Руководство к лабораторным занятиям по гигиене и основам экологии человека рекомендовано
 Скачать 1.78 Mb.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Показатель | Единица измерения | Вид колодца | |
| шахтный | трубчатый | ||
| Запах | Баллы | Нет | Нет |
| Привкус | Баллы | Нет | Нет |
| Цветность | Град | Более 30 | Более 30 |
| Мутность | мг/л | 1,3 | 0,5 |
| Окисляемость (перманганатная) | мг О2 /л | 5,2 | 2,8 |
| Жесткость | мг-экв./л | 6,2 | 8,2 |
| Сухой остаток | мг/л | 480 | 62 |
| Сульфаты | мг/л | 210 | 280 |
| Хлориды | мг/л | 198 | 115 |
| Железо | мг/л | 0,4 | 1,2 |
| Фториды | мг/л | 1,2 | 2,0 |
| Аммиак | мг/л | 0,02 | Нет |
| Нитраты (N03) | мг/л | 48 | 28 |
| Микробное число | Число колоний | 360 | 86 |
| БГКП | Число в 1000 мл | 18 | 6 |
Задание. Дайте гигиеническое заключение по приведенной ситуации.
Ответьте на вопросы и выполните задания.
Какими правилами необходимо руководствоваться при выборе источника водоснабжения в сельской местности?
По каким группам показателей следует оценивать воду хозяйственно-питьевого водоснабжения?
Какие виды водоснабжения называют централизованными и какие — местными (децентрализованными)?
В чем различия подходов к оценке качества воды централизованного и местного водоснабжения?
Назовите причины возникновения биохимических эндемических провинций. Как проводится профилактика эндемических заболеваний?
О чем свидетельствует присутствие в воде аммиака, нитритов и нитратов?
По какому принципу нормируют содержание железа в воде?
Какие инфекционные заболевания могут передаваться водным путем?
Какие методы обеззараживания воды могут быть применены в ситуации, приведенной в задаче?
Вариант ответа
Водоснабжение данного населенного пункта следует оценить как неудовлетворительное. Анализ воды из шахтного колодца показывает, что вода в нем не отвечает требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, прежде всего по эпидемическим показателям: коли-индекс и микробное число превышают допустимый норматив. Очевидно, имеет место постоянное загрязнение воды продуктами жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и стоками выгребных ям, о чем свидетельствует повышенное содержание в воде аммиака и нитратов. Скорее всего колодец подпитывается грунтовыми водами. Вода нуждается в обеззараживании. Трубчатый колодец по эпидемическим показателям отвечает требованиям СанПиН, однако содержит повышенное количество фтора (2 мг/л). Постоянное употребление такой воды может привести к эндемическому флюорозу. Воду следует дефторировать, что нереально для сельского населенного пункта.
При выборе источника водоснабжения для сельской местности предпочтение отдается подземным водоисточникам, причем наиболее надежными являются межпластовые воды, защищенные от фильтрации поверхностных стоков.
Воду хозяйственно-питьевого водоснабжения (централизованного и местного) следует оценивать по трем группам показателей:
а) эпидемической безопасности;
б) химической безопасности — отсутствие в воде токсичныххимических веществ, способных при длительном употреблениипривести к хроническим заболеваниям;
в) органолептическим.
Централизованное водоснабжение имеет широко разветвленную водопроводную сеть, использующую воду как подземных, так и поверхностных источников после улучшения ее качества. При местном (нецентрализованном) водоснабжении в качестве источников используют, как правило, подземные воды, строя специальные водозаборные сооружения (шахтные и трубчатые колодцы, каптажи родников). Разновидностью такого водоснабжения можно считать так называемые технические водопроводы, подающие воду из открытых и подземных водоисточников без улучшения ее качества. В этих случаях следует, как минимум, кипятить воду перед употреблением для питья.
Для нецентрализованного водоснабжения, как правило, используют подземные (более чистые) воды. Гигиеническая оценка такой воды осуществляется по более ограниченному числу показателей, а сами показатели (количество сульфатов, хлоридов, железа, мутность, цветность и др.) несколько менее жесткие.
При длительном использовании для питьевых целей воды с избыточным (фтор, стронций, молибден, нитраты) или недостаточным (йод, фтор) содержанием микроэлементов и их соединений могут развиться хронические заболевания, которые носят региональный (эндемический) характер. Например, при избытке фтора и фторидов (более 1,5 мг/л) может развиться флюороз (поражение эмали зубов и их безболезненное разрушение), а при недостатке фтора и фторидов (менее 0,7 мг/л) — кариес зубов.
Наличие в воде аммиака, нитритов и нитратов свидетельствует, как правило, о постоянном фекальном загрязнении (косвенный показатель). При этом коли-индекс, микробное число и окисляемость будут выше нормативных показателей. Если микробиологические показатели и окисляемость соответствуют нормативам, присутствие в воде аммиака, нитритов и нитратов указывает либо на чрезмерное использование в данной местности для удобрения полей азотсодержащих минеральных удобрений, либо на то, что вода поступает из глубоких подземных горизонтов, где под влиянием высокого уровня давления происходят процессы денитрификации (превращение неорганических соединений азота в органические).
Железо в воде нормируется по органолептическому принципу, его избыток влияет на цветность воды. Для питьевых целей может использоваться вода с превышением нормируемого показателя в 2—3 раза, что не влияет на здоровье населения. Вместе с тем такая вода ограничена для использования в хозяйственныхцелях — белье после стирки в такой воде будет приобретать желтовато-коричневатый оттенок, увеличивается количество накипи в котлах и т.д.
Водный путь передачи характерен для многих кишечных инфекционных заболеваний — холеры, брюшного тифа, паратифов, микробной дизентерии; вирусных инфекций — гепатита А, полиомиелита, аденовирусных инфекций, а также амебной дизентерии и некоторых гельминтозов.
Для обеззараживания воды местных источников водоснабжения, не отвечающих требованиям СанПиН 2.1.4.1071-01 по микробиологическим показателям, целесообразно применять метод кипячения. Можно также использовать метод гиперхлорирования с применением хлорной извести. Однако такая вода требует последующего дехлорирования — удаления избыточного количества остаточного хлора, что существенно усложняет метод.
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 1.4
МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Цель занятия. Студентов знакомят с основными методами улучшения качества питьевой воды.
Практические навыки. Студентов учат методике обеззараживания воды в полевых условиях методом хлорирования.
Нормативные документы. Отсутствуют.
Задания. В процессе изучения темы студенты должны:
приготовить 1 % раствор хлорной извести и определить в ней содержание активного хлора;
установить нормальную дозу хлора для обеззараживания питьевой воды путем пробного хлорирования;
провести гиперхлорирование с расчетом дозы тиосульфата натрия для дехлорирования воды;
определить остаточный хлор в водопроводной воде.
Методические указания к заданиям
Методы обработки воды, с помощью которых достигается доведение ее качества до требований СанПиН 2.1.4.1074-01, зависят от качества исходной воды водоисточников и подразделяются на основные и специальные.
Основными способами являются:
осветление;
обесцвечивание;
обеззараживание.
Осветление и обесцвечивание — это устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гумусовых веществ). Путем обеззараживания устраняют содержащиеся в воде водоисточника инфекционные агенты: бактерии, вирусы и др.
В тех случаях, когда недостаточно применять только основные способы, используют специальные методы очистки (обезжелезивание, обесфторивание, обессоливание и др.), а также введение некоторых необходимых для организма человека веществ: фторирование, минерализацию обессоленных и маломинерализованных вод.
Для удаления химических веществ наиболее эффективным является метод сорбционной очистки на активных углях. Она также значительно улучшает органолептические свойства воды.
Методы обеззараживания воды подразделяют:
1)на химические (реагентные):
хлорирование;
озонирование;
использование олигодинамического действия серебра;
2) физические (безреагентные):
кипячение;
ультрафиолетовое облучение;
облучение -лучами и др.
В настоящее время основным методом, используемым для обеззараживания воды на водопроводных станциях, в силу технико-экономических причин является метод хлорирования, однако все большее распространение получает метод озонирования. Его применение, в том числе в комбинации с хлорированием, улучшает качество получаемой воды.
Наиболее часто для хлорирования воды на водопроводах используют газообразный хлор, однако применяют и другие хлорсодержащие реагенты. По возрастанию окислительно-восстановительного потенциала они располагаются в следующем порядке: хлорамины (RNHC12 и RNH2C1), гипохлориты кальция и натрия ([Са(ОСl)2] и NaOCl), хлорная известь (3СаОС1 СаО 5Н2O), газообразный хлор, двуокись хлора С1O2.
Бактерицидный эффект хлорирования объясняется в основном воздействием на протоплазму бактерий недиссоциированной молекулы хлорноватистой кислоты, которая образуется при введении хлора в воду:
С12 + Н2O НОС1 + НС1
Бактерицидным свойством обладают также гипохлорит-ион и хлор-ион, которые образуются при диссоциации хлорноватистой кислоты:
НОС1 ОС1- + Н+
ocl-cl- + о
Степень диссоциации НОС1 возрастает при повышении активной реакции воды. Таким образом, с повышением рН бактерицидный эффект хлорирования снижается.
Действующим началом при хлорировании хлорамином и гипохлоритами является гипохлорит-ион, а двуокисью хлора НСlO2 — хлористая кислота, которая имеет наиболее высокий окислительно-восстановительный потенциал, поэтому при ее использовании достигаются наиболее полные и глубокие окисление и обеззараживание.
При введении хлорсодержащего реагента в воду его основное количество (более 95 %) расходуется на окисление органических и легкоокисляющихся неорганических (солей двухвалентного железа и марганца) веществ, содержащихся в воде. На соединение с протоплазмой бактериальных клеток расходуется всего 2—3 % общего количества хлора.
Количество хлора, которое при хлорировании 1 л воды расходуется на окисление органических, легкоокисляющихся неорганических веществ и обеззараживание бактерий в течение 30 мин, называется хлорпоглощаемостью воды. Хлорпоглощаемость определяется экспериментально путем проведения пробного хлорирования.
По окончании процесса связывания хлора содержащимися в воде веществами и бактериями в воде начинает появляться остаточный активный хлор. Его появление, определяемое титромет-рически, является свидетельством завершения процесса хлорирования.
В СанПиНе 2.1.4.1074-01 указывается на необходимость обязательного присутствия в воде, подаваемой в водопроводную сеть, остаточного активного хлора в концентрациях 0,3 — 0,5 мг/л, что является гарантией эффективности обеззараживания. Кроме того, наличие активного остаточного хлора необходимо для предотвращения вторичного загрязнения воды в разводящей сети. Таким образом, это является косвенным показателем эпидемической безопасности воды.
