Введение к работе
Актуальность темы.
Весьма важное практическое значение имеет широко распространенная в настоящее время группа полимерных строительных материалов (ПСМ), применяемых для внутренней отделки помещений в жилищном и гражданском строительстве и поэтому оказывающих серьезное влияние на среду обитания человека.
Однако расширение объемов массового производства и применения ПСМ и изделий для внутренней отделки помещений в СССР и в России, начавшееся с середины пятидесятых годов, привело к возникновению ряда научных и практических проблем, связанных с выделением из этих материалов А воздух обитаемых помещений летучих органических веществ, многие из которых способны оказывать отрицательное влияние на здоровье людей, пребывающих длительное время в помещениях, отделанных полимерными материалами.
Введение в 1964 г. единой системы санитарно-гигиенического контроля за применением ПСМ вызвало необходимость проведения большого количества испытаний, а интересы промышленности потребовали установить причины и источники вредности ПСМ и осуществить меры по их устранению. В то же время объем и достоверность данных по составу вредных летучих веществ, выделяющихся из ПСМ в воздух обитаемых помещений, были очень ограничены "и в большинстве своем недостоверны.
Анализ этой ситуации позволил заключить, что основной проблемой к моменту начала настоящей работы является неадекватность существовавших в то время методов анализа летучих выделений из ПСМ, не обеспечивающих получение объективных данных об их качественном и количественном составе и об их изменениях во времени, т.е. санитарно-химическая характеристика ПСМ..
Для объективного контроля санитарно-химических характеристик ПСМ наиболее эффективными методами, позволяющими решить поставленную задачу, являются газовая хроматография и хромато-масс-спектрометрия.
Цели и задачи работы.
- Разработать основанные на методах и технике газовой
хроматографии новые методические принципы и конкретные методики
качественного н количественного анализа смесей летучих веществ,
выделяющихся в воздух из ПСМ;
- Разработать, теоретически обосновать и практически осуществить
принципы и методы концентрирования из воздуха летучих органических
веществ, выделяющихся из ПСМ, перед их газохроматографическим
анализом;
Разработать основанные на газовой хроматографии экспериментальные и расчетные методы прогнозирования санитарно-химических характеристик ПСМ во времени и при любых изменениях условий эксплуатации.
На основе разработанных газохроматографических методов анализа выявить причины и источники выделений вредных летучих веществ из ПСМ и разработать действенные рациональные методы улучшения санитарно-химических характеристик полимерных строительных материалов.
Разработать, исследовать эффективность и внедрить в промышленное производство конкретные композиции, материалы и технологические приемы для улучшения санитарно-химических характеристик ПСМ, представляющих реальную опасность для здоровья людей при длительном контакте.
- В рамках настоящей работы указанные научно-технические задачи
решались, в первую очередь, за счет развития методов, методологии и
техники газовой хроматографии для объективной санитарно-химической
оценки ПСМ на основе пластифицированного поливинилхлорида,
синтетических каучуков, полистирола и сополимеров стирола, карбамидо-
формальдегидных смол и ряда других полимеров.
Научная новизна работы.
Впервые разработан комплекс унифицированных газохроматографических методов качественного и количественного анализа сложных смесей органических соединений, выделяющихся в воздух обитаемых помещений из ПСМ на уровне малых концентраций (менее 1 мг/м3).
- Впервые теоретически обоснованы и проверены
экспериментально принципы и методы концентрирования летучих
органических веществ, выделяющихся из ПСМ в форме
многокомпонентных смесей при одновременном осуществлении как
равновесного концентрирования, так и полного улавливания компонентов;
- Впервые в практике санитарно-химических исследований ПСМ
методами газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии
проведена идентификация и количественная оценка большого ряда
летучих компонентов. Методами газовой хроматографии выявлен
механизм образования этих компонентов и включения их в массу ПСМ.
- Обоснован теоретически и разработан экспериментально,
основанный на газовой хроматографии метод прогнозирования
санитарно-химических характеристик ПСМ и выведены уравнения,
описывающие зависимость параметров токсичности ПСМ как от их
характеристик, так и от времени и от условий эксплуатации;
- Разработаны газохроматографические методы определения
параметров, необходимых для прогнозирования санитарно-химических
характеристик ПСМ.
Практическая значимость работы.
На основе полученных в диссертации теоретических и экспериментальных результатов разработаны, утверждены и внедрены в практику работы ряда организаций основанные на газовой хроматографии унифицированные газо-хроматографические методики оценки санитарно-химических характеристик основных типов ПСМ, что позволило существенно повысить точность и объективность оценки и во много раз сократить общее время аналитического определения вредных летучих компонентов.
