ІНСТИТУТ МЕДИЦИНИ ПРАЦІ АМН УКРАЇНИ

ГАПОН Василь Олександрович

УДК 613.3 +502.55+628.5+669.1 : 331.43

ГІГІЄНІЧНА ДІАГНОСТИКА ВПЛИВУ ХІМІЧНИХ ФАКТОРІВ НА РОБІТНИКІВ ТА НАСЕЛЕННЯ МЕТАЛУРГІЙНОГО РЕГІОНУ

14.02.01 – гігієна

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в ДП “Український НДІ промислової медицини” МОЗ України.

Науковий консультант

доктор медичних наук, професор
Карнаух Микола Гаврилович,
ДП “Український НДІ промислової медицини” МОЗ України, директор інституту

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Яворовський Олександр Петрович, Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця МОЗ України, завідувач кафедри гігієни праці та профзахворювань;

доктор медичних наук, професор Білецька Елеонора Миколаївна, Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України, професор кафедри гігієни та екології;

доктор медичних наук, старший науковий співробітник Присяжнюк Володимир Євтихійович, Інститут гігієни та медичної екології
ім. О.М. Марзеєва АМН України, завідувач лабораторії гігієни атмосферного повітря.

Провідна установа

Харківський державний медичний університет, кафедра загальної гігієни та екології №1, МОЗ України, м. Харків.

Захист відбудеться 23.09.2003 р. о_14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.554.01 в Інституті медицини праці АМН України (01033, Київ-33, вул. Саксаганського, 75).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту медицини праці АМН України (01033, Київ-33, вул. Саксаганського, 75).

Автореферат розісланий 25.07. 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Степаненко А.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасний стан металургійних підприємств України характеризується недосконалою технологічною структурою та стійким старінням виробничих фондів. Тому металургійні підприємства, займаючи одне з перших місць за обсягами виробництва, є одночасно джерелами інтенсивного багатокомпонентного забруднення виробничого та навколишнього середовища, що породжує ряд гострих гігієнічних проблем. Існують лише розрізнені дані щодо характеристики хімічного забруднення повітря робочої зони при основних процесах металургійного виробництва (Ф.И. Колпаков и соавт., 1984; В.О. Бабкин и соавт., 1997, 1998), його впливу на здоров’я робітників (В.М. Пазинич и соавт., 1984, 1990; Н.В. Гринь, 1987; В.С. Кошкина, 1989), забруднення атмосферного повітря металургійних регіонів окремими пило-газовими сумішами (А.Г. Уральшин и соавт., 1988; Е.М. Білецька, 1996; В.О. Баб-кин и соавт., 2001) та важкими металами (І.М. Трахтенберг, 1997), захворюваності населення металургійного регіону (А.Н. Пономаренко, 1990, 1992; Т.М. Белякова, 1999). В той же час, шкідлива дія виробничих факторів повинна розглядатися у тісному взаємозв’язку з одночасною дією аналогічних факторів у середовищі проживання людини (Ю.І. Кун-дієв, І.М. Трахтенберг, 1991; І.М.Трахтенберг, Л.М. Горбань, 1995;
Ю.І. Кундієв, О.П. Краснюк, 1997). В першу чергу це стосується важких металів, які характеризуються стійкістю, рухливістю та вираженою токсичністю для живих організмів (И.М. Трахтенберг и соавт., 1994;
Є.Г. Гончарук, 1995).

На сьогоднішній день не встановлені особливості забруднення атмосферного повітря та просторового розподілу рухливих форм важких металів в межах санітарно-захисної зони та прилеглої території до металургійного комбінату. Відсутні теоретично обґрунтовані методичні підходи до інтегральної гігієнічної оцінки рівня забруднення атмосфер-ного повітря та грунту в зоні техногенної дії. Не встановлені основні особливості впливу хімічних забруднювачів на найбільш вразливі систе-ми організму різних професійно-вікових контингентів населення. Необ-хідне створення науково обґрунтованої концепції, яка б поєднувала гігіє-нічну експертизу факторів виробничого і навколишнього середовища та донозологічну діагностику взаємопов’язаних негативних змін стану найбільш чутливих систем організму з метою здійснення адекватних профілактичних заходів. В зв’язку з цим виникає необхідність проведення досліджень, спрямованих на розробку принципів та способів гігієнічної діагностики полютантозалежних змін у найбільш вразливих контингентів населення з урахуванням величини аеротехногенного хімічного навантаження.