Общее количество хлора, необходимое для удовлетворения хлорпоглощаемости воды и обеспечения необходимого количества (0,3—0,5 мг/л свободного активного хлора при нормальном хлорировании и 0,8—1,2 мг/л связанного активного хлора при хлорировании с аммонизацией) остаточного хлора, называется хлорпотребностью воды.
Процесс обеззараживания обычно является последней ступенью схем обработки воды на водопроводных станциях, однако в ряде случаев при значительном загрязнении исходных вод применяется двойное хлорирование: до и после осветления и обесцвечивания. Также для снижения дозы хлора при заключительномхлорировании весьма перспективно комбинирование хлорирования с озонированием.
Используют несколько способов хлорирования воды.
1.Хлорирование нормальными дозами. Доза хлора устанавливаетсяэкспериментально по сумме величин хлорпоглощаемости и санитарной нормы остаточного хлора (хлорпотребности воды) путемпроведения пробного хлорирования.
Хлорирование нормальными дозами является наиболее часто применяемым методом на водопроводных станциях. Минимальное время контакта воды с хлором при хлорировании нормальными дозами составляет летом не менее 30 мин, зимой —1ч.
2.Хлорирование с преаммонизацией. При этом способе в воду помимо хлора вводится также аммиак, в результате чего образуютсяхлорамины. Этот метод употребляется для улучшения процессахлорирования:
при необходимости транспортировки воды по трубопроводам на большие расстояния, так как остаточный связанный (хлораминный) хлор обеспечивает более длительный бактерицидный эффект, чем свободный;
содержании в исходной воде фенолов, которые при взаимодействии с свободным хлором образуют хлорфенольные соединения, придающие воде резкий аптечный запах. Хлорирование с преаммонизацией приводит к образованию хлораминов, которые из-за более низкого окислительно-восстановительного потенциала в реакцию с фенолами не вступают, поэтому посторонние запахи и не возникают.
Однако в силу более слабого действия хлораминного хлора его остаточное количество в воде должно быть выше, чем свободного, и составлять не менее 0,8—1,2 мг/л.
3.Гиперхлорирование воды (хлорирование избыточными дозами,заведомо превышающими хлорпотребность воды). Гиперхлориротвание является способом, используемым в неблагоприятной эпидемиологической обстановке, при отсутствии или неэффективной работе водоочистных сооружений, в полевых условиях, приотсутствии возможности проведения пробного хлорирования дляопределения хлорпотребности. Введение избыточных доз хлорасоздает возможность надежного обеззараживания мутных, цветных, сильнозагрязненных и зараженных вод и сокращает времяобеззараживания до 10—15 мин.
При этом упрощается техника хлорирования, так как вместо проведения пробного хлорирования доза хлора определяется ориентировочно в зависимости от вида водоисточника, качества воды (мутности, цветности), степени ее загрязнения и опасности в эпидемическом отношении.
При гиперхлорировании воды обычно используют следующие дозы хлора:
для воды хорошо оборудованных срубовых колодцев при хороших органолептических свойствах воды — 10 мг/л активного хлора;
при пониженной прозрачности колодезной воды, а также для воды рек или озер (прозрачной и бесцветной) — 15—20 мг/л;
при сильном загрязнении воды любого водоисточника, а также при использовании воды из источников непитьевого назначения (вода искусственных прудов и запруд) — 25 — 30 мг/л;
в случае опасности применения бактериологического оружия — до 100 мг/л.
По истечении необходимого времени контакта избыточное количество остаточного хлора удаляют путем дехлорирования воды тиосульфатом натрия или ее фильтрацией через активированный уголь (с помощью табельных или импровизированных фильтров).
Приготовление 1 % раствора хлорной извести и определение содержания активного хлора. При проведении хлорирования в качестве источника активного хлора часто используют 1 % раствор хлорной извести. Она является нестойким соединением, быстро теряющим хлор, поэтому необходимо предварительно определить содержание в ней активного хлора.
Для приготовления 1 % раствора хлорной извести берут навеску в 1 г хлорной извести, размельчают ее в фарфоровой ступке с помощью пестика и добавляют дистиллированную воду до образования кашицы. Затем кашицу разводят дистиллированной водой и переливают содержимое чашки в мерный цилиндр, доводя количество раствора до метки «100». Тщательно перемешивают и оставляют раствор на 10 мин для осветления.
В полевых условиях активный хлор в хлорной извести определяют капельным способом. В стакан (или колбу) наливают 100 мл дистиллированной воды, добавляют 0,4 мл свежеприготовленного 1 % раствора хлорной извести, 1 мл разбавленной хлористоводородной кислоты (1:5), 1 мл 5 % раствора йодида калия и 1 мл 1 % свежеприготовленного раствора крахмала. Перемешивают и титруют по каплям специально подобранной пипеткой (1 мл которой соответствует 25 каплям) 0,7 % раствором тиосульфата натрия до обесцвечивания. Содержание активного хлора в хлорной извести в процентах равно количеству капель тиосульфата натрия, израсходованного на титрование (1 капля 0,7 % тиосульфата натрия связывает 0,04 мг хлора, что составляет сотую часть взятого для определения количества хлорной извести — 4 мг, т.е. 1 %).
Хлорирование нормальными дозами. Как указывалось, для определения необходимой дозы хлора при хлорировании нормальными дозами устраивают пробное хлорирование воды. Упрощенно пробное хлорирование проводят в трех стаканах, в каждый из которых наливают по 200 мл исследуемой воды, вкладывают стеклянные палочки и с помощью выверенной пипетки (25 капельравны 1 мл) добавляют 1 % раствор хлорной извести: в первый — одну каплю, во второй — две капли, в третий — три капли. Воду в стаканах хорошо перемешивают и через 30 мин определяют наличие в ней остаточного хлора. Для этого в каждый стакан прибавляют 2 мл 5 % раствора йодида калия, 2 мл хлористоводородной кислоты (1:5), 1 мл 1 % раствора крахмала и тщательно перемешивают. При наличии остаточного хлора вода окрашивается в синий цвет, тем более интенсивный, чем больше в ней содержится остаточного хлора. Воду в стаканах, где появилось синее окрашивание, титруют по каплям 0,7 % раствором тиосульфата натрия до обесцвечивания, перемешивая ее после добавления каждой капли.
Для расчета дозы выбирают тот стакан, где произошло обесцвечивание от двух капель тиосульфата натрия, так как содержание остаточного хлора в этом стакане составляет 0,4 мг/л (одна капля 0,7 % раствора тиосульфата натрия связывает 0,04 мг хлора, что соответствует при пересчете на 1 л 0,04-5 = 0,2 мг/л). Если обесцвечивание произошло от одной капли, содержание остаточного хлора недостаточно (0,2 мг/л). При обесцвечивании от трех капель содержание остаточного хлора избыточно (0,6 мг/л).
Пример. Для расчета дозы выбран второй стакан, где при определении остаточного хлора на титрование пошло две капли 0,7 % раствора тиосульфата натрия. В этот стакан на 200 мл воды было прибавлено две капли 1 % раствора хлорной извести. Следовательно, на 1 л воды потребуется 2 • 5 = 10 капель или 0,4 мл 1% раствора хлорной извести, так как в 1 мл содержится 25 капель.
Количество сухой хлорной извести, содержащейся в 0,4 мл 1 % раствора, в 100 раз меньше (так как раствор однопроцентный) и составляет 0,4/100 = 0,004, или 4 мг сухой хлорной извести, т.е. доза хлора равна 4 мг/л хлорной извести.
Определение остаточного хлора в водопроводной воде. В коническую колбу емкостью 500 мл наливают 250 мл водопроводной воды (до отбора пробы воду из крана необходимо спустить), 10 мл буферного раствора с рН 4,6 и 5 мл 10 % раствора йодида калия. Затем титруют выделившийся йод 0,005 н. раствором тиосульфата натрия до бледно-желтой окраски, приливают 1 мл 1 % раствора крахмала и титруют раствор до исчезновения синей окраскидля приготовления буферного раствора с рН 4,6 смешивают 102 мл IMраствора уксусной кислоты (60 г 100 % кислоты в 1 л воды) и 98 мл 1 М раствора ацетата натрия (136,1 г кристаллической соли в 1 л воды) и доводят объем до 1 л прокипяченной дистиллированной водой).
Содержание остаточного хлора в воде, х, мг/л, вычисляют по формуле
где п — количество 0,005 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, мл; Кn — поправочный коэффициент раствора тиосульфата; 0,177 — количество активного хлора, соответствующее 1 мл 0,005 н. раствора тиосульфата натрия, мг; V— объем воды, взятой для анализа, мл.
В зависимости от результатов пробного хлорирования рассчитывают количество хлорной извести, необходимое для хлорирования 1 л воды.
*
Ситуационная задача 1.4
Условие. Работники животноводческой фермы используют для питья воду из шахтного колодца, расположенного непосредственно на ферме. Колодец имеет крышку. Воду поднимают электронасосом. Рядом с колодцем организован водопой скота. Анализ воды показал следующие результаты: цвет — бесцветная, запах отсутствует, мутность — 1,8 мг/л, окисляемость — 6,8, железо — 0,8, фтор — 1,0, аммиак — 0,5, нитриты — 0,02, нитраты (NO3) — 75, коли-индекс — 250 мг/л. Для целей обеззараживания может быть использована хлорная известь с содержанием активного хлора 30 %. Для обеззараживания можно использовать бочку из нержавеющей стали емкостью 200 л.
Задание. Дайте гигиеническое заключение по приведенной задаче.
Ответьте на вопросы и выполните задания.
Что собой представляет нецентрализованное водоснабжение?
Какие заболевания могут передаваться через воду?
Какие методы обеззараживания можно использовать при нецентрализованном водоснабжении?
Как выбирать дозу хлора при гиперхлорировании?
Назовите методы дехлорирования воды.
Какой метод дехлорирования наиболее применим в полевых условиях?
Вариант ответа
На основании приведенного химического анализа воды можно сделать вывод о постоянном фекальном загрязнении воды, на что указывают наличие аммиака, нитритов, нитратов и высокая окисляемость воды (6,8 мг O2/л). Фекальное загрязнение подтверждено микробиологическим анализом: коли-индекс составил 250 мг/л. Колодец расположен непосредственно на ферме и скорее всегоподпитывается грунтовыми водами. Организованный рядом водопой скота и фильтрация дождевых и других стоков приводят к загрязнению водоисточника. Воду следует обеззаразить методом гиперхлорирования.
20 мг — на 1 л воды
х мг — на 200 л воды
Хлорная известь содержит 30% активного хлора, т.е.
