|
УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВИЙ ГІГІЄНІЧНИЙ ЦЕНТР
ЛИТВИЧЕНКО ОЛЬГА МИКОЛАЇВНА
УДК 614.715:547.433-007
НАУКОВІ ОСНОВИ ОХОРОНИ ПОВІТРЯНОГО
СЕРЕДОВИЩА ВІД ЗАБРУДНЕННЯ КАНЦЕРОГЕННИМИ
N-НІТРОЗАМІНАМИ ТА ПОПЕРЕДЖЕННЯ ОНКОГЕННОГО РИЗИКУ ДЛЯ НАСЕЛЕННЯ
14.02.01-гігієна
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора біологічних наук
Київ-1999
Дисертація є рукописом
Робота виконана в Науково-дослідному інституті загальної та комунальної гігієни ім.О.М.Марзєєва МОЗ України
Науковий консультант:
доктор медичних наук Черниченко Ігор Олексійович, Науково-дослідний інститут загальної та комунальної гігієни ім.О.М.Марзєєва МОЗ України, завідувач лабораторією
Офіційні опоненти:
- доктор біологічних наук Лобода Юлія Іванівна , Інститут фармакології і токсикології МОЗ України, старший науковий співробітник ;
- доктор медичних наук, професор Шевченко Андрій Мойсейович, Національний медичний університет ім.О.О.Богомольця, професор кафедри;
- доктор біологічних наук, професор Лось Іван Павлович, Інститут епідеміології та профілактики променевих уражень НЦРМ АМН України, завідувач лабораторією
Провідна установа – Київська медична академія післядипломної освіти ім. П.А.Шупика,кафедра гігієни та екології людини, МОЗ України, м.Київ
Захист відбудеться “ 19 ” листопада 1999р. о 10 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.604.01 при Українському науковому гігієнічному центрі МОЗ України за адресою: 253660,м.Київ-94, вул.Попудренка,50
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Українського наукового гігієнічного центру, м.Київ,вул.Попудренка,50
Автореферат розісланий “ 15 ” жовтня 1999р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Б.Ю.Селезньов
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність проблеми В сучасних умовах ефективна профілактика раку легенів неможлива без знання етіологічних факторів, що обумовлюють розвиток цього захворювання, встановлення джерел їх утворення, закономірностей розповсюдження в повітряному басейні міст і діяння на організм людини, а також регулювання якості середовища на основі їх гігієнічних регламентів (І.С.Киреєва,1983; Н.Я.Янишева,1985; П.А.Боговський, 1987;І.О.Черниченко,1991;Б.Л.Рубенчик,1990; А.М.Сердюк,1998).
Нітрозаміни в ряду канцерогенів заслуговують на особливу увагу внаслідок багатьох обставин. Інтенсивні дослідження цього класу сполук показали, що нітрозаміни можуть екзогенно чи ендогенно утворюватись з попередників в повітряному середовищі, лікарських препаратах, при обробці продуктів харчування, в мастильно-охолоджуючих рідинах, косметичних засобах і т. ін. (В.М.Прусаков,1982; Б.Л.Рубенчик,1990, Л.А.Кульдмяе,1990; П.П.Ільницький,1993; Г.Ф.Жукова, 1994; Fine D.H,1980,1983; B.Klein,1990; P.N.Magee,1996, H.Bartsch,1996)
Важлива інформація щодо значущості нітрозосполук в розвитку ракових захворювань людини була отримана S.Preston-Martin,1987 i D.Winn, 1984, які представили прямі докази канцерогенного діяння деяких сполук цього класу (специфічних для тютюну) на людину.
Разом з тим, критичний розгляд опублікованих в науковій літературі робіт засвідчує, що багато аспектів проблеми нітрозамінів в навколишньому середовищі до цих пір залишаються не вивченими.
Перш за все це стосується питань забруднення атмосферного повітря цими сполуками. Такі дослідження в Україні практично не проводяться. Багато в чому це пов’язане з відсутністю доступних стандартизованих методів їх ідентифікації. Існуючі методи визначення нітрозамінів або практично недоступні для поточного і попереджувального санітарного нагляду за цим класом сполук, або недостатньо чутливі і специфічні (Б.Л.Рубенчик,1983,1990; П.Н.Воловик, 1987; Я.Л.Костюковський,1988; P.N.Magee,1971); арбітражний метод орієнтовано на застосування термоенергетичного аналізатора ТЕА виробництва США (Ю.М.Канн,1981; П.П.Дикун,1990; Fine D.H,1976, 1980, 1983), якого немає в закладах системи МОЗ України і Мінекобезпеки.
В той же час в реальних умовах відмічається повсюдне поширення джерел утворення нітрозамінів, широке застосування їх в промисловості і сільському господарстві, що створює умови для забруднення ними навколишнього середовища. Однак, на сучасному етапі інформація про стан забруднення повітряного басейну населених місць і промислових підприємств України нітрозамінами надто обмежена: не вивчена динаміка концентрацій сполук протягом тривалого періоду, не розкрито закономірностей розподілу нітрозамінів в атмосфері міст з різною орієнтацією промислового виробництва, утруднена гігієнічна оцінка джерел утворення і викиду нітрозамінів в повітряне середовище, не визначено навантаження їх на організм людини, а також конкретних шляхів попередження їх шкідливого діяння.
Практично зовсім не вивченими залишаються питання регламентації нітрозамінів в повітряному середовищі, хоча обгрунтування гігієнічних нормативів є хіба що не головним критерієм вивчення і оцінки небезпеки реального забруднення канцерогенами, прогнозування ризику їх дії на населення і обгрунтування заходів щодо його зниження.