Зв’язок роботи з науковими програмами, темами. Дослідження є скла-до-вою частиною міжгалузевої комплексної програми “Здоров’я нації” на 2002-2011 роки, спрямованої на реалізацію заходу “Забезпечи-ти прове-дення наукових досліджень з питань екологічної освіти та ін-фор-мації, екологічної оцінки забрудненого навколишнього середовища”. Робота виконана на базі лабораторії промислової екології та здоров’я Українського НДІ промислової медицини (м. Кривий Ріг) в рамках наступних науково-дослідних робіт: № ГР 01.89.0008136 “Гигиеническая оценка технологического процесса производства марганецсодержащих сталей”; № ГР 0194U029980 “Разработать методику комплексной гигиенической оценки неблагоприятного влияния техногенных факторов металлургических комплексов на характер сдвигов в организме и проявлений заболеваний населения”; № ГР 0194U029983 “Определить основные закономерности комплексного влияния неблагоприятных гигиенических факторов производственной среды и техногенных выбросов металлургического производства на здоровье населения”;
№ ДР 0196U0063 “Визначити тести експозиції важких металів техногенного походження на організм людини”. У першій роботі автор був виконавцем, у чотирьох інших – відповідальним виконавцем.

Мета та завдання дослідження. Визначити основні особливості комплексного впливу хімічних факторів металургійного виробництва на показники імунологічної реактивності та репродуктивної функції і захворюваність робітників та населення з метою розробки концепції гігієнічної діагностики та рекомендацій щодо зменшення аеротехногенного хімічного навантаження.

Задачі дослідження:

1. Дати гігієнічну оцінку хімічного забруднення виробничого середовища, а також повітря та грунту в зоні техногенної дії металургійного виробництва та умовно “чистій” зоні.

2. Визначити стан імунологічної реактивності, репродуктивної функції та захворюваності робітників, дорослого населення за даними звернень до станції швидкої медичної допомоги та в лікувально-профілактичні заклади.

3. Встановити основні особливості впливу хімічних техногенних забруднювачів на організм вагітних жінок, дітей, робітників металургійного виробництва, населення в цілому.

4. Розробити концептуальну модель гігієнічної діагностики несприятливого впливу техногенних хімічних факторів металургійного виробництва на різні контингенти населення.

5. Розробити та впровадити рекомендації щодо зменшення експозиційного аеротехногенного навантаження організму хімічними факторами виробничого та навколишнього середовища.

Об’єкт дослідження. Вплив аеротехногенних хімічних факторів на організм робітників та населення металургійного регіону.

Предмет дослідження. Хімічні фактори виробничого середовища (в повітрі робочої зони) та навколишнього середовища (в атмосферному повітрі, грунті); показники стану репродуктивної функції у жінок-робіт-ниць підприємств металургійного виробництва та інтактних осіб в за-леж-ності від дії професійних хімічних факторів жінок; показники імуно-логічної реактивності у робітників, дітей, дорослого населення; випадки загальної захворюваності робітників, дітей, дорослого населення.

Методи дослідження. Гігієнічні та еколого-геохімічні – для оцінки факторів виробничого та навколишнього середовища; санітарно-хімічні – для визначення кумуляції важких металів у волоссі дітей; клінічні – для медичних оглядів вагітних, дітей та дорослих; імунологічні – для визначення імунної відповіді на ксенобіальну дію у робітників, дітей, дорослого населення; фізіологічні – для визначення функціонального стану серцево-судинної системи у дітей; санітарно-статистичні – для вивчення загальної захворюваності досліджуваних контингентів та статистичної обробки одержаних результатів; математичні – для створення математичних моделей впливу аеротехногенного хімічного навантаження на різні системи організму і контингенти населення.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше науково обгрунтовані концептуальні принципи та методи гігієнічної діагностики впливу хімічних факторів металургійного виробництва на найбільш вразливі контингенти робітників та населення. Встановлені основні технологічні процеси металургійного виробництва, які в найбільшій мірі обумовлюють одночасне забруднення виробничого та навколишнього середовища хімічними речовинами. Вперше визначені рівні та сезонні особливості забруднення атмосферного повітря території санітарно-захисної зони металургійного комбінату та прилеглої до неї селищної території, які підпадають під інтенсивну дію техногенних хімічних факторів. Встановлені особливості просторового розподілу рухливих форм важких металів в грунті санітарно-захисної зони металургійного комбінату та особливості їх кумуляції у волоссі дітей. Теоретично обґрунтовані методичні підходи до інтегральної оцінки рівня хімічного забруднення атмосферного повітря та грунту в зоні техногенної дії.