30 г — в 100 г
4 г — в хг
Таким образом, на бочку объемом 200 л воды необходимо внести 13,3 г хлорной извести. Так как хлорная известь плохо смешивается с водой, в ней могут оставаться сухие комочки, что замедляет отдачу хлора в воду. Поэтому навеску хлорной извести тщательно растирают в небольшом объеме воды до образования известкового молока и вносят в воду. Время контакта воды с хлором при гиперхлорировании может быть сокращено до 15—20 мин. Воду дехлорируют тиосульфатом натрия.
Примерами нецентрализованного водоснабжения чаще всего являются разного вида колодцы (трубчатые, шахтные) либо каптажные родники. Поскольку подземные воды, как правило, более чистые, гигиеническая оценка талой воды проводится по более ограниченному числу показателей, а сами показатели несколько менее жесткие.
Вода может быть источником кишечных инфекционных заболеваний — холеры, брюшного тифа, паратифов, дизентерии. В данном случае колодец расположен на территории животноводческой фермы, поэтому можно ожидать загрязнение воды и местности возбудителями зоонозов — бруцеллеза, сибирской язвы, туберкулеза, лептоспирозов и др. В воде могут быть возбудители вирусных заболеваний — вирус желтухи (болезни Боткина), полиомиелита, аденовирусных инфекций, а также простейшие (амебной дизентерии), яйца гельминтов и др.
Метод обеззараживания воды при нецентрализованном водоснабжении — это гиперхлорирование воды. Из физических методов здесь наиболее приемлемо ее кипячение. Можно рекомендовать подвозить более качественную воду из других водоисточников или воду в бутылках.
Дозу хлора при гиперхлорировании выбирают произвольно, исходя из предполагаемого загрязнения воды. Так, для родниковой и колодезной воды обычно достаточна доза 10—15 мг/л, для более загрязненной речной и грунтовой воды большие дозы — 20—25 и 40—50 мг/л соответственно.
Вода при гиперхлорировании пригодна для питья только после дехлорирования. Дехлорирование осуществляют либо путем внесения тиосульфата (гипосульфита) натрия из расчета 4 мг на 1 мг внесенного активного хлора, либо фильтрованием через активированный березовый уголь. Последний метод используют в войсковых табельных установках МАФС-3 и ВФС-25.
В полевых условиях при гиперхлорировании воды в бочках для дефторирования воды целесообразно использовать тиосульфит натрия.
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 1.5
ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ
Цель занятия. Студентов знакомят с биологическим действием ультрафиолетового излучения (УФ-излучения).
Практические навыки. Студентов учат способам расчета мощности облучательных установок и методам применения УФ-излучения для санации объектов внешней среды.
Нормативные документы. МУ 5046-89 «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников ультрафиолетового излучения)».
Задания. В процессе изучения темы студенты должны:
определить биологическую дозу длинноволнового УФ-излучения у здорового человека с помощью биодозиметра Горбачева—Дальфельда, используя излучение прямой ртутно-кварцевой лампы;
ознакомиться с расчетом установок для профилактического облучения людей искусственными источниками длинноволнового УФ-излучения;
оценить бактерицидное действие коротковолнового УФ-излучения ламп;
ознакомиться с симптомами фотоофтальмии у лабораторных животных;
ознакомиться с расчетом установок для санации воздуха помещений искусственными источниками коротковолнового УФ-излучения — бактерицидными лампами из увиолевого стекла.
Методические указания к заданиям
Лучистая энергия солнца и в частности ее наиболее биологически активная область — ультрафиолетовая радиация, является постоянно действующим фактором внешней среды. Однако интенсивность и спектральный состав УФ-излучения солнца постоянно меняются. Эти показатели зависят от сезона, состояния атмосферы, количества водяных паров, аэрозолей, высоты стояния солнца над горизонтом, уровня запыления и годового загрязнения воздуха.
У населения, живущего в средних и северных широтах, особенно в зимнее время года, а также у лиц, работающих в шахтах или помещениях, лишенных естественного освещения (метро, трюмы, машинные отделения и т.п.), недостаток солнечного света приводит к нарушению физиологического равновесия в организме. Вследствие этого развивается патологическое состояние, которое получило название «световое голодание» или «ультрафиолетовая недостаточность».
Наиболее частым проявлением этой патологии является гиповитаминоз или авитаминоз D, который сопровождается ослаблением защитных сил организма, делая его предрасположенным к различным заболеваниям (например, простудного характера) и способствуя проявлению и обострению хронических заболеваний (туберкулеза, полиартрита, радикулита и т.п.). Ультрафиолетовая недостаточность у детей в условиях нормального питания является ведущим фактором экзогенного рахита.
Бороться с ультрафиолетовой недостаточностью следует, применяя комплекс гигиенических мероприятий и прежде всего широко используя облучение солнцем. Однако пребывать на открытом воздухе, пользоваться соляриями, пляжами можно не везде и не во все сезоны. Поэтому для компенсации недостатка солнечного света применяется искусственное ультрафиолетовое облучение.
Противопоказаниями для облучения человека искусственным УФ-излучением являются заболевания активной формой туберкулеза, щитовидной железы, резко выраженный атеросклероз, заболевания сердечно-сосудистой системы, печени, почек, малярия, злокачественные новообразования.
По характеру биологического действия ультрафиолетовую часть спектра условно разделяют на три области — А, В, С.
Длинноволновая область А (320 — 400 нм) обладает преимущественно загарным действием, средневолновая область В (280 — 320 нм) — витаминообразующим действием, что позволяет применять этот вид излучения в качестве лечебного и профилактического средства. При действии ультрафиолетового излучения области В провитамин 7,8-дегидрохолестерин в коже человека переходит в активную форму — витамин D3. Коротковолновая область С (200 — 280 нм) обладает преимущественно бактерицидным действием, в основе механизма которого лежит нарушение жизнедеятельности микробных клеток, возникающее благодаря фотохимическому расщеплению белковых компонентов области.
Краткая характеристика искусственных источников
ультрафиолетового излучения
В настоящее время на практике применяют три типа искусственных источников ультрафиолетового излучения.
1.Эритемные люминесцентные лампы (ЛЭ, ЭУВ) — источникиультрафиолетового излучения в областях А и В. Максимум излучения лампы — область В (313 нм). Лампа применяется для профилактического и лечебного облучения детей. Изготавливается лампа ЭУВ из специального сорта стекла (увиолевого), хорошо пропускающего УФ-излучение. Изнутри трубка лампы покрыта люминофором (фосфатом кальция, активированным талием) и заполнена дозированным количеством ртути с инертным газом придавлении в несколько миллиметров ртутного столба.
Лампы ЭУВ выпускают мощностью 15 Вт (ЭУВ-15) и 30 Вт (ЭУВ-30). Средний срок службы ламп типа ЭУВ составляет 1 000 ч. Эритемные лампы включаются в электросеть при наличии специальных приборов: дросселя и стартера. Для ламп ЭУВ разработана специальная арматура двух типов:
а) комбинированные светильники ШЭЛ-1 и ШЭЛ-2, в которых кроме ламп ЭУВ имеются осветительные люминесцентныелампы. Включать эритемные и осветительные лампы можно раздельно;
б) облучатели ОЭ-1-15 и ОЭО-2-30, которые предназначенытолько для ламп ЭУВ.
2.Прямые ртутно-кварцевые лампы (ПРК) или дуговые ртутно-кварцевые лампы (ДРТ) являются мощными источниками излучения в ультрафиолетовых областях А, В, С и видимой части спектра.
Максимум излучения лампы ПРК находится в областях В (25 % всего излучения) и С (15 % всего излучения). В связи с этим лампы ПРК применяют как для облучения людей профилактическими и лечебными дозами, так и для обеззараживания объектов внешней среды (воздуха, воды и т.д.).
Лампы ПРК для облучения людей применяют с особой осторожностью, так как значительные количества УФ-излучения области С могут приводить к поражению слизистой глаз (фотоофтальмии), изменению состава крови и т.п. Время облучения и расстояние до лампы строго дозируют, глаза облучаемых лиц и персонала защищают темными стеклянными очками.
Лампа ПРК изготавливается из кварцевого стекла, заполняется дозированным количеством ртути и аргона. В настоящее время применяются лампы ГТРК трех типов: ПРК-2 (375 Вт), ПРК-4 (220 Вт), ПРК-7 (1000 Вт). Средний срок службы ПРК составляет 800 ч. Для ламп ПРК разработаны два типа облучателей маячного типа:
а) облучатель ртутно-кварцевый большой (для ламп ПРК-7).Его стойка имеет постоянную высоту;
б) облучатель ртутно-кварцевый малый (для ламп ПРК-2 иПРК-4). Его стойка может быть разной высоты.
3. Бактерицидные лампы из увиолевого стекла (БУВ) являются источниками УФ-излучения области С. Максимум излучения ламп БУВ составляет 254 нм. Они применяются только для обеззараживания объектов внешней среды: воздуха, воды, предметов (посуды, игрушек).
Излучение ламп БУВ дозируют особенно тщательно, так как коротковолновое УФ-излучение обладает значительным абиотическим действием. Глаза необходимо защищать стеклянными очками для профилактики фотоофтальмии. Лампы БУВ заполняются аргоном с дозированным количеством ртути при давлении 10 мм рт. ст.
Производят лампы номинальной мощностью 15 Вт (БУВ-15), 30 Вт (БУВ-30), 60 Вт (БУВ-60) и 30 Вт с повышенной плотностью тока (БУВ-30П). Для ламп БУВ разработана специальная экранизирующая аппаратура, направляющая лучи так, чтобы включенная лампа не была видна стоящему человеку. Арматура сокращает бактерицидную облученность в зоне нахождения людей в помещении и предохраняет глаза от прямого облучения.
В настоящее время существует экранизирующая арматура двух видов: облучатели НБО или ПБО и комбинированные облучатели, предназначенные для осветительных люминесцентных ламп и ламп БУВ.
Практическое применение искусственного длинноволнового УФ-излучения
для облучения людей
Светооблучательные установки. Существуют два вида облучательных установок: длительного и кратковременного действия.
Первый метод облучения состоит в том, что обычное (или улучшенное) искусственное освещение внутри помещения насыщается ультрафиолетовыми лучами с помощью источников УФ-излучения. Все находящиеся в помещении люди облучаются в течение всего времени пребывания в нем УФ-потоком небольшой интенсивности (светооблучательные установки).
Эритемными светооблучательными установками называются осветительные установки, в которых помимо люминесцентных или обычных ламп накаливания вмонтированы ультрафиолетовые лампы ЭУВ.
