследование выполнено на производствах Западной Сибири и Урала.
Рассмотрены вопросы определения реальной канцерогенной опасности выбросов и особенностей дозо-ответной реакции, идентификации состава образующихся в процессе переработки угля канцерогенных и мутагенных компонентов, вклада в эти эффекты ПАУ и правомочности использования БП в качестве индикатора и лимитирующего показателя канцерогенной опасности выбросов. Разработаны методические приемы и выполнена инвентаризация выбросов ПАУ от основных источников современной- коксовой батареи (КБ), предложена методика оценки валового выброса БП, исследована концонтрация БП на рабочих местах КБ, промплощадке и в атмосферном воздухе. Результаты исследования использованы при расчете загрязнения атмосферы с целью установления предельно-допустимого выброса.
Подробно изучены особенности коксохимического профиля 15 приоритетных ПАУ как в продуктах коксовашія и выОросо, так и в атмосферном воздухе; предложены коэффициенты, позволяющие по концентрации одного из них рассчитать концентрации остальных соединений.
Рассмотренные вопросы соответствуют задачам исследования, направленным на реализацию поставленной цели.
Основные задачи исследования перечислены ниже.
Как известно, оценка канцерогенной опасности осуществляется в хроническим эксперименте на животных. При этом основным, иногда единственным анализируемым параметром канцерогенеза является * суммарная доза, которая принимается пропорциональной длительности экспозиции (в эпидемиологическом исследовании - профессиональному стажу). Другие параметры (разовая доза, режим введения) могут игнорироваться. Вместе с тем выяснение их роли в реализации канцерогенного эффекта БП имеет как теоретическое, так и практическое значение. Задачей исследования явилось изучение канцерогенного эффекта БП в зависимости от режима нанесения на кожу мышей.'
Полученные результаты использованы при планировании экспериментов и количественной оценке канцерогенной эффективности
- б -
каменноугольной смолы (КС) по сравнению с содержащейся в ней дозой ВП (или вклада последнего в канцерогенный эффект КС).
Следующей задачей явилось сравнительное исследование мутагенной активности КС, неорганизованных выбросов KB, а также смолы скоростного пиролиза бурого угля (ПС). Исходили из того, что тесты на мутагенность позволяют оценить присущий ПАУ инициирующий канцерогенный эффект, связанный с их генотоксическиы действием (Г.А.Велицкий, В.В.Худолей, 1985; М.С.Маховер, А.Я.Хесина, 1990; В.В.Худолей, 1985), а сравнение характера мутагенного'действия КС и неорганизованного выброса KB позволяет косвенно судить о степени сходства состава содержащихся в них инициаторов канцерогенеза. Считается доказанным, что основную роль в канцерогенном эффекта продуктов, возникающих при пирогенетической переработке горючих ископаемых, играет фракция 4-7-ядерных ПАУ (G.Grimmer, 1993). Вместе с тем, развитие экспериментальной онкологии сопровождается открытием новых классов канцерогенов, в том числе Элиэких по генезу ПАУ, например, нитро-ПАУ. это требует периодического возвращения к вопросу о вкладе ПАУ в канцерогенный эффект продуктов термического разложения горючих ископаемых. Доказательство на новом уровне знаний ведущей роли соединений иіасса ПАУ в канцерогенном эффекте продуктов и выбросов коксования і скоростного пиролиза - одна из задач нашего исследования, і Возможности современной аналитической химии не позволяют на ірактике определять сотни индивидуальных ПАУ, присутствующих в ;аждом образце. Поэтому среди них выделена группа соединений, іриоритеткьіх по приниципу распространения в окружающей (природной і антропогенной) среде и степени канцерогенной (а также іутагенной) опасности (L.H.Keith, W.A.Telliard, 1979). С(. лтав риоритетных ПАУ, наряду с абсолютными концентрациями ндивидуальных соединений, может быть охарактеризован их тносительными концентрациями, выраженными либо в процентах от_ уммы, либо в отношениях концентраций индивидуальных ПАУ к онцентрации ВП как индикаторного соединения. Такое описание носит азвание профиля ПАУ. Можно предположить, что промышленные роцессы пиролиза (в отличие от бытовых) сопровождаются
образованием ПАУ характерного профиля. Задачей исследования явилось описание коксохимического профиля ПАУ, его специфичности и стабильности в продуктах, отходах и выбросах КХП. Описание профиля ПАУ, образующихся при.скоростном пиролизе бурого угля, позполило сравнить профили ПАУ, характерные для двух процессов термической переработки угля.