Такі розробки мають стати важливою частиною проблеми охорони навколишнього середовища від забруднення цим класом хімічних канцерогенів і впливу їх на здоров’я населення.
Мета роботи - встановлення закономірностей розповсюдження нітрозамінів в повітряному середовищі, розробка і обгрунтування гігієнічних критеріїв оцінки канцерогенної небезпеки їх реального аерогенного діяння на населення і шляхів її зниження.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі :
- розробити і апробувати метод визначення летких з водяною парою нітрозамінів в повітряному середовищі;
- визначити рівень зонального забруднення атмосферного повітря населених місць пріоритетними нітрозамінами (нітрозодиметиламін /НДМА/ і нітрозодіетиламін /НДЕА/) в залежності від специфіки і рівня їх промислового розвитку;
- вивчити просторово-часові закономірності забруднення повітряного середовища промислових міст пріоритетними нітрозамінами (НДМА і НДЕА);
- визначити і дати кількісну оцінку небезпеки вмісту нітрозамінів в тютюновому димі як одній з складових реального аерогенного навантаження на людину;
- визначити реальне аерогенне навантаження НДМА і НДЕА на населення міст і групи працюючих на виробництвах з наявністю в технологічному процесі цих сполук і їх попередників;
- визначити ризик канцерогенної небезпеки аерогенної дії нітрозамінів в умовах населених місць і виробництва, а також в процесі куріння;
- розробити і обгрунтувати гранично допустимі концентрації НДМА і НДЕА в атмосферному повітрі населених місць і повітрі робочої зони;
- обгрунтувати комплекс заходів щодо захисту атмосфери від забруднення нітрозамінами, попередження їх утворення і діяння на населення.
Наукова новизна роботи полягає в розробці теоретичних, методичних і практичних питань охорони атмосферного повітря від забруднення канцерогенними нітрозамінами.
В роботі вперше серед країн СНД:
- дана кількісна характеристика забруднення атмосферного повітря канцерогенними нітрозамінами;
- отримано дані щодо розподілу концентрацій НДМА і НДЕА в атмосферному повітрі за лог-нормальним законом;
- на основі вивчення характеру, інтенсивності, динаміки і особливостей просторово-часового розподілу концентрацій НДМА і НДЕА в атмосфері міста розраховано реальне аерогенне навантаження цих сполук на населення;
- встановлено закономірності формування аерогенної дози їх на групи працівників виробництв, в технологічних процесах яких застосовуються ці сполуки або їх попередники;
- дана оцінка канцерогенної небезпеки тютюнових виробів, найбільш поширених в Україні;
- розраховано канцерогенний ризик аерогенного впливу нітрозамінів на населення і працюючих.
Теоретичне значення роботи полягає у встановленні закономірностей утворення і розповсюдження нітрозамінів в повітряному середовищі, формування реального аерогенного навантаження їх на населення, визначенні внеску забруднення окремих елементів повітряного середовища, а також тютюнового диму в сумарну аерогенну дозу, розробці методичних підходів до вивчення і гігієнічної оцінки забруднення атмосферного повітря цими сполуками.
Практичне значення роботи полягає в:
- розробленому способі уловлювання і хромато-мас-спектрометричного визначення нітрозамінів в повітряному середовищі з застосуванням доступної вітчизняної апаратури, яка дозволяє визначати слідові концентрації цих сполук;
- науковому обгрунтуванні ГДК нітрозодиметиламіну і нітрозодіетиламіну в атмосферному повітрі населених місць ;
- науковому обгрунтуванні ГДК нітрозодиметиламіну і нітрозодіетиламіну в повітрі робочої зони;
- обгрунтуванні заходів щодо попередження утворення і викиду канцерогенних нітрозамінів в атмосферу.
Впровадження в практику Отримані в результаті даного дослідження експериментальні дані лягли в основу розробки і видання наступних документів:
1. Способ определения нитрозодиметиламина и диметиламина в воздухе : Авторское свидетельство № 938149.-М:,1982
2. Методические приемы отбора проб атмосферного воздуха и определение в них нитрозодиметиламина и его предшественников / Информационное письмо.-Киев:МЗ УССР,1981.
3. Критерий опасности синтеза канцерогенных нитрозаминов: Информационное письмо.- Киев:МЗ УССР,1984
4. Приспособление для предотвращения фотохимического разложения нитрозаминов в пробе (способ отбора) /Рац.пропозиція
5. Методические рекомендации по определению N-нитрозодиметил- и N-нитрозодиэтиламинов в воздухе /НИИОКГ,МЗ УССР.-Киев,1985.-12с.
6. Методика отбора проб атмосферного воздуха и определение в них нитрозодиметиламина /Информационное письмо.-Киев:МЗ УССР,1986.
7. Способ отбора проб атмосферного воздуха и определение в них летучих N-нитрозаминов/ Рац.предложение.-Удостоверение N581 от 21.06.87г.
8. Гранично допустима концентрація нітрозодиметиламіну в атмосферному повітрі населених місць /Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия загрязняющих веществ (ОБУВ) в атмосферном воздухе населенных мест.-Донецк,1998.-С.44.
9. Гранично допустимі концентрації нітрозодиметиламіну і нітрозодіетиламіну в повітрі робочої зони виробничих приміщень (рішення Комітету з питань гігєнічного регламентування №81 від 10.11.1998р.)