Устанавливать эритемные светооблучательные установки рекомендуется:
а) в детских учреждениях (яслях, детских садах, школах, детских домах);
б) ЛПУ (больницах, санаториях, домах отдыха);
в) жилых домах (общежитиях, интернатах) севернее 60° с. ш.;
г) спортивных залах;
д) производственных помещениях, лишенных естественногоосвещения.
Устанавливать светооблучательные установки в цехах химической промышленности можно только при отсутствии контакта рабочих с эозином, акридином, метиленовой синькой и другими веществами, обладающими фотосенсибилизирующим действием.
Светооблучательные установки во всех перечисленных объектах следует оборудовать лишь в помещениях с длительным пребыванием людей (классах, палатах, цехах и т.п.).
Длительность работы установки зависит от светового климата местности: для северных районов (севернее 60° с. ш.) — с 1 октября по 1 апреля; для средних районов (50—60° с. ш.) — с 1 декабря по 1 апреля.
Метод применения эритемных светооблучательных установок является перспективным и более эффективным. Он позволяет создать в помещениях своего рода солнечный свет, причем люди находятся в помещениях в обычной одежде, открытыми остаются лицо, шея и руки.
Облучатели располагаются на потолке или стене, на уровне 2,5 м от пола. Длительность облучения определяется временем использования данного помещения (например, в классах школ — 4—6 ч, в детских садах — 6—8 ч и т. п.). Дозируют УФ-облучение в биодозах.
Определение биодозы для взрослого человека. Пороговой эритемной дозой, или биодозой, называется количество эритемного облучения, которое вызывает едва заметное покраснение (эритему) на коже незагорелого человека спустя 6—10 ч после облучения. Эта доза непостоянна: она зависит от пола, возраста, состояния здоровья и других индивидуальных особенностей человека.
Биодоза устанавливается экспериментально у каждого индивидуума или выборочно у наиболее ослабленных лиц, которые будут подвергаться облучению. Ее определяют с помощью биодозиметра тем же источником искусственного УФ-излучения, который будет применен для профилактического облучения (лампы ЭУВ или ПРК).
На сгибательной поверхности предплечья или на эпигастральной области укрепляется биодозиметр Горбачева—Дальфельда, представляющий собой пластинку из медицинской клеенки или картона с 8—10 отверстиями. Облучаемая поверхность должна находиться на расстоянии 1 м от источника. Последовательно закрывая отверстия биодозиметра (через 1 — 2 мин), определяют минимальное время облучения, после которого через 6—10 ч появляется эритема.
Экспериментально установлено, что для профилактики ультрафиолетовой недостаточности здоровым людям необходимо ежедневно получать Ую-3Л биодозы.
Расчет необходимого количества светооблучательных установок с лампами ЭУВ. Количество эритемных люминесцентных ламп определяют либо по графику (приближенный метод), либо по формуле, учитывающей ряд технических особенностей. Графиком можно пользоваться только в том случае, если профилактическая доза составляет1/10 биодозы. В противном случае нужное количество ламп ЭУВ определяется по формулам.
Вначале необходимо рассчитать общий эритемный поток всей установки в целом:
где Fycт— общий эритемный поток всей установки, мэр; 5,4 — коэффициент запаса, учитывающий ряд технических показателей (старение ламп, неравномерность облучения); S— площадь помещений, м2; Нп— доза профилактического УФ-облучения, мэрмин/м2;t — время работы установки, мин.
Дозы профилактического УФ-облучения, выраженного в биодозах, переводят в специальные единицы (мэрмин/м2), исходя из того, что биодоза равна 5000 мэрмин/м2. Например, 1/4 биодозы будет составлять 1250 мэрмин/м2, 1/10 — 500 мэрмин/м2 и т.д.
Время облучения tрассчитывают максимально длительным. Его назначает врач с учетом длительности пребывания людей в помещении (не менее 4 и не более 8 ч).
Количество эритемных ламп рассчитывают по формуле
где п — количество ламп; F1 — эритемный поток одной лампы ЭУВ, мэр.
Эритемный поток лампы ЭУВ-15 составляет 340 мэр, лампы ЭУВ-30 - 530 мэр.
Пример. Для облучения здоровых школьников с целью профилактики ультрафиолетовой недостаточности нужно обеспечить при ежедневном облучении 1/2 биодозы. Площадь класса составляет 48 м2, время облучения — 4ч (240 мин). Сколько для этого нужно ламп ЭУВ-15? Подставим значения в формулы:
Нп=5000/0,5 = 2500 мэрмин/м2;
Так как известно, что каждая лампа ЭУВ-15 дает 340 мэр, то количество ламп ЭУВ-15, необходимых для создания 2698 мэр, будет следующим:
Таким образом, необходимо примерно восемь ламп ЭУВ-15.
Облучательные установки (фотарии)
Облучательные установки кратковременного действия (фотарии) устраивают для тех людей, которые не имеют постоянного рабочего места или работают под землей. В фотариях люди облучаются интенсивным потоком УФ-излучения. Время, проведенное в фотарии, исчисляется в минутах.
Предусматриваются раздельные фотарии для мужчин и женщин. Они могут быть разными по своему устройству. Наиболее совершенными в настоящее время считаются фотарии кабинного и проходного (лабиринтного) типов.
Фотарии кабинного типа состоят из двух или четырех одноместных смежных кабин, стенками которых являются вертикально расположенные лампы ЭУВ-30 (рис. 1.7). Лампы монтируются вертикально на расстоянии 160 мм друг от друга. Размер кабин составляет 0,9 0,7 м при высоте 1,5 м. Нижний край кабины находится на высоте 0,5 м от пола.
 Рис. 1.7. Фотарий кабинного типа с лампами ЭУВ | Количество мужских и женских кабин (лк) определяется по формуле  где nл — количество людей, подлежащих облучению; т — пропускная способность кабины, 20—22 чел./ч; — коэффициент, учитывающий время работы фотария (= 0,5). При необходимости повысить пропускную способность большое преимущество имеет фотарий проходного типа: прямолинейный или с поворотами (лабиринтного типа) длиной до 30 м,шириной 1,2—1,5 м. Лампы ЭУВ (ЛЭ-30) крепятся вертикально на расстоянии 250 мм друг от друга на высоте 0,5 м от пола. Пропускная способность такого фотария, т, чел./ч, определяется по формуле  |
где L — длина пути в фотарии, м; d — расстояние между облучаемыми, от 1,0 до 0,8 м; t— продолжительность облучения, мин.
 Рис. 1.8. Ультрафиолетовая установка для фотариев маячного типа с использованием лампы ПРК | В кабинных и проходных фотариях облучение проводится по 2 — 3 мин ежедневно. Для оборудования фотария маячного типа с ртутно-кварцевыми лампами используют лампу ПРК-7, располагающуюся в центре помещения (рис. 1.8). Облучаемые располагаются по кругу на расстоянии не менее 3 м от лампы ПРК-7, расстояние между ними должно быть 30—40 см. Аналогичные фотарии маячного типа можно оборудовать лампами ПРК-2 или ПРК-4. При этом расстояние от лампы до облучаемых должно быть равно 1 м, поэтому соответственно снижается и пропускная способность фотария. Облучение в фотариях проводится в осенне-зимний сезон. Обычно проводят 16 — 20 сеансов облучения с последующим двухмесячным перерывом, после которого цикл облучений повторяют. Облучение можно проводить ежедневно или через день. Дозы облучения постепенно повышают, обычно начиная с 1|2 биодозы. Схема облучения определяется по табл. 1.21. Площадь, необходимую для устройства фотария маячного типа, расстояние до источника, время ежедневного облучения рассчитывают в каждом конкретном случае, пользуясь данными табл. 1.22. Пример. Для профилактического облучения группы здоровых школьников необходимо оборудовать фотарий. В качестве источника излучения будет применена лампа ПРК-2. Какова должна быть площадь помещения для фотария? На каком расстоянии следует располагать детей и лампу? Когда лучше облучать школьников? |
Таблица 1.21. Схема облучения людей искусственными источниками УФ-излучения,
биодозы в день
| Контингент облучения | Цель облучения | Дни | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Шахтеры | Закаливание | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| Школьники: | | | | | | | | | | | |
| здоровые | Закаливание | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,75 | 1,0 | 2,0 | 2,75 | 3,5 | 3,5 | 3,5 |
| ослабленные | Профилактика УФ-не-достаточости | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,75 | 0,75 | 1,25 | 1,25 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
| Дети дошкольного возраста: | | | | | | | | | | | |
| здоровые | Закаливание | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,75 | 1,0 | 1,25 | 1,25 | 1,74 | 2,0 | 2,5 |
| ослабленные | Профилактика УФ-не-достаточостии рахита | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,0 | 1,25 | 1,25 | 1,25 |
Таблица 1.22. Время получения одной биодозы от разных источниковизлучения, мин
| Лампа | Мощность, шт. | Расстояние от лампы, м | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| ПРК-4 | 220 | 6,0 | 21,6 | 45,0 |
| ПРК-2 | 375 | 3,5 | 13,6 | 26,8 |
| ПРК-7 | 1000 | 0,5 | 1,8 | 3,7 |
Первоначальная ежедневная доза облучения (см. табл. 1.21) должна составлять 1/2 биодозы. Расстояние между детьми и лампой ПРК-2 может быть равно 1 м, время облучения для получения 1/2 биодозы в этом случае будет равно 1,7 мин (3,5/2) (см. табл. 1.22). Для расчета площади фотария следует принимать во внимание расстояние между лампой и детьми, детьми и стеной помещения, которое должно быть равно 1 м (при меньшем расстоянии может возникнуть передозировка за счет отражения от стен). Следовательно, общий размер помещения во взаимно перпендикулярных линиях равен 4 м, а площадь — 16 м2. Вычислив длину окружности, определяют, сколько детей можно облучать одновременно.
Практическое применение искусственных источников
коротковолнового УФ-излучения
Применение ламп БУВ для обеззараживания объектов внешней среды является наиболее экономичным и удобным.
Оценка бактерицидного действия излучения ламп БУВ. Посев воздуха учебной лаборатории проводится на три чашки Петри с плотной питательной средой. Метод посева может быть разным: с помощью аппарата Кротова или путем естественного осаждения микрофлоры воздуха на поверхность питательной среды.
Две чашки Петри облучаются в боксе лампой БУВ: одна в течение 5 мин, а другая — 10 мин. Третья чашка не облучается и является контрольной. Облученные и контрольную чашки подписывают и помещают в термостат при температуре 37 °С на 24 ч.
Для подсчета выросших колоний используют чашки, облученные студентами предыдущей группы.