Так как ни в природных, ни в антропогенных условиях ПАУ не существуют изолированно, а образуются исключительно в виде смесей сложного состава, в качестве индикатора их присутствия принят БП, содержание которого в объектах окружающей среды регламентируется соответствующими предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) (Л.М.Шабад, 1979). Описание профилей позволяет использовать полученные индексы для количественного определен^ в объектах исследования остальных 14 приоритетных ПАУ по измеренной концентрации БП как индикаторного соединения.
Изучение профиля ПАУ в атмосферном воздухе крупного металлургического центра с развитой коксохимией - езде одна задача исследования. Анализ стабильности коксохимического профиля ПАУ в атмосферном воздухе предпринят для выяснения возможности идентификации источника выброса ПАУ по корреляции с профилем ПАУ атмосферных загрязнений.
Относительно недавно предложена ПДК в атмосферном воздухе дл* еще одного канцерогенного ПАУ - дибенз(a,h)антрацена (ДВА) (Н.Я.Янышева, И.А.Черниченко, Н.В.Баленко и др., 1990). В связи с этим возникла необходимость сравнительного анализа БП и ДВА с позиций приемлемости или преимущества использования каждого из этих регламентируемых соединений в качестве индикаторного для экспрессной оценки ПАУ в атмосферных загрязнениях, что и выполнено в настоящем исследовании.
Инвентаризация БП на предприятих коксохимии имеет особое значение, поскольку БП является единственным регламентируемым компонентом коксохимического выброса, относящимся (г I классу опасности. Относительная специфичность для процесса, чрезвычайная биологическая активность, большой валовый выброс, наряду с наличием высокоточной и экспрессной методики анализа, позволяют считать БП лимитирующим показателем вредности в коксохимии.
- $ -
Зместо с тем существующие методические рекомендации по изучению зыбросов канцерогенных углеводородов разработаны для КБ меньшей мощности с описанием ограниченного количества источников и не юзволяют количественно оценить валовый выброс современной іатареи. Сведения по выбросу БП промышленными установками :коростного пиролиза отсутствуют.
Задачами исследований, выполненных в производственных слопиях, /шилось получение объективных оценок выброса БП из сточников современных КБ, ранжирование источников по величине клада п общий вал и приземную концентрацию; изучение динамики ыброса БП из неорганизованных источников; разработка методических одходоп к количественной оценке валовых выбросов БП из еорганизованных источников KB с учетом уровня ее эксплуатации и эказательство объективного характера этих оценок путем эпоставления результатов выполненного на основании инвентаризации асчета загрязнения атмосферы с данными измерений в контрольных >чках на местности; определение содержания БП в воздухе рабочих ;ст и промплощадок КБ и установки скоростного пиролиза бурого \ля ЭТХ-175.
Наконец, задачей исследования явилось определение содержания' I в атмосферном воздухе крупного промышленного центра с развитой іксохимией с целью оценки вклада последней в диффузное-грязнение канцерогенами этого класса воздуха селитебной! зоны1.
Для решения перечисленных задач использованы сперимент-ально-онкологические методы хронического эксперимента животных (мызах), краткосрочного биотестирования в системо' мса и физико-химического анализа приоритетных ПАУ. Выполненное индексное исследование позволило связать результаты хре лического сперимента по изучению особенностей и силы канцерогенного Зствмя КС ирклада в этоТэффект БП с данными биотестирования эдуктов коксования и неорганизованного выброса КБ и результатами іичественного анализа ПАУ в этих объектах и загрязнениях «осферного воздуха. При этом исходили из предположения, что в >изводственньк условиях (в отличив от бытовых) термическое їложение утця сопровождается образованием ПАУ с определенным (а случайным) соотношением индивидуальных соединений или профилем,
_ g _
обусловленный технологическими парамерами процесса.
При высокой температуре в камерах КБ ПАУ находятся в основном в гавообразном состоянии, и только незначительная часть их депонирована частицами кокса; при выходе из камер и.охлаждении коксового газа ПАУ конденсируются, накапливаясь в составе смолы, а единый генез предполагает близкий профиль ПАУ в продуктах и неорганизованных выбросах. В настоящем исследовании высказанные выше предположения проверены экспериментально.
