Главная » 2014»Август»20 » Скачать Научно-методические основы ускоренной оценки токсичности и опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Тепикина, бесплатно
1:43 AM
Скачать Научно-методические основы ускоренной оценки токсичности и опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Тепикина, бесплатно
Научно-методические основы ускоренной оценки токсичности и опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух
Диссертация
Автор: Тепикина, Лидия Анатольевна
Название: Научно-методические основы ускоренной оценки токсичности и опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух
Справка: Тепикина, Лидия Анатольевна. Научно-методические основы ускоренной оценки токсичности и опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух : диссертация доктора медицинских наук : 14.00.07 / Тепикина Лидия Анатольевна; [Место защиты: ГУ "Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН"] - Москва, 2007 - Количество страниц: 310 с. 10 ил. Москва, 2007 320 c. :
Объем: 320 стр.
Информация: Москва, 2007
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 - ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПРОБЛЕМА УСКОРЕНИЯ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ И ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И ИХ
ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ
ГЛАВА 2 - ПРОГРАММА, МАТЕРИАЛЫ И ОБЪЁМ
ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 3 - РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТОКСИЧНОСТИ И ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ, ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
31 - Критерии определения взаимосвязи параметров токсичности и опасности веществ
32 - Прогнозирование токсикометрических параметров резорбтивного действия веществ
33 - Прогнозирование параметров ольфакторного действия веществ, загрязняющих атмосферный воздух
34 - Прогнозирование нормативов лекарственных средств в атмосферном воздухе
ГЛАВА 4 - РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИЙ ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ, ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ, ОБЛАДАЮЩИХ РЕЗОРБТИВНЫМ И РАЗДРАЖАЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ
41 - Разработка классификации атмосферных загрязнений по степени опасности по резорбтивному действию на основе использования основных параметров токсикометрии
42 - Обоснование и разработка классификации веществ, загрязняющих атмосферный воздух, по раздражающему действию
ГЛАВА 5 - АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТОКСИЧНОСТИ И ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОБОСНОВАНИИ
НОРМАТИВОВ НОВЫХ ВЕЩЕСТВ
51 - Апробация разработанной системы прогнозирования путем обоснования ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) веществ в атмосферном воздухе
52 - Экспериментальные исследования по изучению рефлекторного и резорбтивного действия веществ в атмосферном воздухе с разработкой их гигиенических нормативов (ПДК и ОБУВ) в атмосферном воздухе
53 - Экспериментальная проверка надежности установления
ОБУВ загрязняющих веществ в атмосферном воздухе
ГЛАВА 6 - ГАРМОНИЗАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИОРИТЕТА УСТАНОВЛЕНИЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ ВЕЩЕСТВ, ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ
61- Гармонизация предельно допустимых концентраций на основе разработанных методов ускоренной оценки токсичности и опасности веществ
62 - Пересмотр ОБУВ веществ с учетом разработанных методов их прогнозирования
63 - Обоснование и разработка методологии оценки приоритетности и выбора веществ для первоочередного регламентирования в атмосферном воздухе
ГЛАВА 7 - ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Введение:
В соответствии с Законами Российской Федерации №96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» и № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» управление качеством воздуха населенных мест базируется на установлении предельно допустимых выбросов (ПДВ) и системе общегосударственного наблюдения за состоянием этого воздуха. Эффективное управление качеством атмосферного воздуха в интересах здоровья населения обусловливает необходимость постоянного совершенствования как научных критериев качества атмосферного воздуха -гигиенических нормативов, так и методологии их обоснования (Г.Г.Онищенко [104, 105, 109]; О.В.Митрохин [95]; С.М.Соколов и соавт. [144]).
Это обусловлено постоянным ростом числа ежегодно внедряемых в промышленность химических веществ и необходимостью их своевременной токсикологической оценки с установлением безвредных уровней (Ю.А.Рахманин, М.А.Пинигин [125]; А.И.Потапов, В.Н.Ракитский и соавт. [117]).