10. Модифікація методу визначення канцерогенних нітрозамінів –НДМА і НДЕА в біологічному матеріалі / Інформаційний листок.-Київ:МОЗ України,1996.
11. Забруднення атмосферного повітря: ризик для здоров’я населення /Інформаційний листок.-Київ:МОЗ України,1996.
12. Перелік речовин, продуктів, виробничих процесів, побутових та природних факторів, канцерогенних для людини: Державний гігієнічний норматив.- Київ: Міністерство охорони здоров’я України, Комітет з питань гігієнічного регламентування,1997.-14с.
13. Методичні вказівки по газохроматографічному визначенню нітрозодиметиламіну і нітрозодіетиламіну в повітрі робочої зони (рішення Комітету з питань гігієнічного регламентування №81 від 10.11.1998р.).
Основні положення дисертації, які виносяться на захист:
1. Характер просторово-часового розподілу концентрацій нітрозамінів в атмосферному повітрі населених місць.
2. Закономірності формування аерогенного навантаження нітрозамінів на різні контингенти населення.
3. Оцінка канцерогенного ризику для населення від дії цих доз нітрозамінів.
Особистий внесок автора Організація та безпосередня участь у виконанні досліджень по всіх розділах дисертації. Формування мети, задач, визначення напрямків досліджень, їх обсягів та методів. Науковий аналіз та узагальнення результатів досліджень, наукове обгрунтування та розробка нормативно-методичних документів, їх впровадження в науку та практику охорони здоров’я. Автором повністю виконана математична обробка результатів. Матеріали досліджень, проведених разом з співробітниками лабораторії канцерогенних факторів НДІ загальної та комунальної гігієни ім.О.М.Марзєєва, становлять не більше 15% обсягу роботи. При оформленні заявки на винахід особистий внесок автора складав 40%.
Апробація роботи. Наукові положення, представлені в дисертації, доповідались і обговорювались на слідуючих наукових форумах:
- Всесоюзних симпозіумах "Канцеpогенные N-нитpозосоединения - образование и определение в окpужающей сpеде" ( Таллинн, 1981;1984;1987;1990);
- Х Укpаїнському з’їзді гігієністів ( Київ, 1981 );
- Пленумах Комітету з канцерогенних речовин і заходів профілактики СРСР (Київ,1982,1989, Свердловськ,1990);
- Пленумі Комітету з охорони навколишнього природного середовища Пермської обласної ради НТО (Перм,1983);
- республіканських наукових конференціях “Гігієна навколишнього середовища (Суми,1984, Кривий Ріг,1988);
- VII з’їзді онкологів УРСР ( Симфеpопіль, 1985 );
- II Всесоюзному симпозиумі з екологічної онкології (Київ, 1990 );
- I і II Всесоюзних конгpесах з захворювань органів дихання (Київ, 1990,1996; Челябинськ, 1991);
- XII з’їзді гігієністів СРСР ( Одеса, 1991 );
- науково-пpактичних конфеpенціях ( Київ,1988;1989;1990;1991; 1993; 1995,1998,1999; Самаpа,1991; Бахчисаpай,1994; Севеpодонецьк,1994; Львів, 1996; Дніпродзержинськ, 1998);
- V Конгpесі світової федерації Українських лікарських товариств (Дніпpопетpовськ, 1994 );
- IX з’їзді онкологів Укpаїни ( Вінниця,1995 );
- II з’їзді медичних генетиків України ( Львів, 1995 );
- III i IV Міжнародних симпозіумах по забрудненню довкілля країн Центральної і Західної Європи (Варшава,1996,1998).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано близько 50 наукових робіт, з них 21 стаття ( 5 самостійних), 1 авторське свідоцтво, 1 методичні рекомендації.
Об’єм і структура дисертації Дисертація написана українською мовою, викладена на 301 сторінці машинопису і складається з вступу, огляду літератури,розділу матеріалів та методів досліджень,6 розділів власних досліджень,обговорення результатів досліджень,висновків,списку літератури. Текст дисертації ілюстрований 20 малюнками і 72 таблицями. Список літератури містить 378 найменувань, з яких 205 робіт вітчизняних авторів та країн СНД і 173 – іноземних.
Зв’язок досліджень з проблемним планом розвитку медичної науки
Дисертація виконана згідно з основними напрямками науково-дослідних робіт НДІ загальної та комунальної гігієни ім.О.М.Марзєєва УНГЦ МОЗ України і є узагальненням циклу робіт, виконаних в лабораторії канцерогенних факторів в 1981-1998рр, в яких автор брав участь як відповідальний виконавець:”Изучить возможность образования нитрозаминов из их предшественников в атмосферном воздухе в районе предприятий химической промышленности”,1980,№ г/р 79010958; “Изучить содержание канцерогенных нитрозаминов и их предшественников в атмосферном воздухе города и разработать методические подходы к их определению”, 1985, № г/р 8100498430.янв.; “Определить канцерогенный риск сочетанного действия химического и радиационного факторов окружающей среды в населенных местах республики и разработать комплекс мероприятий по первичной профилактике злокачественных новообразований ”, 1990, № г/р 01860012675, Инв.№ 029.10036351; “Розробити методичні основи вивчення взаємодії діоксиду азоту та нітритів, що беруть участь в утворенні в організмі канцерогенних N-нітрозосполук”, 1995, № д/р VА 01002664Р;”Розробити методичні підходи до визначення ризику дії хімічних сполук при гігієнічному нормуванні та оцінці впливу на населення”, 1995, № д/р 0193V039176; “Изучить содержание канцерогенных веществ в смазочно-охлаждающих жидкостях и воздушной среде производственных помещений”, 1989, № г/р 0180031127;”Дати гігієнічну оцінку повітряного середовища робочої зони цехів вулканізації шин, формової та неформової техніки і розробити рекомендації по його поліпшенню”, 1994;“Разработать научные основы комплексной эколого-гигиенической оценки состояния окружающей среды и здоровья населения для обоснования концепции эколого-гигиенической безопасности Украины ”, 1996, № г/р VА 01002662Р;“Вдосконалення системи медико-екологічних показників оцінки та контролю якості атмосферного повітря” 1998, № д/р 0196U024332.