Расчет необходимого количества установок для дезинфекции воздуха помещений. Наибольшее практическое значение имеет применение ламп БУВ для дезинфекции или санации воздуха закрытых помещений с большим скоплением людей: ожидальных поликлиник, групповых комнат детских садов, помещений для рекреаций в школах и т.д.
Существует два метода санации воздуха помещений лампами БУВ: в присутствии людей в помещении и в их отсутствии.
Наиболее эффективно проведение санации воздуха в присутствии людей, так как они являются основным источником его загрязнения. Для этого воздух помещений санируют облучением верхней зоны помещений, экранированной снизу лампами БУВ. Экранированные лампы размещают по всему помещению не ниже 2,5 м от пола в местах наиболее интенсивных конвекционных токов воздуха (над отопительными приборами, дверью и т.д.).
Мощность бактерицидного облучения ламп БУВ зависит от мощности, потребляемой лампой из сети. При расчете количества бактерицидных установок необходимо, чтобы на 1 м3 помещения приходилось 0,75—1,00 Вт мощности, потребляемой лампой из сети.
Пример. Для санации воздуха помещения размером 250 м3 необходимо оборудовать его установкой с лампами БУВ-15. Санация воздуха будет проводиться в присутствии людей. Сколько ламп БУВ-15 для этого необходимо? Где и как они должны размещаться?
Для санации воздуха указанного помещения необходимо создать установку общей мощностью 187—250 Вт. Для этого необходимо 12—16 ламп БУВ-15:
n =187/15 = 12;
п = 250/15 = 16.
Время облучения воздуха в закрытых помещениях не должно превышать 8 ч в сутки. Лучше всего облучать 3—4 раза в день с перерывами для проветривания, так как образуются озон и окислы азота, ощущаемые как посторонний запах.
Санацию воздуха помещений в отсутствии людей применяют обычно в помещениях бактериологических лабораторий, операционных, перевязочных и других помещениях после влажной уборки.
Открытые лампы размещают равномерно по всему помещению либо преимущественно над рабочими столами. Как правило, над дверью также помещается лампа, создающая «завесу» из бактерицидных лучей. Количество ламп и время санации зависят от режима данного помещения. Минимальное количество ламп должно быть таким, чтобы на 1 м3 помещения приходилось не менее 1,5 Вт потребляемой из сети мощности. Минимальное время облучения составляет 15 — 20 мин.
Санация воздуха помещений излучением ламп ПРК может проводиться в присутствии или отсутствии людей. При необходимости санировать воздух в присутствии людей лампа устанавливается на высоте 1,7 м от пола с рефлектором, обращенным вверх кпотолку. На 1 м3 помещения должно приходиться 2—3 Вт потребляемой из сети мощности. При этом воздух облучают по 30 мин несколько раз в день с интервалами, используемыми для проветривания помещения.
Санация воздуха лампами ПРК может осуществляться в перерывах между работой в учреждениях, при уходе детей на прогулку и т.д. На 1 м3 помещения при санации воздуха в отсутствии людей может приходиться 5—10 Вт потребляемой из сети мощности. Время облучения воздуха в отсутствие людей должно быть максимально длительным.
Ситуационная задача 1.5
Условие. В школе населенного пункта для учащихся 1 — 2-х классов необходимо организовать профилактическое УФ-облучение с использованием ламп ЭУВ-30. Эритемный поток лампы ЭУВ составляет 540 мэр. Площадь каждого класса — 52 м2, высота — 3 м. Каково необходимое количество эритемных ламп из расчета, что дети должны получать '/4 биодозы (для получения одной биодозы необходим световой поток, равный 5000 мэр)?
Задание. Определите, какая облучательная установка необходима в данной ситуации.
Ответьте на вопросы и выполните задания.
Какова структура солнечного спектра?
Какова биологическая роль отдельных областей УФ-излучения?
Назовите причины (естественные и искусственные) возникновения УФ-недостаточности.
Какие изменения происходят в организме при «световом голодании»?
Дайте краткую характеристику искусственных источников УФ-излучения.
Перечислите показания и противопоказания к облучению людей. Что такое биодоза, как ее определяют?
Охарактеризуйте облучательные установки (длительного и кратковременного действия).
Как осуществляется дозировка при профилактическом облучении?
Каковы правила организации санирующих установок?
10.Как контролируют эффективность санации воздуха в ЛПУ?
Вариант ответа
В данных условиях необходимо установить светооблучательную установку длительного действия. Время работы установки определяется временем обязательного пребывания детей в классе и составляет 4 ч (четыре урока).
По формуле (1.2) рассчитывают общий эритемный поток (биодоза = 5000 мэр; У4 биодозы = 1 250 мэр). По формуле (1.3) получают число необходимых ламп. Лампы подвешивают на высоте 2,5 м от пола равномерно по всей площади класса.
В состав интегрального солнечного спектра входят инфракрасное излучение, видимый свет, УФ-излучение.
Наиболее биологически активной частью солнечного спектра является УФ-излучение. Длинноволновый спектр (область А) обладает общеукрепляющим действием, повышает защитные (барьерные) функции кожи, стимулирует специфический и неспецифический иммунитет. Средневолновый спектр (область В) обладает сугубо специфическим действием: способствует синтезу витамина D3, что нормализует процесс всасывания кальция из желудочно-кишечного тракта.
Коротковолновая часть спектра (область С) обладает абиотическим действием, что позволяет использовать ее в санирующих установках для дезинфекции воздуха, поверхностей, игрушек, посуды и других объектов.
Ультрафиолетовая недостаточность у человека может возникнуть в силу природного (сезонного) дефицита. Она также является профессиональной вредностью при работе в замкнутых пространствах, метро, шахтах (в условиях полного отсутствия естественной инсоляции), на Крайнем севере в зимнее время.
При световом голодании резко снижаются защитные функции организма, учащаются простудные и инфекционные заболевания, обостряются хронические заболевания. Специфические изменения связаны с дефицитом витамина D: у детей развивается рахит, у взрослых — остеопороз.
Существует несколько искусственных источников УФ-излучения. Лампу ЭУВ со спектром излучения в областях А и В используют как для закаливания, так и для профилактики специфических изменений. Лампу ПРК со всеми тремя спектрами (15 % области С) применяют как для облучения людей, так и в санирующих установках. Лампу БУВ (78 % спектра в области С) используют только для санации объектов внешней среды.
Показаниями к облучению могут быть естественный дефицит УФ-излучения, а также необходимость повышения сопротивляемости организма у ослабленных людей. Противопоказаниями являются острые заболевания, нарушение обмена веществ, бластомогенные процессы, аллергические заболевания. Перед облучением определяют биодозу — минимальное количество лучистой энергии, вызывающее эритему на теле незагорелого человека через 6—10 ч после облучения. Биодозу определяют с помощью биодозиметра Горбачева—Дальфельда.
7.Все виды облучательных установок делятся на две группы:
а)установки длительного действия — светооблучательные установки с лампами ЭУВ. Они применяются в классах школ и игровых помещениях дошкольных учреждений. Время работы установок определяется временем обязательного пребывания детей вданном помещении. Устанавливаемая при этом мощность лучистого потока зависит от площади помещения и величины необходимого получения доли биодозы;
б)установки кратковременного действия — фотарии (маячного, кабинного, лабиринтного типов). В таких фотариях используют лампы ПРК (в фотариях маячного типа) или ЭУВ (в фотарияхкабинного или лабиринтного типов).
При профилактическом облучении процедуру никогда не начинают с целой биодозы, а только с ее части, исходя из конкретных условий.
Основное правило организации установки для санации воздуха — это обеспечение удельной мощности 0,75—1,00 Вт на 1 м3 при использовании ламп БУВ.
10.Контроль за эффективностью санации воздуха помещенийпредставляет собой периодические посевы для определения общего микробного обсеменения и наличия санитарно-показательныхмикроорганизмов (золотистого стафилококка и зеленящего стрептококка). Допустимые величины зависят от назначения помещений. Так, в операционной перед началом операции в 1 м3 воздухане должно быть ни одной клетки стафилококка и стрептококка.
Ситуационная задача 1.6
Условие. В профилактории работников метрополитена необходимо организовать фотарий с использованием лампы ПРК-2. Облучению подлежат 26 чел.
Задание. Укажите оптимальное расстояние облучаемых от лампы, необходимую площадь фотария, схему облучения и количество лиц, облучаемых одновременно. Расскажите, как создают фотарий в данной ситуации.
Ответьте на вопросы и выполните задания.
Какой спектр УФ-излучения дает лампа ПРК-2?
Чем объясняется наличие области С УФ-излучения в спектре лампы ПРК?
Какие предосторожности необходимо соблюдать при применении лампы ПРК?
Что такое фотоофтальмия? Назовите ее симптомы.
Какие отрицательные изменения возникают в воздухе помещений при коротковолновом УФ-излучении?
Перечислите мероприятия по устранению изменений в воздухе при коротковолновом УФ-излучении.
7. Каковы правила определения биодозы при организации облучения людей?
Вариант ответа
При использовании лампы ПРК-2 оптимальное расстояние облучаемых от лампы составляет 2 м, а от стены — 1 м. В данных условиях минимальная площадь фотария будет 36 м2. По формуле
L= 2r
определяют длину окружности:
L = 23,142= 13 м.
Из расчета 0,8—1,0 м на одного человека одновременно можно облучать 13 чел. Облучению подлежат 26 чел., время получения одной биодозы — 13 мин. Профилактическое облучение начинается с 0,5 биодозы, т.е. 6,5 мин. Через каждые два дня биодозу увеличивают на 0,25. Облучение продолжается 8—10 дней.
Лампа ПРК (мощностью 220, 375, 1 000 Вт) является мощным источником УФ-излучения и видимого света. На долю опасной абиотической области С приходится 15 % всего спектра излучения.
Наличие области С в спектре лампы ПРК объясняется отсутствием люминофорного покрытия на ее внутренней поверхности.
При применении ламп ПРК в обязательном порядке необходимо использовать защитные очки из обычного затемненного стекла, полностью отсекающего коротковолновую часть спектра.
Фотоофтальмия — острое воспаление конъюнктивы глаза, вызванное УФ-излучением области С. Симптомами фотоофтальмии являются светобоязнь, слезотечение, резь в глазах. Последствием может быть помутнение роговицы.
При горении ламп ПРК в воздухе помещений могут образовываться озон, окислы азота, возникает ионизация воздуха.
Мероприятия по устранению отрицательных явлений горения ламп ПРК включают в себя строгий контроль за временем работы ламп, обязательную организацию проветривания помещения (лучше применять вентиляцию с регулированной кратностью обмена воздуха в помещении).