На настоящее время, по данным литературы, в мире синтезировано свыше 2 миллионов различных химических веществ, из которых 100 тысяч производится в больших количествах [187]. По данным Международного форума по химической безопасности (МФХП) в число приоритетных входят до 40 тысяч веществ, выпускаемых в мире в больших количествах (Б.А.Курляндский [79]). В США в 80-х годах производилось свыше 50000 веществ, причем по данным ЕРА ежегодный прирост новых соединений составлял около 2000 (L.B.Lave et.al. [222, 223]). Организация экономического сотрудничества и развития (OECD) оперирует 4843 веществами, объем производства каждого из которых составлял свыше 1000 тонн [232].
Российским регистром потенциально опасных химических и биологических веществ охвачено 2510 соединений, обращающихся в стране, из них 818 веществ зарегистрировано временно сроком на 3 года из-за отсутствия полной информации об их токсичности и опасности (Х.Х.Хамидулина [164]; Г.Г.Онищенко [106]).
В 80-х годах прошлого столетия в Институт поступили запросы от различных Министерств и ведомств нашей страны на разработку гигиенических нормативов 2323 химических веществ в атмосферном воздухе для расчета норм ПДВ, обоснования воздухоохранных мероприятий и оценки загрязнения атмосферного воздуха в районах размещения промышленных предприятий.
Однако возможности гигиенической науки в тот период не соответствовали запросам практики, так как в перечне ПДК в атмосферном воздухе было представлено всего 115 веществ, а ежегодно утверждалось не более 5-7 нормативов, хотя уже в 50-60-е годы прошлого столетия в СССР обоснование указанных ПДК осуществляли несколько гигиенических институтов и кафедр медицинских ВУЗов (НИИ общей и коммунальной гигиены им.А.Н.Сысина АМН, Киевский Институт коммунальной гигиены им. А.Н.Марзеева, Московский Институт гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана, кафедра коммунальной гигиены ЦОЛИУВ, Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт им. И.И.Мечникова, 1 Ленинградский медицинский институт им. И.П.Павлова, Новосибирский НИИ гигиены, Ташкентский институт гигиены и эпидемиологии и др.).
Весьма трудоемки были исследования по обоснованию максимальной разовой ПДК (ПДКм.р.) веществ с оценкой их ольфакторного действия с изучением ольфакторного действия у волонтеров, а также хронический эксперимент по изучению резорбтивного действия на лабораторных животных для установления среднесуточной ПДК (ПДКс.с.). Значительная часть времени уходила на разработку методов определения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, подготовку дозирующей аппаратуры, обеспечивающей поддержание заданных концентраций изучаемых веществ в воздухе в процессе изучения их рефлекторных эффектов у волонтеров и резорбтивных - у лабораторных животных в процессе круглосуточного ингаляционного воздействия на них.
Поэтому особую актуальность приобрела проблема ускоренной оценки токсичности и опасности и разработки безопасных уровней воздействия.
Значительный вклад в методологию ускоренного обоснования ПДКс.с. атмосферных загрязнений внес М.А.Пинигин [113-115], разработав методику постановки краткосрочного эксперимента на основе зависимости «концентрация - время», обеспечивающую не только определение пороговых и недействующих концентраций, но и класс опасности веществ, а также дифференцированных коэффициентов запаса для перехода от пороговых уровней к ПДК. Внедрение указанного метода в практику позволило при существовавшей экспериментальной базе разрабатывать в среднем 10 -15 гигиенических нормативов в год.
До проведения настоящего исследования разрабатывались лишь отдельные методы прогноза параметров токсикометрии и недействующих уровней, основанные на поисках общих зависимостей между ПДК атмосферного воздуха и ПДК воздуха рабочей зоны (М.М.Кочанов и соавт. [70]; Ю.А.Кротов [75, 76]; В.О.Ашкеназы и соавт. [7]; С.М.Новиков [97] и др.) и простыми физико-химическими свойствами - температурой кипения, температурой плавления, молекулярной массой (Н.Г.Андреещева [5]), при этом авторы ограничивались проверкой точности методов в рамках исследуемого вариационного ряда без экспериментальной проверки их надежности на примере новых веществ.