Об‘єкти, методи та методологія досліджень Робота містить комплекс санітарно-гігієнічних досліджень пріоритетних нітрозамінів - нітрозодиметиламіну (НДМА) і нітрозодіетиламіну (НДЕА), проведених на базі трьох міст з різним рівнем і профілем промислового виробництва і сільської місцевості Київської області, а також ряді промислових підприємств України, з використанням методів санітарного обстеження, натурних спостережень і лабораторного експерименту. Статистичну обробку результатів досліджень, математичне моделювання та прогнозування популяційного ризику від дії канцерогенних нітрозамінів проводили на комп’ютері IBM PC AT з застосуванням мови програмування Turbo Pascal.
Об’єктами досліджень були населені пункти України з різним рівнем і специфікою промислового розвитку. При виборі об’єктів досліджень виходили з передумов, що рівень забруднення атмосфери цими сполуками і характер розповсюдження їх на території населених місць може залежати від багатьох факторів - особливостей планування і забудови, ступеня теплофікації, автомобілізації, профілю промислового виробництва і т.ін. Це обумовило вибір для досліджень населених пунктів з максимально вираженим градієнтом забруднення повітряного середовища вивчаємим класом речовин – велике адміністративне місто Київ, міста Кривий Ріг та Дніпродзержинськ - промислові центри з специфічними галузями промисловості ( металургійна, нафтопереробна, коксохімічна), що характеризуються значними викидами в атмосферу, а також сільська місцевість.
Вивчення вмісту нітрозамінів в повітряному басейні населених місць проводили шляхом численних експедиційних досліджень і стаціонарних цілорічних спостережень.
Вивчення зонального забруднення атмосферного повітря міст здійснювали в районах розміщення автомагістралей різних категорій, житловій забудові різних районів міста, в тому числі поблизу промислових підприємств і віддалік від них, а також в паркових зонах. Дослідження проводили шляхом організації тимчасових пунктів спостережень ( близько 20 днів) у відповідних зонах в різні сезони року.
Для відбору проб атмосферного повітря застосовували електроаспіраційну установку “Тайфун” з високою продуктивністю, надійністю, стабільними показниками витрат повітря при довготривалому відборі проб.
Для визначення закономірностей розподілу нітрозамінів в повітряному басейні міста було організовано цілодобові стаціонарні дослідження протягом річного циклу в двох пунктах м.Києва.
Відбір і аналіз проб повітря здійснювали розробленим в рамках даної роботи методом; проби повітря відбирали в кожному місті на стаціонарних пунктах Укргідромету і супроводжували реєстрацією основних метеофакторів - температури повітря, вологості, барометричного тиску, напрямку та швидкості вітру, атмосферних опадів та сонячної радіації за відповідний період досліджень.
Відбір проб повітряного середовища промислових підприємств здійснювали в зоні дихання робочого протягом робочої зміни
Результати фізико-хімічних досліджень нітрозамінів в повітряному середовищі обчислювали за загальноприйнятими методами статистики з визначенням середньодобових, середньомісячних і середньорічних концентрацій сполук (Мсер.), стандартної похибки m, довірчого коефіцієнта t (критерій Ст‘юдента), кумулятивної частоти (bi) та розмаху вибірки (Мmin - Мmax), (В.С.Турусов,Ю.Д.Парфенов,1986), а також відсотку проб з концентраціями, що перевищували гігієнічні регламенти. Взаємозв’язок між рівнями вмісту в атмосферному повітрі нітрозамінів та метеорологічними факторами проводили шляхом визначення коефіцієнтів кореляції r та їх достовірності.
Розрахунок аерогенної дози канцерогена проводили диференційовано для різних категорій людей з урахуванням різних факторів, включаючи виробничі, побутові, шкідливі звички (куріння). Для більш повної оцінки аерогенного навантаження нітрозамінів на організм людини було проведено серію досліджень по вивченню вмісту цих сполук в кухнях житлових приміщень, оснащених газовими плитами, а також в продуктах куріння найбільш поширених в Україні сигарет.
Оцінку канцерогенної небезпеки отриманих аерогенних доз нітрозамінів здійснювали шляхом порівняння з дозами, що викликають бластомогенний ефект у експериментальних тварин при надходженні цих канцерогенів в організм через органи дихання. Крім того, проводили розрахунки канцерогенного ризику аерогенного впливу нітрозамінів на населення і працюючих з огляду на принципи і підходи, що запропоновані Міжнародним агентством навколишнього середовища США (ЕРА) і прийняті в усоьму світі.
Для екстраполяції на людину отриманих в експериментах залежностей “доза-ефект” застосовували багатостадійну модель Crump і співавт.,1977, яка базується не тільки на моделюванні експериментальних даних, але й дозволяє дати статистичну інтерпретацію кінцевого сумарного результату всіх процесів і факторів, відповідальних за прояв канцерогенного ефекту на популяційному рівні.