Впервые в практике санитарно-химической оценки ПСМ разработаны, созданы и внедрены в практику устройства для отбора проб и концентрирования парогазовых смесей, выделяющихся при производстве и эксплуатации ПСМ, обеспечивающие высокую точность отбора и фиксацию объема прокачанного воздуха.
Разработан и утвержден основанный на газовой хроматографии ГОСТ 26150-84 "Материалы и изделия строительные полимерные на основе поливинилхлорида. Метод санитарно-химической оценки".
Разработана, утверждена и внедрена в практику работы ряда организаций унифицированная методика прогнозирования санитарно-химических характеристик ПСМ, полностью основанная на методах и технике газовой хроматографии.
Разработаны технологические приемы и методы улучшения санитарно-химических характеристик ПСМ, основанные на результатах газохроматографического анализа.
Внедрение.
Объектами внедрения явились два типа разработок, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы: газохроматографические унифицированные методики исследования санитарно-химических характеристик основных типов ПСМ и полимерные композиции и материалы с улучшенными санитарно-химическими характеристиками. Газохроматографические методики и техника санитарно-химических исследований были внедрены в практику работ следующих организаций и предприятий: ВНИИСтройполимер, НИИ общей и коммунальной гигиены им.Ф.Ф.Эрисмана, Хпюпинского завода "Стройполимер", Всесоюзного НИИ гигиены и токсикологии пестицидов, полимерных и пластических масс ГУЛ НИИ "Научстандартдом-Гипролеспром", в ряде других организаций. Основной результат от внедренных методик и устройств -существенное увеличение доли объективных и точных данных по санитарно-химическим характеристикам ПСМ и повышение эффективности охраны здоровья людей.
Промышленные и Опытно-промышленные партии ПСМ с улучшенными санитарно-химическими характеристиками выпускались и выпускаются в настоящее время на многих предприятиях России и СНГ.
Основной эффект от внедрения детоксицированных композиций и материалов, созданных в рамках настоящей диссертационной работы -социальный - охрана здоровья работников и населения, охрана окружающей среды.
Основные результаты и положения, выносимые на защиту.
-
Комплекс газохроматографических методов качественного и количественного анализа летучих органических и неорганических веществ, выделяющихся в воздух из ПСМ.
-
Теоретическое обоснование и экспериментальные принципы и методы концентрирования следов органических веществ, выделяющихся из ПСМ в форме многокомпонентных смесей низкой концентрации при одновременном осуществлении процессов как равновесного концентрирования, так и полного улавливания компонентов.
-
Теоретическое обоснование и экспериментальная разработка основанного на газовой хроматографии метода прогнозирования санитарно-химических характеристик ПСМ.
-
Результаты оценки санитарно-химических характеристик ряда ПСМ по составу и количеству выделяемых органических веществ.
-
Комплекс газохроматографических и численных методов расчета и экспериментального определения параметров, необходимых для прогнозирования санитарно-химических характеристик ПСМ.
-
Комплекс технологических приемов и методов использования результатов газохроматографического анализа для снижения или полного устранения токсичности ПСМ.
Вклад автора в разработку проблемы.
Все идеи по решению проблемы выдвинуты и реализованы лично автором или под его непосредственным руководством. Отдельные этапы работы выполнялись при участии аспирантов Филиппова А.П., Руденко Г.И., Луцкой Л.А., Деревянко В.В., Васильевой Т.С. и сотрудников Ефремовой В.А., Хабарова В.В., Романовского СЮ. и др., которым автор выражает искреннюю признательность за сотрудничество.
Апробация работы и публикации.
Общий список научных публикаций Мальцева В.В. насчитывает 110 наименований. Основное содержание диссертации опубликовано в 100 печатных работах, включая 32 авторских свидетельства СССР и 3 патента Российской Федерации.
Диссертационная работа Мальцева В.В. была доложена на заседании секции Межотраслевых эколого-экономических системных исследований РАЕН (1997 г.), на семинаре «Экология Москвы» (1997 г.), на Научно-техническом совете ГУП НИИ «Научстандартдом-Гипролеспром» (1998 г.), где получила положительный отзыв.
Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, восьми глав, поделенных на разделы и параграфы, выводы и списка цитируемой литературы (312 наименований). Работа содержит 296 основного текста, включая 38 таблиц, 60 рисунков и 37 хроматограмм.