Биодоза определяется от того вида УФ-источника, тип которого будет использоваться при дальнейшем облучении. В профилактических целях никогда не начинают облучение с целой биодозы. Конечная величина облучения может достигать две-три биодозы.
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 1.6
САНИТАРНАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЫ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫМИ
ВЕЩЕСТВАМИ
Цель занятия. Студентов знакомят с методами определения степени радиоактивной загрязненности объектов окружающей среды.
Практические навыки. Студентов учат давать оценку степени радиоактивной загрязненности объектов окружающей среды.
Нормативные документы. СП 2.6.1.758-99 «Нормы радиационной безопасности — 99»; МУ 2.6.1.1868-04 «Внедрение показателей радиационной безопасности о состоянии объектов окружающей среды, в том числе продовольственного сырья и пищевых продуктов, в систему социального мониторинга».
Задания. В процессе изучения темы студенты должны:
ознакомиться с устройством и порядком работы установки типа Б-4;
определить радиоактивность:
воды;
воздуха;
продуктов питания;
3)согласно условиям задач дать гигиеническую оценку степени загрязнения исследуемых объектов.
Методические указания к заданиям
Использование радиоактивных веществ связано с опасностью загрязнения ими объектов окружающей среды (воздуха, одежды, оборудования, воды), в результате чего они могут попасть в организм человека и явиться источниками дополнительного облучения. Однако наиболее важное значение загрязнение объектов окружающей среды приобретает в случаях возникновения аварийных ситуаций на объектах использования радиоактивных веществ (АЭС, силовых установках реакторов исследовательского и промышленного профиля, реакторах морских судов и т.д.).
Радиоактивные вещества, которые загрязняют окружающую среду, а следовательно, попадают внутрь организма человека и вызывают внутреннее облучение, называются открытыми (порошкообразные, жидкие, газообразные, не находящиеся в герметической упаковке). Для определения необходимости защиты и проведения мероприятий по дезактивации (деконтаминации) объекты подвергают радиометрическому исследованию.
Мерой количества радиоактивного вещества является его активность, которая измеряется числом спонтанных ядерных превращений за единицу времени. Единицей активности является беккерель (Бк). Активность, соответствующая 1 Бк, — это 1 распад в секунду. Ранее использовавшиеся единицы активности 1 Ки (кюри) составляет 3,7 1010 Бк, а 1 мг-экв. Ra — 3,7 107 Бк.
В связи с тем, что на практике используют не только системные, но и внесистемные единицы, в табл. 1.23 приведены соотношения этих единиц.
Для целей нормирования поступления радионуклидов через органы дыхания в форме радиоактивных аэрозолей их химические соединения разделяют на три группы в зависимости от скорости перехода радионуклида из легких в кровь:
группа М — медленно растворимые соединения,
группа П — соединения, растворимые с промежуточной скоростью,
• группа Б — быстро растворимые соединения.
Санитарная оценка степени загрязнения внешней средырадиоактивными веществами проводится с учетом их возможного поступления в организм с вдыхаемым воздухом, водой и пищей по двум показателям: пределу годового поступления (ПГП) и допустимой среднегодовой объемной активности (ДСОА) (табл. 1.24).
Таблица 1.23. Числовая зависимость между системными и внесистемными
единицами активности и доз излучения
| Показатель | Название и обозначение единицы | Связь между единицами | |
| СИ | внесистемной | ||
| Активность | Беккерель (Бк) = = 1 распад/с | Кюри (Ки) | 1Ки = 3,71010Бк |
| 1 Кл = 103 мКи = = 106 мкКи | |||
| Доза: | | | |
| экспозиционная | Кулон накилограмм (Кл/кг) | Рентген (Р) | 1 Р = 2,58 10-4 л/кг |
| 1 Кл/кг = 3,88 103 Р | |||
| Поглощенная | Грей (Гр) | рад | 1 рад = 0,001 Гр |
| 1 Гр = 100 рад | |||
| Эквивалентная | Зиверт (Зв) | бэр | 1 бэр = 0,01 Зв |
| 1 Зв = 100 бэр | |||
Таблица 1.24. Пределы годового поступления, допустимыесреднегодовые объемные
активности и уровни вмешательства(для воды и пищи) отдельных радионуклидов
для персонала и населения
| Радионуклид | Воздух рабочихпомещений (дляперсонала) | Атмосферный воздух (для населения) | Вода и пища (для населения) | |||||
| ПГП, Бк в год | ДСОА, Бк/м3 | ПГП, Бк в год | ДСОА, Бк/м3 | ПГП, Бк в год | УВ*, Бк/кг | |||
| Натрий-22 (группа Б) | 1,5107 | 6,2103 | 1,4105 | 7,2101 | 6,7104 | 4,3101 | ||
| Фосфор-32 (группа Б) | 2,5107 | 1,0104 | 2,5105 | 3,4102 | 5,3104 | 5,8101 | ||
| Кобальт-60 (группа П) | 2,1106 | 8,3102 | 8,3104 | 1,1101 | 3,7104 | 4,1101 | ||
| Стронций-90 (группа Б) | 8,3105 | 3,3102 | 2,0104 | 2,7 | 1,3104 | 5,0 | ||
| Йод-131 (группа Б) | 2,6106 | 1,1103 | 1,4104 | 7,3 | 5,6103 | 6,3 | ||
| Радий-226 (группа П) | 6,3103 | 2,5 | 2,2102 | 3,0102 | 6,7102 | 5,0101 | ||
| Уран-232 (группа Б) | 5,0103 | 2,0 | 1,0102 | 1,410-2 | 1,6103 | 4,210-1 | ||
| Цезий-137 (группа Б) | 4,2106 | 1,7103 | 2,2105 | 2,7101 | 7,7104 | 1,1101 | ||
* Уровень вмешательства — уровень радиационного фактора, при превышении которого следует проводить определенные защитные мероприятия.
При оценке реального загрязнения объектов окружающей среды (воздуха, воды, продуктов питания) отдельными радионуклидами для сопоставления с ПГП необходимо пересчитать их возможное поступление в организм в течение года.
Для расчета годового поступления радионуклидов из воздуха могут быть использованы расчетные данные годового объема вдыхаемого воздуха для разных возрастных групп, м3:
До 1 года 1000
1-2 года 1900
2 —7 лет 3200
7-12 лет 5200
12-17 лет 7300
Старше 17 лет 8300
При расчете возможного поступления радионуклидов с водой пользуются величиной ее суточного потребления (2 кг (л)) при оценке по ПГП или сравнивают полученные данные с УВ. Расчет возможного поступления радионуклидов с пищей осуществляют,исходя из местных статистических данных о годовом потреблении отдельных пищевых продуктов при оценке по ПГП или сравнивают с УВ.
Радиоактивность препаратов измеряется с помощью специальных приборов: установок типа Б-4, РПС-ОЗ-А, РВ-4, РКБ-0,2 и др. Исследуемые пробы предварительно концентрируют (упаривают, высушивают, сжигают и т.д.) и на радиометрической установке определяют активность концентрата (сухого остатка, золы) с последующим пересчетом на единицу массы или объема.
Измерение радиоактивной загрязненности объектов окружающей среды. Для этого может быть использована установка Б-4. Прибор имеет воспринимающее и регистрирующее устройства. Воспринимающее устройство состоит из счетной трубки (газоразрядного счетчика), помещенной в свинцовый домик, и блока газоразрядного счетчика (БГС), к которому подключается трубка (счетчик). Регистрирующим устройством является пересчетный прибор ПП-16 с декатронами, из которых крайний правый регистрирует единицы, второй справа — десятки, третий — сотни импульсов и т.д.
Газоразрядный счетчик представляет собой ионизационную камеру, стенки которой заземляются (присоединяются к отрицательному полюсу), а к металлической нити, находящейся внутри камеры, подается электрическое напряжение. При прохождении через счетчик |3- или ос-частиц образуются ионы, начинающие под влиянием сильного электрического поля вторично ионизировать газ. Образующиеся отрицательные ионы движутся к положительному электроду, положительные — к отрицательному. В результате в счетчике создается импульс тока, который после его усиления в электронной схеме отсчитывается на декатронах. Таким образом, число импульсов, зарегистрированных установкой, пропорционально числу частиц, попавших в счетную трубку. Установка в состоянии регистрировать до 15 000 имп./с.
Порядок работы. Рекомендуется следующая последовательность выполнения работы:
проверяют работу пересчетной системы установки Б-4;
определяют скорость счета от фона;
определяют эффективность счета установки;
определяют абсолютную активность полученных препаратов;
рассчитывают удельную активность исследуемых объектов;
оценивают результаты измерения;
дают письменное заключение на основании результатов исследования.
Проверка работы. Работу проверяют в следующем порядке:
нажимают и фиксируют кнопку «Выкл.»;
включают штепсель в розетку;
переключатель знака полярности ставят в положение «»;
нажимают и фиксируют кнопку «Вход» 1:1;
нажимают и фиксируют кнопку «Стоп», при этом установку включают в сеть;
нажимают кнопку «Сброс»;
одновременно включают секундомер и нажимают кнопку «50 Гц»;
через 1 мин нажимают кнопку «Стоп», подсчитывают на декатронах количество импульсов и делят на 60. Результат должен быть равен 50 ±2 имп./с (частота колебаний тока в сети).
В дальнейшем установку до конца работы не выключают.
Определение скорости счета от фона. Скорость счета определяют в следующей последовательности:
переключатель знака полярности ставят в положение «Ц»;
нажимают кнопку «Сброс» (при этом все показания декатронов встанут на «0»);
одновременно с включением секундомера нажимают кнопку «Пуск»;
через 4 мин нажимают кнопку «Стоп», подсчитывают показания декатронов и делят на 4. Результат показывает скорость счета от фона в импульсах в минуту;
нажимают кнопку «Сброс».
Скорость счета от фона определяют дважды (пункты 3, 4, 5) и вычисляют среднюю скорость.
Определение эффективности счета установки. Газоразрядный счетчик не полностью считывает испускаемые препаратом излучения, так как -частицы и -кванты рассеиваются и в счетчик попадает только та часть их, которая летит в его сторону. Величина счета зависит также от эффекта рассеивания, самопоглощения, энергии излучения, «мертвого времени» трубки и т.д. Чтобы устранить ошибку, определяют эффективность счета, т. е. экспериментально устанавливают, какой процент испускаемых препаратом частиц регистрируется установкой. Определяют эффективность счета обычно с помощью эталонов, приготовленных из долгоживущих изотопов, активность и характер излучения которых известны. Для этого чаще всего применяют эталоны из хлорида калия или нитрата уранила. При расчете эффективности счета установки необходимо знать, сколько частиц испускает эталон на самом деле (истинная активность эталона — Аэт) и сколько их регистрирует установка (Nэт). Истинную активность эталона рассчитывают теоретически и принимают за 100 %, а затем определяют скорость счета от эталона (Nэт) и рассчитывают эффективность счета установки в процентах.