Ця модель має вид:
P(d) = 1- e -Q(d)
де
P(d) - ризик розвитку новоутворень при дії дози d
Q(d) - поліном з ненегативними коефіцієнтами і невідомим ступенем.
Було розроблено комп’ютерну програму для цього апроксимуючого рівняння, за допомогою якої на основі отриманих в експерименті залежностей “доза-частота виникнення пухлин” розраховували його параметри.
Розробку та наукове обгрунтування гігієнічних нормативів допустимого вмісту НДМА і НДЕА в повітряному середовищі населених місць і виробничих приміщень здійснювали з огляду на результати їх інгаляційного впливу на експериментальних тварин. За основу було взято дослідження В.Бенеманського,1989, проведені на базі Інституту біофізики АМН СРСР. Розрахунки проводили з дотриманням вимог “Временных методических указаний по обоснованию ПДК загрязняющих веществ”/М.,1989.
Загалом,при виконанні роботи було проведено великий комплекс натурних досліджень. Відібрано і проаналізовано близько 2100 проб атмосферного повітря і близько 300 проб викидів промислових підприємств на вміст НДМА і НДЕА; в 50 пробах мастильно-охолоджуючих рідин проведено визначення цих сполук; проведено близько 150 визначень НДМА і НДЕА в тютюновому димі і накурених приміщеннях; виконано більше 10 тисяч статистичних розрахунків з застосуванням програм на ПК.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовується актуальність проблеми, сформульовані мета та завдання досліджень, наукова новизна, теоретичне та практичне значення результатів роботи, основні положення, що виносяться на захист.
Перший розділ дисертації “Сучасний стан проблеми забруднення атмосферного повітря нітрозамінами і критерії оцінки їх канцерогенної небезпеки” присвячено огляду вітчизняної та зарубіжної літератури з проблеми, що вивчається.
Розглянуто основні джерела антропогенного утворення канцерогенних нітрозамінів і рівні їх вмісту в повітряному середовищі населених місць і виробничих приміщень, тенденції змін цього забруднення. На прикладі підприємств різних галузей промисловості (хімічної, гумової, металообробної, шкіряної тощо) розглянуто питання умов утворення і надходження їх в атмосферу і повітря робочої зони.
Проведено аналіз даних щодо канцерогенних властивостей сполук цього класу , обговорюються шляхи попередження їх шкідливої дії на людину, висвітлено питання гігієнічного регламентування канцерогенів.
У кінці розділу на основі аналізу літературних даних визначено перелік питань, які підлягають вивченню.
В розділі 2 “Програма, об’єкти, методи та обсяг досліджень” на основі програмно-цільового планування представлена детальна програма роботи, обгрунтовані об’єкти та методи досліджень, які використані для вирішення поставлених завдань.
В розділі 3 “Методичні підходи до розробки методу визначення нітрозамінів в повітряному середовищі” представлено розроблений метод визначення НДМА і НДЕА в повітряному середовищі на базі вітчизняної апаратури, доступний для широкого загалу дослідників. Розробку методу здійснювали разом з н.с.Л.Совертковою.
Дослідження проводили на газовому хроматографі “Хром-5” (Чехія) з найбільш розповсюдженим детектором – полуменево-іонізаційним; для встановлення газохроматографічних характеристик розділення сполук в експериментальних умовах досліджували декілька хроматографічних колонок з наповнювачами, розчинників, режимів роботи приладу.
Випробовування ряду сорбентів і десорбентів дало змогу вибрати з доступного асортименту такі, що забезпечують найбільш повне уловлювання цих сполук з повітря і відповідно десорбцію – активоване вугілля марки СКТ і діетиловий ефір.
Для кількісного визначення сполук найбільш приємливим виявився метод абсолютної калібровки.
Основними положеннями методичної схеми визначення летких нітрозамінів в повітряному середовищі є наступні :
- уловлювання цих сполук з забрудненого повітря на твердий сорбент – активоване вугілля марки СКТ;
- десорбція сполук з поверхні вугілля діетиловим ефіром;
- газохроматографічний аналіз;
- кількісне визначення канцерогенів методом абсолютної калібровки;
- вибіркова ідентифікація речовин на мас-спектрометрі.
Враховуючи, що в сучасних лабораторіях найбільш специфічним для цього класу сполук детектором прийнято вважати хемілюмінесцентний (аналізатор термальної енергії ТЕА виробництва США), сумісно з Талліннським політехнічним інститутом було проведено 2 міжлабораторні серії досліджень з порівняння результатів визначення нітрозамінів в натурних пробах за допомогою ТЕА і розробленого нами методу.
Порівняльний аналіз результатів показав, що концентрації НДМА і НДЕА в відібраних пробах визначаються обома детекторами практично на одному рівні, розбіжності в результатах лежать в межах 11-13%.
Ця обставина дозволяє поставити розроблений нами метод в ряд специфічних і чутливих методів ідентифікації летких нітрозамінів в повітряному середовищі.
Розділ 4 “Стан забруднення повітряного басейну населених місць нітрозамінами” присвячено результатам проведеного комплексу стаціонарних і зональних спостережень за кількісним вмістом НДМА і НДЕА в повітряному середовищі населених місць, а також ряду встановлених важливих закономірностей розподілу цих сполук в просторі і часі.
Перш за все, показано стабільне забруднення атмосфери населених місць України нітрозамінами, причому ступінь забруднення атмосферного повітря цими сполуками залежить від спеціфіки його промислового розвитку.