Весьма ограниченно для прогноза ОБУВ веществ в атмосферном воздухе использовалась зависимость «структура - активность», включающая сложные физико-химические (молекулярные и энергетические) константы веществ (М.Л.Красовицкая и соавт. [72]; А.В.Любимов и соавт. [96, 97]). Для установления ОБУВ лекарственных средств в атмосферном воздухе не применялись их терапевтические дозы.
В России разработан целый ряд классификаций веществ по оценке их опасности и токсичности (И.В.Саноцкий и соавт. [136, 137]; Г.Н.Красовский и соавт. [74]; К.К.Сидоров [138, 139] и др.). Однако обоснование ПДКСХ. на основе хронического эксперимента с учетом резорбтивного действия атмосферных загрязнений не обеспечивало определение их класса, который в большинстве случаев механически переносили из перечня ПДК тех же веществ в воздухе рабочей зоны, хотя критерии опасности веществ, а также их классификации в разных средах могут существенно различаться, что определило необходимость совершенствования классификации опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух.
Исключение составляли нормативы, ПДК которых были установлены по методике М.А.Пинигина [113-115] на основе зависимости «концентрация - время» с обоснованием класса опасности вещества и дифференцированных коэффициентов запаса.
Ускоренную оценку токсичности и опасности веществ мы рассматриваем как методологию сокращения времени обоснования системы регламентов атмосферных загрязнений путем: экспресс - экспериментальных методов, математико-статистических моделей, оценки взаимодействия веществ с организмом и окружающей средой, разработку новых критериев этого взаимодействия, учета токсичности аналогов и создание классификаций.
По мере накопления опыта разработки ОБУВ и ускоренного обоснования ПДК веществ, загрязняющих атмосферный воздух, появились предложения по разработке критериев выбора веществ для гигиенического нормирования (И.В.Саноцкий и соавт. [135]; Л.А.Тепикина [153]) и гармонизации установленных ПДК с зарубежными стандартами качества атмосферного воздуха (Г.Г.Онищенко [107-108, 110]; Б.А.Курляндский [80, 81];
Ю.А.Рахманин и соавт. [123-125]; Г.Н.Красовский, Н.А.Егорова [73]; Н.А.Егорова [53]; Б. КомвК). [221]), что обусловило необходимость обобщения результатов этих предложений и рассмотрения их в качестве методов или условий ускоренного гигиенического нормирования веществ, загрязняющих атмосферный воздух.
В связи с изложенным было целесообразным разработать теоретические, методические и организационные аспекты ускоренной оценки веществ, загрязняющих атмосферный воздух.
Это было обусловлено, как насущной необходимостью в максимально короткие сроки обеспечить промышленность страны гигиеническими нормативами для разработки воздухоохранных мероприятий, так и обеспечить дальнейшее развитие методологии гигиенического нормирования атмосферных загрязнений.
Целью настоящей работы являлось научное обоснование принципов, критериев и методов ускоренной оценки токсичности и опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Разработать систему методов прогнозирования токсичности и опасности веществ в атмосферном воздухе на основе математических и экспресс-экспериментальных моделей взаимосвязи ПДК с токсикометрическими параметрами их рефлекторного и резорбтивного действия, молекулярными физико-химическими и энергетическими константами, ПДК в других объектах окружающей среды и зарубежными стандартами качества атмосферного воздуха.
2. Обосновать классификации опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух и обладающих раздражающим и резорбтивным действием.
3. Апробировать разработанную методологию ускоренной оценки токсичности и опасности на примере новых веществ, внедряемых в производство.
4. Обосновать и осуществить гармонизацию ранее утвержденных величин ПДК и ОБУВ веществ с учетом зарубежных регламентов, соотношения порогов ольфакторного и резорбтивного действия, распределения и соотношения концентраций разных периодов осреднения в воздухе, разработку критериев выбора веществ для их нормирования, как разных способов и условий сокращения времени оценки их токсичности и опасности.