Рассчитывают истинную активность эталона на основании следующих данных: хлорид калия (КСl) содержит около 0,0062 % радиоактивного калия (40К). Активность 1 г 40К равна 2,32105 Бк. Отсюда можно сосчитать активность эталона, приготовленного из КСl
Пример. Для приготовления эталона взята навеска КСlмассой 0,230 г. Содержание 40К в навеске находят из пропорции:
В 100 г КСl содержится 0,0062 г 40К
В 0,230 г КС1 содержится х г 40К
Его активность составляет:
(1,4310-5) (2,32105) = 3,32 Бк.
Для дальнейшего пересчета на распады полученный результат необходимо умножить на 60 (количество распадов в 1 мин препарата с активностью, равной 1 Бк):
3,3260 = 198 распадов/мин.
При распадах атомов 40К только 88 % актов распада сопровождается вылетом -частиц. Поэтому -активность эталона будет равна 88 % или 174,2 распада/мин. .
Скорость счета от эталона определяют в том же порядке, что и фон (2 раза по 4 мин), предварительно установив на подставку счетчика мишень с исследуемым эталоном.
Эффективность счета установки (с) выражают в процентах и рассчитывают по формуле
где Nэт — скорость счета от эталона, имп./мин; Nф — скорость счета от фона, имп./мин; Aэт — истинная активность эталона, полученная расчетным путем, распады/мин.
Пример. Активность эталона, рассчитанная выше, равна 174,2 распада/мин; скорость счета от эталона (Nэт), полученная на установке, равна 44 имп./мин; скорость счета от фона (Nф), подсчитанная на установке, равна 21 имп./мин. Согласно приведенному расчету эффективность счета установки будет равна
Определение активности препаратов. Измеряют активность препаратов в несколько этапов.
1. Определяют скорость счета от трех препаратов, подготовленных из проб воды, воздуха и пищи, полученных у преподавателя вместе с условиями задачи. Измерения выполняют в том же порядке, что и определение фона (по 2 раза каждый препарат).
2. Рассчитывают общее количество распадов препаратов в 1 мин (абсолютную активность) (Апр)с учетом эффективности счета (с) установки по формуле
3. Для препаратов воздуха и воды необходимо выразить активность в беккерелях, для чего надо разделить полученный результат на 60.
Пример. Активность препарата равна 440 распадов/мин, абсолютная активность в беккерелях равна
Для расчета объемной активности (беккерели на метры кубические — для газов и жидкостей, беккерели на килограммы — для твердых тел) полученную абсолютную активность препаратов относят к единице объема или массы.
Оценка результатов. Полученные данные объемной активности пересчитывают на возможное годовое поступление и сравнивают с соответствующими нормативами ПГП или УВ (для воды и пищи) (см. табл. 1.24). Превышение активности исследованных объектов над допустимой указывает на неблагополучие радиационной обстановки и необходимость проведения мероприятий, предохраняющих внешнюю среду от загрязнения. В заключение следует также указать, во сколько раз радиоактивная загрязненность воды, воздуха, продуктов питания превышает гигиенический норматив.
Ситуационная задача 1.7
Условие. В1999 г. в сельских населенных пунктах Гордеевского района Брянской области, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, была изучена загрязненность объектов окружающей среды радиоактивным изотопом стронцием-90 (Sr-90).
В пищевых продуктах местного производства обнаружено содержание Sr-90: в животных продуктах — 25 Бк/кг; в растительных продуктах — 60 Бк/кг; в питьевой воде — 10 Бк/л. Поступление Sr-90 с атмосферным воздухом не превышало 1 % и могло не учитываться. Эквивалентом годового потребления взрослым человеком животных продуктов является 300 кг молока, растительных продуктов — 300 кг картофеля. Величина суточного потребления воды равна 2 кг (л).
Задание. Оцените уровень загрязнения стронцием данной территории с позиций его возможного годового поступления в организм людей с питьевой водой и продуктами питания.
Ответьте на вопросы и выполните задания.
Можно ли считать исчерпывающими для оценки внутреннего облучения людей данные о содержании в природных объектах и поступлении в организм изотопа стронция-90?
Какие еще естественные и искусственные (в результате техногенного загрязнения) радиоактивные изотопы могут поступать в организм человека с пищей растительного и животного происхождения?
Назовите пищевые продукты, накапливающие в себе наибольшие концентрации радиоактивных изотопов.
Перечислите искусственные радиоактивные изотопы, которые нормируются в пищевых продуктах?
Дайте определение явлению естественной радиоактивности. Назовите единицы измерения радиоактивности.
При каком характере воздействия на организм ионизирующего излучения может развиться хроническая лучевая болезнь?
Назовите клинические формы хронической лучевой болезни в зависимости от характера облучения.
Перечислите степени тяжести хронической лучевой болезни.
Изложите характерную динамику изменения картины крови при хронической лучевой болезни.
Вариант ответа
Годовое поступление в организм взрослого человека стронция-90 с продуктами питания и питьевой водой составит 3,28104 Бк/г ((25 Бк/кг300 кг/г растительных продуктов + 60 Бк/кг300 кг/г продуктов животного происхождения + 10 Бк/л2 л/сут питьевой воды)365 дней = 32800 Бк/г = 3,28104 Бк/г), что значительно превышает допустимый предел годового поступления для данных источников, установленный для взрослого человека (1,3104 Бк/г).
В качестве мер профилактики следует рекомендовать использование в данном регионе привозных продуктов питания и питьевой воды, радиоактивность которых не превышает регламентируемых величин.
Учитывая большое число естественных и искусственных радионуклидов, содержащихся в объектах окружающей среды, данные о концентрации в природных объектах и о поступлении в организм людей только одного изотопа стронция-90 не являются исчерпывающими.
С пищей растительного и животного происхождения в организм человека могут поступать следующие радиоактивные изотопы:
естественные — калий-40, уран-238, торий-232, радий-226, радий-228 и др.;
искусственные — йод-131, теллур-132, цезий-134, цезий-137, стронций-89, стронций-90 и др.
К пищевым продуктам, накапливающим в себе наибольшие концентрации радиоактивных изотопов, относятся грибы дикорастущие, морепродукты, сушеные продукты, мясо северных оленей.
В пищевых продуктах нормируется содержание двух радиоактивных изотопов: стронция-90 и цезия-137.
Естественная радиоактивность — это самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Единицей активности является беккерель (Бк) — один распад в секунду.
Хроническая лучевая болезнь может развиться при длительном повторном или постоянном воздействии ионизирующих излучений в сравнительно малых дозах, но все же превышающих основные пределы доз.
В зависимости от характера облучения различают следующие клинические формы хронической лучевой болезни:
а) клинические формы, возникновение которых в основномобусловлено либо действием общего внешнего излучения, либопоступлением в организм изотопов, быстро и равномерно распределяющихся во всех органах и тканях;
б) клинические формы с медленно развивающимся клиническим синдромом преимущественного поражения отдельных органов, тканей и сегментов тела.
Различают I, II, III, и IVстепени тяжести хронической лучевой болезни.
Характерные изменения картины крови при хронической лучевой болезни заключаются в постепенном развитии лейкопении, нейтропении и тромбоцитопении, а при тяжелом лучевом поражении — выраженной анемии.
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 1.7
АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
ЧЕЛОВЕКА И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ РИСКА ЕГО ВЛИЯНИЯ
НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Цель занятия. Студентов знакомят с основными понятиями, задачами оценки анализа риска на примере хронического ингаляционного воздействия антропогенных токсикантов.
Практические навыки. Студентов учат оценивать риск неканцерогенных эффектов химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух.
Нормативные документы. Постановление Правительства РФ от 1 июня 2000 г. № 426 «Об утверждении положения о социально-гигиеническом мониторинге»; Приказ Минздрава России от 22 июля 2002 г. № 234 «О дальнейшем развитии и совершенствовании работы по введению социально-гигиенического мониторинга»; МУ 2.1.6.792-99 «Выбор базовых показателей для социально-гигиенического мониторинга (атмосферный воздух населенных мест)»; Руководство 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду».
Задания. В процессе изучения темы студенты должны:
ознакомиться с методикой оценки риска неканцерогенных химических веществ;
решить задачу по оценке риска хронического ингаляционного воздействия техногенных токсикантов:
а) составить таблицу в соответствии с примером, приведенным в тексте;
б) рассчитать коэффициент опасности (HQ)для каждого извеществ;
в) рассчитать суммарный индекс опасности (HI), а также индекс опасности для каждого критического органа/системы;
3) указать вещества, представляющие наибольший риск дляздоровья людей.
Методические указания к заданиям
Ежегодно в атмосферный воздух поступают сотни миллионов тонн соединений серы, азота, галогенопроизводных и других химических техногенных соединений. Это оказывает как прямое негативное воздействие на здоровье человека, так и опосредованное действие — за счет изменений природной среды. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автомобильный транспорт, теплоэлектростанции, промышленные предприятия.
Выявление тех или иных вредных воздействий техногенных токсикантов на организм затруднено огромным многообразием потенциально опасных веществ. Поэтому методика оценки риска для здоровья химического загрязнения атмосферного воздуха и других объектов окружающей среды является одним из основных элементов социально-гигиенического мониторинга — государственной системы наблюдения, анализа, оценки и прогноза состояния здоровья населения, а также определения причинно-следственных связей между состоянием здоровья населения и воздействием факторов среды обитания человека.
Риск для здоровья — это вероятность развития угрозы жизни или здоровью человека либо угрозы жизни или здоровью будущихпоколений, обусловленная воздействием факторов среды обитания.
Анализ риска ставит своей целью выбор оптимальных в данной конкретной ситуации путей устранения или снижения риска. Он включает три взаимосвязанных элемента: оценку риска для здоровья, управление риском и информирование о риске.
Оценка риска. Это количественная и/или качественная характеристика вредных эффектов, способных развиться в результате воздействия факторов среды обитания человека на конкретную группу людей при специфических условиях контакта организма с химическим агентом.
Результаты по оценке риска необходимы для гигиенического обоснования наиболее оптимальных управленческих решений по устранению или снижению уровней риска, оптимизации контроля (регулирования и мониторинга) уровней воздействия вредных факторов окружающей среды и рисков.