Характерною особливістю просторової структури розподілу концентрацій НДМА і НДЕА в повітряному басейні населених місць є градація забруднення за функціональними зонами (промислова зона, зона автомагістралей, житлова та зона рекреації.
Показано, що для всіх міст, що вивчались, зонами підвищених концентрацій НДМА і НДЕА є промислові, причому рівень забруднення повітря канцерогенами залежить від специфіки промислового виробництва. Так, якщо в Дніпродзержинську і Кривому Розі середні концентрації канцерогенів в цій зоні становлять 1.3 і 1.5 ГДК НДМА та 1.4 і 2.1 ГДК НДЕА відповідно, то в Києві ці величини досягають 2.0 і 3.1 кратностей; якщо в Дніпродзержинську і Кривому Розі забруднення промислової зони НДМА перевищує найменш забруднені райони міст (паркові зони) в 1.6 і 2.4 рази, НДЕА – в 1.3 і 2.6 рази, то в Києві це перевищення сягає 4.8 і 9.4 кратностей.
До того ж, і відсоток відібраних в цій зоні проб з концентраціями, що перевищують ГДК канцерогенів, в Києві вищий – 95.3 і 99.2% у порівнянні з 65.8 і 73.2% в Дніпродзержинську та 77.8 і 89.9% - в Кривому Розі.
Ступінь забруднення зон автомагістралей населених місць дещо нижчий, ніж промзон. Середній рівень забруднення цих зон в містах коливається від 1.0 до 1.3 ГДК НДМА і від 1.5 до 1.8 ГДК НДЕА і деяким чином корелює з інтенсивністю транспортного потоку. При більш високих показниках щільності транспорту (м.Київ) спостерігаються вищі концентрації канцерогенів і зростає число проб з концентраціями, вищими за ГДК : якщо на автомагістралях м.Києва число проб з концентраціями, що перевищують ГДК НДМА і НДЕА, становить відповідно 80 і 86%, то в Дніпродзержинську і Кривому Розі ці величини знаходяться на рівні 57.7 і 61.1% та 65.3 і 76.6%.
Забруднення повітряного середовища житлової зони міст певною мірою залежить від характеру джерел, що його формують, та особливостей планування.Слід зазначити, що в наших дослідженнях пункти спостережень в житлових зонах міст розташовувались за межами санітарно-захисних зон підприємств, на внутрішньоквартальних територіях. В цих зонах середні концентрації НДМА виявлялись на рівні гігієнічного регламенту, НДЕА – перевищували його в 1.2-1.4 рази; перевищення ГДК НДМА в 1.3-1.7 рази спостерігалось в 21.4-34.3 % проб, НДЕА - в 1.8-2.1 рази в 28.3-39.7% проб.
В контрольних районах міст, розташованих в паркових зонах, теж спостерігається перевищення ГДК канцерогенів: НДМА – в 11.2-25.1%, НДЕА – в 9.8-20.2% проб. Ця обставина вказує на дифузне забруднення атмосфери вивчаємих міст канцерогенами цього класу.
З метою вирішення багатьох гігієнічних питань охорони атмосферного повітря від забруднення канцерогенними нітрозамінами нами було проведено цілорічні спостереження за станом повітряного середовища на двох стаціонарних пунктах м. Києва з переважно промисловим і змішаним типом забруднення повітря. Пункт №1 (переважно промисловий тип забруднення) розміщувався в районі, прилеглому до санітарно-захисної зони комплексу підприємств хімічної промисловості (виробництво хімреактивів, синтетичного та штучного волокна і плівок, фарбувальні цехи шовкового комбінату).Пункт №2 (змішаний тип забруднення) розміщувався в житловій зоні, обмеженій з одного боку потужною автомагістраллю з щільністю транспортного потоку до 1000 авт/год , з другого – промисловою територією заводу штучної гуми. Цей район спостережень характеризувався фронтальною забудовою 5-поверховими будинками.
Аналіз отриманих результатів показав, що розподіл протягом річного циклу середньомісячних концентрацій НДМА і НДЕА на обох стаціонарних пунктах має схожий характер і ряд характерних особливостей : мінімальні рівні їх вмісту виявлено в зимовий період, а максимальні – в літні та осінні місяці.
При цьому було показано існування кореляційного зв’язку між середньомісячними показниками НДМА, НДЕА і основними метеофакторами: інтенсивністю сонячної радіації, температурою і вологістю повітря, швидкістю вітру і атмосферним тиском.
Аналіз матеріалів стаціонарних спостережень з застосуванням методу кумулятивних частот, показав, що розподіл добових концентрацій НДМА і
НДЕА в атмосферному повітрі протягом річного циклу підпорядковується лог-нормальному закону (Рис.3), що характерно для більшості атмосферних забруднювачів.
Графіки кумулятивних кривих добових концентрацій НДМА і НДЕА на обох стаціонарних пунктах мають відносно близькі кути нахилу до осі абсцисс, т.наз. масштаб розподілу ( σ=1.98-2.01) Це свідчить про те, що режим забруднення атмосфери цими сполуками має відносно схожий характер, хоча ступінь забруднення дещо відрізняється.
Графічне відображення результатів річних спостережень дало змогу визначити важливу в гігієнічному відношенні характеристику забруднення повітряного басейну нітрозамінами -–відсоток річного часу, впродовж якого спостерігається та чи інша кратність перевищення ГДК канцерогена.