Новизна исследования обусловлена следующими факторами.
Впервые nwiv4eHbi количественные соотношения между канцерогенной эффективностью КС и содержащейся в ней дозой БП, дана количественная оценка вклада БП в канцерогенный эффект КС.
Впервые в системе Эймса изучена мутагенная "активность КС и неорганизованных выбросов КБ, доказан сходный характер их действия и.преобладание в суммарном мутагенном эффекте вклада непрямых мутагенов; впервые исследована мутагенная активность ПС.
Впервыа на основании анализа различных продуктов коксования (КС, коксового газа, готового и неготового кокса) и неорганизованных выбросов (от дверей, над верхними площадками) современных КБ описан коксохимический профиль ПАУ, доказана его . высокая стабильность и устойчивость в атмосферном воздухе.
Предложены новые методики отбора выбросов из неоганизованных источников и получена объективная количественная оценка валового выброса БП современными коксовыми батареями.
Впервые доказана корреляция между временем коксования и содержанием БП в коксе и неорганизованном выбросе КБ.
Впервые проведен сравнительный анализ приемлемости использования БП и ДВА в качестве индикаторного соединения для оценки загрязнения ПАУ атмосферного воздуха.
В результате, впервые на основании параллельных исследований в хроническом эксперименте и биотестирования в системе Эймса, анализа профиля ПАУ в продуктах, отходах, неорганизованных выбросах КБ и количественного определения валового выброса БП предложен комплексный метод оценки канцерогенной опасности процесса коксования.
Впервые профиль ПАУ предложен для оценки величины оклада моталлурпгческих предприятий в суммарное загрязнение атмосферного воздуха.
Результаты исследования свидетельству»?'о том, что вывод о Е02М07ИССТИ по концентрации ЕП суде.'.-ь о р-залчисй канцерогенной опасности зссй судам загрязнителе*? (Л.П.Илькицхий, 1905) следузт распространить и на коксо:'.*мш.
Пперпые дсна оценка канцерогенной спасностм процесса скоростного пиролиза Сурого угля.
Научно-прдктичзская значимость
Результаты исследования зключєни в отчеты по проблеме гкнт СССР 0.69.02/ задание 05. Наименование теш
01,НІ "Определить ПДВ Оенз(а)пиреиа для предприятий нефтехимической и коксохимической промышленности, а также двигателей внутреннего сгорания";
01.Н7 "Разработать методические рекомендации по
къниерсг лза:итирован:ію выбросов локаротвенных веществ промышленным:!
предприятиями и транспортными средствами".
Результаты исследования включены в отчет по проблеме АМН СССР 37.01, направление 02.03. Наименование темы: "Об индикаторной роли 6e;rj (а)пирена при определении бластсмогенной опасности в углехими:* и загрязнениях воздуха".
Результаты исследования использованы при инвентаризации В» »:-» следующих коксохимических предприятиях: Кемеровском и Алтайском КХЗ, КХП Кузнецкого, Западно-Сибирского и Нижне-Тагильского МК, Калининградском и Московском коксогазовых заводах.
По результатам исследования подготовлены следутеие методические материалы:
1. "Временные методические рекомендации по организации
контроля за содержанием канцерогенных углеводородов
(бенз(а)пирена) в продуктах скоростного пиролиза бурых углей". М.: Минэнерго, ВОНЦ.АМН СССР, 1990. -14 с.
2. "Методические указания по определению канцерогенных
полициклических ароматических углеводородов в выбросах предприятие
черной металлургии и расчет их валовых поступлений в атмосферу".
И., 1995^« netJTH)'
Апробация работы. Результаты /исследований докладывались на следующих конференциях, пленумах, семинарах, совещаниях;
Расширенное заседание Комитета по канцерогенным веществам при МЗ СССР, посвященное вопросу испытания химических веществ но канцерогенность. М., 6-9 декабря 1981 г.
Всесоюзная научная конференция "Комплексные гигиенические исследования в районах комплексногр промышленного освоения". Новокузнецк, 27-28 октября 1982 г.
Расширенный пленум Комитета по канцерогенным-веществам при ИЗ СССР, посвященный 25-летней деятельности Комитета. М., 7-9 декабря 1982 г.