Характеристика риска неканцерогенных эффектов осуществляется путем сравнения фактических уровней воздействия с безопасными. Для отдельных веществ это проводится на основе расчета коэффициента опасности по формуле
HQ=Ca/Cr,
где HQ— коэффициент опасности; Са — средняя концентрация, мг/м3; Сr — референтная (безопасная) концентрация, мг/м3.
Референтная концентрация — это суточное воздействие химического вещества в течение всей жизни человека, которое устанавливается с учетом всех имеющихся современных научных данных и, вероятно, не приводит к возникновению неприемлемого риска для здоровья чувствительных групп населения.
Коэффициент опасности (HQ) рассчитывается отдельно для каждого пути поступления в организм и условий кратковременных (острых) и длительных (хронических) воздействий химических веществ. Если рассчитанный HQвещества не превышает единицу, то вероятность развития у человека вредных эффектов при ежедневном поступлении вещества в течение жизни несущественна. Такое воздействие характеризуется как допустимое. Если коэффициент опасности превышает единицу, то вероятность возникновения вредных эффектов у человека возрастает пропорционально увеличению HQ, однако точно указать величину этой вероятности невозможно.
Вещества, загрязняющие объекты окружающей среды, разделяют по величине коэффициента опасности для определения наиболее приоритетных загрязнителей.
Характеристика риска развития неканцерогенных эффектов в условиях одновременного поступления нескольких веществ одними тем же путем (например, ингаляционным) проводится на основании расчета индекса опасности по формуле
HI = HQi,
где HI— индекс опасности; HQi— коэффициент опасности для отдельных компонентов смеси воздействующих веществ.
Рассчитывать индексы опасности целесообразно с учетом критических органов или систем, поражаемых исследуемыми веществами, так как при воздействии компонентов смеси на одни и те же органы и системы организма наиболее вероятным типом их комбинированного действия является суммация (аддитивность). Поэтому при комбинированном поступлении нескольких веществ каким-либо путем суммарный индекс опасности определяется для веществ, влияющих на одну систему (орган). По этому индексу выделяют приоритетные органы и системы, в наибольшей степени поражаемые при воздействии химических факторов окружающей среды. Суммарный индекс опасности, характеризующий допустимое поступление, также не должен превышать единицу.
В качестве примера в табл. 1.25 приведены результаты оценки риска воздействия четырех гипотетических веществ.
Таблица 1.25. Оценка не канцерогенного риска
при хроническом ингаляционном воздействии
| Вещество | Концентрация, мг/м3 | HQ | Критический орган/система | |||
| средняя | референтная | |||||
| А | 0,005 | 0,05 | од | цнс | ||
| В | 1,6 | 0,4 | 4,0 | Легкие | ||
| С | 0,12 | 0,4 | 0,3 | ЦНС | ||
| D | 0,08 | 0,2 | 0,4 | Легкие | ||
Общий HIсоставит 4,8, HIцентральной нервной системы — 0,4, а легких — 4,4. Как видно, критическими органами, в наибольшей степени поражаемыми при воздействии представленных химических веществ, являются органы дыхания. Наибольший вклад как в суммарную величину HI, так и в риск воздействия на легкие вносит вещество В (HQ= 4,0) Вероятность возникновения вредных эффектов в центральной нервной системе при ежедневном поступлении веществ А и С в течение жизни несущественна (НI= 0,4), и такое воздействие характеризуется как допустимое.
При комплексном поступлении химического вещества в организм человека из окружающей среды одновременно несколькими путями из многих сред коэффициенты опасности для каждого пути и каждой среды воздействия суммируют и рассчитывают суммарный индекс опасности (ТHI). Пример такой оценки представлен в табл. 1.26.
Таблица 1.26. Показатели, используемые для расчета индекса опасности при комплексном многосредовом воздействии
| Среда | Путь воздействия | Сумма | |||
| ингаляционно | перорально | накожно | |||
| Атмосферный воздух | HQai | — | — | HIa | |
| Питьевая вода | HQwi | HQW0 | HQwd | HIw | |
| Почва | HQsi | HQso | HQsd | HIs | |
| Сумма | HIi | HI0 | HId | THI | |
Примечание: а — атмосферный воздух; w— питьевая вода; s— почва; i— ингаляционное поступление; о — пероральное поступление; d— накожное воздействие.
Суммарный индекс опасности также применяют для определения ранга веществ, поступающих разными путями из многих сред.
Управление риском. Этот элемент анализа риска является логическим продолжением оценки риска и направлен на обоснование наилучших в данной ситуации решений по его устранению или минимизации, а также динамическому контролю (мониторингу) воздействий и рисков, оценке эффективности и корректировке оздоровительных мероприятий. Одним из основных элементов управления риском являются мероприятия, в наибольшей степени способствующие его снижению или устранению. Такие типовые меры могут включать:
ограничение числа лиц, подверженных воздействию вредных факторов;
ограничение сферы использования источника риска или территорий с такими источниками (например, запрет использования загрязненных участков территории для рекреационных целей);
полный запрет производства, применения и ввода определенного вещества или использования данного технологического процесса или оборудования;
снижение числа и мощности источников опасности;
динамический (периодический или постоянный) мониторинг уровней воздействия химических, физических или биологических агентов.
Информирование о риске. Данный элемент представляет собой процесс распространения результатов определения степени риска для здоровья человека и решений по его контролю среди заинтересованной части населения (например, среди врачей, научныхсотрудников, политиков, лиц, принимающих управленческие решения, населения и общества в целом).
Ситуационная задача 1.8
Условие. В атмосферном воздухе г. Красноярска среднегодовые концентрации техногенных химических веществ составили, мг/м3:
| взвешенные вещества..... | 0,75 (норма — 0,05) |
| диоксид азота………….. | 0,03 (норма — 0,04) |
| аммиак………………… | 0,024 (норма — 0,24) |
| формальдегид…………. | 0,0015 (норма — 0,003) |
| фреоны………………… | 0,2 (норма — 0,7) |
| сероуглерод…………… | 0,4 (норма — 0,7) |
Критическими органами, в наибольшей степени поражаемыми при воздействии взвешенных веществ, диоксида азота, аммиака и формальдегида, являются органы дыхания; для фреонов и сероуглерода — центральная нервная система.
Задание. Дайте гигиеническое заключение по приведенной ситуации. Рассчитайте коэффициенты опасности для каждого из техногенных химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, а также вычислите индексы опасности для критических органов.
Определите критические органы, в наибольшей степени поражаемые при воздействии представленных химических веществ, укажите вещества, играющие наиболее значительную роль в формировании риска для здоровья людей, а также обладающие наибольшим риском воздействия на соответствующий критический орган или систему.
Ответьте на вопросы и выполните задания.
Что такое риск для здоровья?
В чем заключается оценка риска для здоровья?
Дайте определение социально-гигиенического мониторинга.
Каковы основные элементы анализа риска?
Для чего необходимы результаты исследований по оценке риска?
Дайте определение референтной концентрации.
Что такое коэффициент опасности?
На основании какого расчета оценивается риск для здоровья людей в условиях одновременного поступления в организм нескольких веществ одним и тем же путем?
При какой величине коэффициента опасности вероятность развития у человека вредных эффектов при ежедневном поступлении вещества в течение жизни расценивается как несущественная?
Вариант ответа
На основании представленных данных следует сделать заключение о том, что в атмосферном воздухе г. Красноярска содержание взвешенных веществ, диоксида азота, аммиака и формальдегида создает риск заболеваний органов дыхания у населения. Наибольший вклад в суммарную величину индекса опасности и в риск воздействия на легкие вносят взвешенные вещества (HQ= 15,0).
Риск воздействия на центральную нервную систему фреонов и сероуглерода является несущественным (HI= 0,9), и их воздействие оценивается как допустимое.
Коэффициенты опасности составили:
для взвешенных веществ — 15,0 (0,75 :0,05);
диоксида азота — 0,8 (0,03 :0,04); . аммиака — 0,1 (0,024:0,24);
. формальдегида — 0,5 (0,0015:0,003);
фреонов — 0,3 (0,2:0,7);
сероуглерода — 0,6 (0,4: 0,7).
Индекс опасности для первых четырех веществ, воздействующих преимущественно на легкие, составил 16,4 (15,0 + 0,8 + 0,1 + 0,5). Индекс опасности для фреонов и сероуглерода, воздействующих преимущественно на центральную нервную систему, равен 0,9 (0,3 + 0,6). Суммарная величина HIсоставила 17,3 (16,4 + 0,9).
Критическими органами, в наибольшей степени поражаемыми при воздействии представленных химических веществ, являются органы дыхания.
Наиболее значимую роль в формировании риска для здоровья играют взвешенные вещества (HQ= 15,0), обладающие наибольшим вкладом как в суммарную величину HI, так и в риск воздействия на легкие.
Вероятность возникновения вредных последствий в центральной нервной системе при ежедневном ингаляционном поступлении в течение жизни фреонов и сероуглерода несущественна (НI= 0,9). Такое воздействие характеризуется как допустимое.
Риск для здоровья — это вероятность развития угрозы жизни или здоровью человека либо угрозы жизни или здоровью будущих поколений, обусловленная воздействием факторов среды обитания.
Оценка риска для здоровья заключается в количественной и/или качественной характеристике вредных эффектов, способных развиться в результате воздействия факторов среды обитания человека на конкретную группу людей при специфических условиях контакта организма с данными факторами.
Социально-гигиенический мониторинг — это государственная система наблюдения, анализа, оценки и прогноза состояния здоровья населения, а также определения причинно-следственных связей между ним и воздействием факторов среды обитания человека.
Основными элементами анализа риска являются три взаимосвязанных элемента: оценка риска для здоровья, управление риском и информирование о риске.
Результаты исследований по оценке риска необходимы для гигиенического обоснования наиболее оптимальных управленческих решений по устранению или снижению уровней риска, оптимизации контроля (регулирования и мониторинга) уровней воздействия вредных факторов окружающей среды и рисков.
Референтная концентрация — это суточное воздействие химического вещества в течение всей жизни человека, которое устанавливается с учетом всех имеющихся современных научных данных и, вероятно, не приводит к возникновению неприемлемого риска для здоровья чувствительных групп населения.
Коэффициент опасности — это отношение воздействующей концентрации (или дозы) химического вещества к его безопасному (референтному) уровню воздействия.
В условиях одновременного поступления в организм нескольких веществ одним и тем же путем (например, ингаляционным) риск оценивается на основании расчета индекса опасности, представляющего сумму коэффициентов опасности этих веществ.
Вероятность развития у человека вредных эффектов при ежедневном поступлении вещества в течение жизни расценивается как несущественная в случае, если коэффициент опасности не превышает единицу.