Як видно з таблиці, на стаціонарному пункті №1, наприклад, тільки ~ 55 % річного часу вміст НДМА відповідає його діючій середньодобовій ГДК, а 45% - перевищує її; на стаціонарному пункті №2 – 63 і 37% відповідно. Концентрації НДЕА на рівні ГДК чи нижчі спостерігаються на стаціонарних пунктах №1 і №2 лише в 25 і 30%, а решту річного часу – 75 і 70% - перевищують її. З цього виходить, що для більш ефективного регулювання якості атмосферного повітря необхідні диференційовані за часом гігієнічні регламенти нітрозамінів (середньодобові, середньомісячні та середньорічні), за допомогою яких можна було б контролювати відповідні рівні вмісту цих сполук.
В п’ятому розділі “Кількісна оцінка вмісту нітрозамінів в тютюновому димі” наведено результати серії досліджень вмісту канцерогенів в димі найбільш поширених в Україні сигарет “Прима” і “Столичные”. Ці дані необхідні для кількісного визначення однієї з складових аерогенної дози нітрозамінів - куріння.
Встановлено, що сигарети з фільтром “Столичные” відносяться до категорії високосмолистих, як і 90% сигарет, що випускались в колишньому Радянському Союзі. Популярні в Україні сигарети “Прима” відносяться за цією класифікацією до дуже високосмолистих – вміст смоли в них досягає 30 мг/сиг. При цьому вміст смоли в сигаретному димі корелює з вмістом в ньому нітрозамінів, концентрації цих канцерогенів в сигаретах без фільтра майже в 4 рази вищі, ніж в сигаретах з фільтром.
Вітчизняні сигарети без фільтра, як показує аналіз даних таблиці, виділяють більше нітрозамінів, ніж іноземні, що свідчить про їх низьку якість. Що стосується сигарет з фільтром, то вміст в них НДМА і НДЕА не перевищує відповідних показників в іноземних сигаретах.
Для кількісної оцінки впливу фільтра на вміст смоли в сигаретах з сигарет “Столичные” видаляли фільтр і “прокурювали” сигарети на “курильній” машині. Целюлозно-ацетатний фільтр, який застосовується в цих сигаретах, селективно уловлює НДМА і НДЕА (55.4 – 65.8%), крім того, що він ще і механічно затримує тверді частинки.
Цей відсоток можна збільшити застосуванням спеціальних мундштуків типу “АМОД” ( активне механічне очищення диму). Проведена нами гігієнічна експертиза встановила, що цей мундштук уловлює до 64% смоли, пропускаючи легкі фракції диму, в тому числі никотин, тому задоволення від куріння не зменшується.
Важливим і складним аспектом цієї проблеми є питання оцінки впливу тютюнового диму на людей, що самі не курять, а вимушено знаходяться в оточенні курців і тим самим несамохіть підлягають його дії - так зване “пасивне” куріння. Через відсутність кількісних параметрів цього процесу його однозначно оцінити важко, але побічні розрахунки дозволили порівняти ступінь діяння нітрозамінів диму на тих, що курять і не курять : головний потік диму 2-3 поширених в Україні сигарет без фільтра чи 8-11 сигарет з фільтром впливає на респіраторний тракт курця такою ж кількістю НДМА і НДЕА, яку отримує некурець, перебуваючи протягом години в сильно накуреній кімнаті.
Сумарні дози канцерогенних нітрозамінів, що отримує чоловіче і жіноче населення вивчаємих міст протягом життя, розраховували з огляду на припущення, що для курців середній латентний період розвитку раку легенів становить 30-50 років. Оцінка бластомогенної активності цих доз, проведена згідно з методичними підходами, рекомендованими МАВР, показала, що ці дози можуть бути небезпечними в канцерогенному відношенні.
В шостому розділі “Методичні підходи до визначення реального навантаження нітрозамінів на населення” сформульовано принципи і методичні підходи до визначення реального аерогенного навантаження канцерогенів на населення і приведено розрахунки аерогенних доз НДМА і НДЕА, що отримують різні контингенти населення досліджуваних міст і сільської місцевості без урахування “специфічних” джерел забруднення.
На основі аналізу особливостей біологічної дії канцерогенів, в тому числі нітрозамінів, як висококумулятивних сполук (Н.Я.Янишева і співавт.,1977) і встановлених в рамках роботи закономірностей розподілу цих речовин в атмосфері (представлених в розділі 4) визначено принципи, на яких повинен базуватись розрахунок аерогенного навантаження канцерогенів на населення. Визначення аерогенного навантаження проводили диференційовано, з урахуванням рівнів вмісту канцерогенів в різних елементах повітряного середовища і даних стосовно балансу витрат річного часу на різні види діяльності людини, включаючи побутову діяльність всередині житла, в житлових районах, на автомагістралях і салонах міського транспорту, зонах рекреації, а також виробничу діяльність.
Для розрахунку річного аерогенного навантаження канцерогенів (Дран) для населення застосовували формулу:
ДРАН = (С ВЖ *Т ВЖ + С РЗ * Т РЗ + С ЖЗ * Т ЖЗ + С ТР * Т ТР + С ЗР * Т ЗР )* V + C К * N К * K
де
С ВЖ, С РЗ ,С ЖЗ ,С ТР ,С ЗР - середні значення концентрацій канцерогена для внутрішньожитлового повітряного середовища, повітря робочої зони виробничих приміщень, житлової зони населеного пункту, транспортних магістралей і зони рекреації відповідно, мкг/м3 ;
Т ВЖ ,Т РЗ ,Т ЖЗ ,Т ТР,Т ЗР - частки часу протягом року, коли людина знаходиться у відповідних зонах міста і піддається впливу канцерогена, що міститься в повітряному середовищі цих зон , % ;
V - об’єм повітря, що вдихає людина за рік за умов середньодобового споживання на рівні 15м3 , м3 ;
C К * - концентрація канцерогена в продуктах куріння тютюнових виробів, мкг/шт;
N К - кількість тютюнових виробів, що викурює курець протягом року, шт;
K - коефіцієнт, що характеризує розповсюдження куріння серед населення міста, %.