Научная новина работы состоит в следующем:
• определены общие и частные научно-методические приемы сокращения времени оценки токсичности и опасности веществ как системы методов ускоренного гигиенического регламентирования допустимого содержания их в атмосферном воздухе;
• разработана система математических моделей прогноза токсичности и опасности, включая значения ПДК или ОБУВ веществ, загрязняющих атмосферный воздух, с учетом их токсикометрических параметров, показателей раздражающего и ольфакторного действия, молекулярных физико-химических и энергетических констант, а также ПДК, в том числе зарубежных стандартов, в других объектах окружающей среды;
• разработан экспериментально-расчетный способ прогноза ОБУВ атмосферных загрязнений, обладающих запахом, на основе определения их порога запаха в водном растворе и высокой корреляционно-регрессионной связи между порогами запаха веществ в воде и в воздухе;
• разработаны классификации опасности веществ, загрязняющих атмосферный воздух: а) по интегральному показателю опасности (В), б) по параметрам раздражающего действия веществ;
• уточнены значения максимальных разовых и среднесуточных ПДК 82-х веществ на основе соотношения показателей рефлекторного и резорбтивного действий, а также распределения концентраций разных периодов осреднения в атмосферном воздухе; и 8-ми веществ - с учетом результатов экспериментальных исследований, значений референтных концентраций, зарубежных стандартов и рекомендаций международных организаций;
• установлены параметры острой токсичности 52-х, показатели рефлекторного действия 33-х и резорбтивного действия 16-ти новых веществ с обоснованием их гигиенических нормативов в атмосферном воздухе;
• предложены критерии и алгоритм выбора веществ для определения целесообразности и приоритетности гигиенического регламентирования содержания в атмосферном воздухе с учетом их физико-химических свойств, токсичности и опасности, мощности предприятия, объема выбросов и значения концентраций, возникающих на границе его санитарно-защитной зоны (СЗЗ).
Теоретическая значимость работы. Полученные результаты явились основой дальнейшего развития методологии оценки токсичности и опасности веществ в целях их гигиенического нормирования в атмосферном воздухе.
Практическая значимость и внедрение результатов.
Разработанная методология ускоренной оценки токсичности и опасности использована и продолжает применяться в целях гигиенического нормирования загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, способствуя своевременному обеспечению потребности практики в управлении качеством атмосферного воздуха населенных мест Российской Федерации (к настоящему времени утверждены ПДК для 670 и ОБУВ для 1574 веществ).
Результаты исследований использованы при подготовке 15-ти методических и нормативных документов, в том числе: Методические указания по установлению ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (1982, МЗ СССР, №2630-82), Методические рекомендации по изучению аллергенного действия при обосновании предельно допустимых концентраций кормового белка в атмосферном воздухе (1983, МЗ СССР, №2659-83), Методические указания по установлению ориентировочных безопасных уровней воздействия вредных веществ в воздухе рабочей зоны
М., МЗ СССР, 1985, №4000-85), Временные методические указания по обоснованию ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (1989, МЗ СССР, №468-88), Руководство по контролю загрязнения атмосферы (1991, Гидрометеоиздат, РД 52,04.186-89) Требования к постановке экспериментальных исследований по обоснованию предельно допустимых концентраций промышленных химических аллергенов в воздухе рабочей зоны и атмосферы (М., МЗ РФ, 1996, МУ 1.1.578-96), , Гигиенические критерии для обоснования необходимости разработки ПДК и ОБУВ (ОДУ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных мест, воде водных объектов (1998, МЗ РФ, ГН 1.1.701-98.), Гигиеническое нормирование лекарственных средств в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных мест и воде водных объектов (1999, МЗ РФ, МУ 1.1.726-98).
Разработанные методические приемы использованы при установлении 47 ПДК и более 200 ОБУВ новых веществ в атмосферном воздухе, 5 ПДК в воздухе рабочей зоны, которые вошли в нормативные документы «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» (ГН 2.1.6.1338-03; ГН 2.1.6.1765 -03; ГН 2.1.6.1983-05; ГН 2.1.6. 1985 - 06) и «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» (ГН 2.1.6.1339-032; ГН 2.1.6. 1984 - 05; ГН 2.1.6. 1986 - 3).