Второе Всесоюзное научно-техническое совещание "Защита окружающей среды на коксохимических предприятиях". Кемерово, 19-22 октября 1983 г.
Расширенный пленум Комитета по канцероненным веществам при МЗ СССР "Модифицирующие факторы химического канцерогенеза". Ллма- ' Ата, 16-18 мая 1984 г.
Научная конференция лаборатории профессионального рака НИИ канцерогенеза ВОНЦ АМН СССР, М., 15 апреля 1985 г.
Всесоюзный семинар "Меры профилактики загрязнения окружающей среды химическими канцерогенами" Киев, 28-29 октября 1986 г.
Заседание Научно-технического Совета Восточного углехимического института (ВУХИН). Свердловск, 22 декабря 1986 г.
Научная конференция лаборатории методов скрининга канцерогенов НИИ канцерогенеза ВОНЦ АМН СССР. М., 27 сентября 1988 г.
Всесоюзный семинар "Повышение эффективности, внедрения онкоэкологических мероприятий на предприятиях черной металлургии".' Киев, 13-14 декабря 1988 г.
Расширенный пленум Комитета по канцерогенным веществам при МЗ СССР "Пути профилактики загрязнения окружающей среды в зоне расположения тепловых электростанций". Киев, 26-27 декабря 1989 г.
Всесоюзный симпозиум "Объем и методы генбтоксической оценки побочных эффектов биологически активных веществ". Ленинград, 22-26 мая 1989 г.
Отраслевой семинар "Защита воздушного бассейна в коксовом производстве". Заринск, Алтайского края, 18-23 июня 1990 г.
Всесоюзный пленум Комитета по канцерогенным веществам при МЗ СССР, посвященный профессиональному раку. Свердловск, 1-6 октября 1990 г.
Научно-практическая региональная конференция "Профессиональная патология в восточных регионах страны". Новокузнецк, 23-24 апреля 1991 г.
Всесоюзная конференция "Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного освоения". Новокузнецк, 19-21 сентября 1991 г.
Заседание Комиссии по канцерогенным факторам при ПС СЭН России. М., 6 декабря 1994 г.
По материалам диссертации опубликовано 28 научных работ. Положения, выносимые на защиту
-
Канцерогенный эффект продуктов коксования каменного угля и выбросов коксовых батарей превышает аналогичный эффект содержащейся в них дозы БП. В связи с этим они могут регламентироваться по ВП только с учетом дополнительной канцерогенной эффективности, . величина которой рассчитана в настоящем исследовании и количественно выражается коэффициентом ОКЭ.
-
Приоритетные ПАУ, образующиеся при коксовании, обладают характерным "коксохимическим" профилем, отличающимся высокой стабильностью отношений между концентрациями всех 15 индивидуальных соединений. Стабильность коксохимического профиля ПАУ позволяет определять расчетным путем по известному значению любого из них концентрации остальных соединений и их сумму.
-
Коксохимический профиль ПАУ сохраняет устойчивости в атмосферном воздухе. Устойчивость коксохимического профиля ПАУ может быть использована для определения корреляционным методом вклада металлургических предприятий в суммарное загрязнение ПАУ атмосферного воздуха промышленных центров.
-
Использование предложенных методических призмов позволяет получить объективную количественную оценку валового выброса БП современными коксовыми батареями.
ІЗ -
5. Высокая индивидуальность и стабильность коксохимического профиля ПАУ, сохраняющего устойчивое»», во внешней среде, позволяет предложить его в качестве индикаторного, а БП - лимитирующего показателя вредности для количественной характеристики коксохимического выброса и контроля за ним в атмосферном воздухе.
6. Скоростной пиролиз бурого угля на установке ЭТХ-175 не связан со значительным образованием и выбросом БП.
Структура диссертации Диссертация состоит из введения/ обзора литературы, описания использованных объектов и методов, изложения в шести главах результатов исследований, заключения и выводов с приложением актов внедрения. Рукопись объемом 254 страницы машинописи содержит 70 таблиц, 40 рисунков и список литературы, включающий 228 наименований.
![Разработка оптимальных методов криоконсервирования кроветворных клеток пуповинной крови человека для трансплантаций [Электронный ресурс]](/i/i/4404/192487.png "Разработка оптимальных методов криоконсервирования кроветворных клеток пуповинной крови человека для трансплантаций [Электронный ресурс] Гришина Виктория Валерьевна")