Обгрунтована необхідність використання при розрахунках аерогенного навантаження нітрозамінів на населення середньорічних концентрацій його в атмосферному повітря населених місць як такої, що найбільш об’єктивно відображає річне надходження канцерогена в організм людини.
Слід зазначити, що частину річного часу людина (переважно жіноче населення) витрачає на комунально-побутову діяльність на кухні, де внаслідок спалювання природного газу можливе забруднення повітряного середовища канцерогенами. Проведені спеціальні дослідження дозволили визначити інтенсивність цього забруднення в період експлуатації плити.
Як видно з таблиці, в процесі спалювання газу в побутовій плиті в повітряне середовище кухні надходить значна кількість нітрозамінів – концентрації сполук за середніми даними значно перевищують їх величини на автомагістралях чи в районах розміщення специфічних промислових підприємств.
Аналіз отриманих величин аерогенних навантажень (без урахування “специфічного” забруднення) показав, що рівні і структура сумарних аерогенних доз НДМА і НДЕА, що інгалює чоловіче і жіноче населення, значною мірою відрізняються (Табл.5). Найбільший внесок нітрозамінів в аерогенне навантаження на чоловіче населення дає куріння – до 29.5 % при курінні сигарет з фільтром і до 63.4 – без фільтра, та час перебування в житлових приміщеннях – до 28%. Чоловіки, які курять, отримують загальну дозу нітрозамінів у 1.25 разів більшу, ніж ті, що не курять.
Для жіночого населення переважною складовою аерогенної дози є та, що отримує жінка на кухні, готуючи їжу – 32.5-38.0 в містах і 45.7 – в селі.
Отже, вагомі внески в аерогенне навантаження канцерогенних нітрозамінів на людину обумовлені рівнем забруднення населеного пункту в цілому, продуктів куріння та спалювання природного газу. Звідси, для зменшення шкідливого впливу цього класу сполук на органи дихання населення в умовах населених місць необхідно проводити цілеспрямовані профілактичні заходи саме в цих напрямках – припинення куріння чи зниження вмісту канцерогенів в тютюні, а також дійовий моніторинг цих сполук в атмосферному повітрі для виявлення тенденцій динаміки їх в часі і просторі.
В розділі 7 “Наукове обгрунтування гігієнічних критеріїв вмісту нітрозодиметиламіну і нітрозодіетиламіну в повітряному середовищі” представлено розрахунки ГДК НДМА і НДЕА в повітряному середовищі населених місць і виробничих приміщень, які базуються на результатах експериментальних досліджень інгаляційного впливу одного з них – НДМА (В.Бенеманський,1989), математичному моделюванні залежностей “доза-ефект” і “ доза-час прояву ефекту”, а також даних відносно порівняльної активності шкали доз цих сполук.
При оцінці стану організму експериментальних тварин в умовах цілодобової інгаляційної дії протягом року встановлено, що НДМА призводить до розвитку пухлин, що локалізуються переважно в нирках та печінці - характерних органах-мішенях для цієї сполуки. Отримані результати показали чітку залежність ефекту від величини дози канцерогена. При цьому зниження дози супроводжувалось зменшенням частоти, множинності, ступеня злоякісності, збільшенням латентного періоду розвитку індукованих пухлин.
Статистично значуще збільшення загального числа пухлин виявлено при дії НДМА в дозах 44.2 мг (самці), 19.2-19.7 мг (самці і самки). При зменшенні дози до 5.3 - 4.5 мг статистично достовірного зростання числа пухлин не відмічали, в зв’язку з чим ці дози НДМА вважали мінімально діючими за латентним періодом пухлиноутворення.
Пpи дії дози HДМА 0.2 мг пухлини виникли у 7.1% самців та 10.7% самок, пеpші пухлини заpеєстpовано у самців чеpез 14.6 міс., у самок - 14.7 міс., а сеpедній латентний пеpіод становив відповідно 20.5 i 20.7 міс. Ці показники не відpізнялись від відповідних показників у тваpин контpольних гpуп, що дозволило pозглядати дозу 0.2 мг як недіючу.
Отже, експериментальні дослідження інгаляційного впливу НДМА виявили дозо-часові закономірності прояву канцерогенного ефекту цієї сполуки. Ці закономірності стали відправною базою для розрахунку гранично допустимої концентрації НДМА в атмосферному повітрі населених місць, який здійснювали шляхом математичного моделювання отриманих залежностей.
Математичне моделювання отриманих в експерименті залежностей "доза-ефект" та "доза-час" з застосуванням функціональних рівнянь (експоненціального і гіперболічного) дозволило: 1/ встановити, що для доз НДМА, неефективних в експерименті, існує відмінний від нуля ризик канцерогенезу, тобто ці дози за певних умов можуть, очевидно, індукувати новоутворення; 2/ визначити “допустиму” дозу канцерогена - таку, ефект дії якої виходив би за межі сеpедньостатистичної тpивалості життя.
Розpахунок ГДК НДМА і НДЕА в атмосферному повітрі населених місць пpоводили за фоpмулою:
| 