• Гармонизированы 90 ПДК веществ в атмосферном воздухе (ГН 2.1.6.1338-03; ГН 2.1.6.1983-05).
Результаты исследований отмечены 2 серебряными и 1 бронзовой медалями ВДНХ СССР.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждены на 35 международных, республиканских и региональных конференциях, съездах, конгрессах и совещаниях, в том числе на: I съезде токсикологов СССР (Ростов-на-Дону, 1986), I и II съездах токсикологов России (Москва, 1998, 2003), Сессии отделения профилактической медицины РАМН (Москва,
2002), Пленумах межведомственного научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Минздравсоцразвития РФ и РАМН (Москва, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006), всероссийских конференциях «Теоретические основы и практические решения проблем санитарной охраны атмосферного воздуха» (Москва, 2003), «Современные проблемы профилактической медицины, среды обитания и здоровья населения промышленных регионов России» (Екатеринбург, 2004), «Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья человека» (Санкт-Петербург, 2007), международных конференциях «Человек, город и окружающая среда» (Москва, 1998), «Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты» (Пенза, 1999), «Экономические проблемы производства и потребления экологически чистой продукции» (г.Сумы, 2001), «Проблемы измерения запаха» (Cologne, ФРГ, 2004), «Актуальные источники энергии для транспорта и энергетики больших городов (Москва, 2005), 4-м Международном конгрессе по управлению отходами «ВейсТэк-2005» (Москва,2005).
Работа выполнялась в лаборатории гигиены атмосферного воздуха в рамках плановых тем ГУ НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н.Сысина РАМН: «Соотношение параметров токсичности при ингаляционном и пероральном поступлении в организм» (№ государственной регистрации (г/р) 76055295); «Оценка критериев опасности при гигиенической регламентации веществ с учетом ингаляционного и орального поступления в организм» (№ г/р 79050309); «Усовершенствовать методы экспериментально-расчетного прогнозирования регламентов вредных веществ в атмосферном воздухе» (№ г/р 018225065828); «Усовершенствовать методы установления дифференцированных по времени ПДК атмосферных загрязнений на примере выбросов теплоэлектростанций» (№ г/р 01.82.4065829); «Дать новое научное обоснование содержания и формы нормативного документа «Санитарно-гигиенические нормативы загрязняющих веществ в атмосферном воздухе» (№ г/р 01.86.0014386); «Разработать новые подходы к установлению ориентировочных безопасных уровней (ОБУВ) химических загрязнителей атмосферного воздуха» (№ г/р 01.86.0014385); «Разработка и усовершенствование методов ускоренного регламентирования атмосферных загрязнений» (№ г/р 01.91.0013583); «Оценка риска неспецифических и специфических эффектов при воздействии атмосферных загрязнений по экспериментальным и эпидемиологическим данным» (№ г/р 01.9.400017939); «Разработать методологию комплексной оценки химического загрязнения окружающей среды при изучении риска его влияния на здоровье населения» (№ г/р 01.200000685); «Обоснование и разработка критериев установления санитарно-защитных зон промышленных предприятий» (№ г/р 01.9.70002126)
Публикация результатов работы. Основные положения диссертации опубликованы в 63 научных работах, из них 28 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в том числе 14 - в журналах «Гигиена и санитария» и 12 - в «Токсикологическом вестнике», 1 - в коллективном «Руководстве по контролю загрязнения атмосферы», 5 - в справочниках «Перечень и коды веществ загрязняющих атмосферный воздух» и «Безопасные уровни содержания вредных веществ в окружающей среде», 4 -в зарубежных изданиях.
Личный вклад автора. При планировании, организации и проведении исследований по всем разделам и этапам работы доля участия автора составила 80%. Анализ полученных материалов и обобщение результатов исследований полностью проведены автором.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы, приложений. Текст изложен на 321 странице машинописи, иллюстрирован 43 таблицами, 17 рисунками. Указатель литературы содержит 275 источников, из них 101 иностранных авторов.