Вперше виявлені патогномонічні ознаки перебігу періоду вагітності та зміни показників “мати–плацента–плід” у жінок, що працюють на підприємствах металургійного виробництва та мешканок техногенно забрудненої зони. Вперше встановлені особливості реагування імунної системи різних професійних та вікових груп населення в залежності від величини аеротехногенного навантаження хімічними речовинами. Серед дітей, що проживають у зоні техногенної дії, виявлений специфічний симптомокомплекс функціональних та органічних змін, класифікований як “синдром екологічної дезадаптації”. Встановлені основні особливості впливу експозиції хімічних забруднювачів на різні групи жителів металургійного регіону. Розроблена концептуальна модель гігієнічної діагностики та оцінки впливу хімічних забруднювачів техногенного генезу, а також принципи її реалізації. Створена комп’ютерна програма, яка дозволяє оцінювати ефект дії техногенних хімічних навантажень, визначати прогноз їх змін у взаємозв’язку із захворюваністю; складений прогноз змін експозиційного навантаження на різні групи населення та рівень загальної захворюваності до 2008 року.

Теоретичне значення одержаних результатів полягає у тому, що на основі теоретичного узагальнення науково обґрунтована система концептуальних принципів гігієнічної діагностики впливу хімічних факторів металургійного виробництва на найбільш вразливі контингенти робітників та населення, яка є новим напрямом комплексного вирішення проблеми оптимізації взаємодії організму людини з факторами виробничого та навколишнього середовища. Принципові положення запропонованої системи можуть бути використані для подальшого розвитку теорії інтеграції гігієни та клінічної медицини при визначенні ризику сумісної дії хімічних факторів виробничого та навколишнього середовища.

Теоретичне значення мають також матеріали дослідження, які конкретизують роль хімічних факторів у формуванні репродуктивного здоров’я населення металургійного регіону та стану їх імунної системи.

Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що на основі встановлених особливостей впливу аеротехногенних хімічних факторів виробничого та навколишнього середовища на найбільш чутливі системи організму і захворюваність різних професійно-вікових груп населення розроблені способи гігієнічної діагностики негативних змін на популяційному та індивідуальному рівнях. Розроблені способи інтегральної оцінки рівня хімічного забруднення атмосферного повітря та грунту, стану системи “мати–плацента–плід”, типу реагування імунної системи. Розроблений спосіб діагностики синдрому “екологічної дезадаптації” серед дітей молодшого шкільного віку. Розроблені “Спосіб доклінічної діагностики субклінічної стадії мангантоксикозу” (держпатент на винахід №15345) та “Спосіб доклінічної діагностики загрози переривання вагітності” (держпатент на винахід №15154). Результати виконаної роботи стали основою для розробки санітарних правил ДСП 3.3.1.038-99 “Підприємства чорної металургії” в частині гігієни виробничого та навколишнього середовища (розділи 8.1-8.4). Санітарні правила впроваджені в практику поточного санітарного нагляду Дніпропетровської, Донецької, Запорізької та Луганської областей. Матеріали дослідження ввійшли до навчального посібника, з грифом МОЗ України для післядипломного підвищення кваліфікації лікарів-лаборантів-гігієністів за циклом “Лабораторні дослідження хімічних факторів навколишнього середовища” та використовуються в навчальному процесі. Одержаний деклараційний патент на винахід “Спосіб прогнозування шкоди здоров’ю працюючого населення від впливу техногенних хімічних факторів металургійного виробництва” (№56714 А G01N31/00 від 15.05.2003). Результати дослідження використані при обґрунтуванні еколого-економічного експерименту в
м. Кривому Розі згідно з розпорядженням Президента України від 06.01.96 р. №6-96 “Про еколого-економічний експеримент в містах Кривий Ріг та Дніпродзержинськ”.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно визначені етапи дослідження, проведений критичний аналіз виконаних попередниками робіт, визначені невирішені напрями існуючої проблеми. Особисто обґрунтований вибір об’єкту, напрямів дослідження, сформовані групи досліджуваних контингентів, підібрані адекватні до поставленої мети та задач дослідження методичні підходи і методи. Особисто здійснені натурні дослідження повітря робочої зони, аналіз багаторічних даних про кліматичні умови в металургійному регіоні, аналіз концентрацій основних хімічних забруднювачів в атмосферному повітрі за даними стаціонарних постів спостереження. Самостійно проведені статистична обробка та інтерпретація даних дослідження, складені математичні моделі аеротехногенного навантаження хімічних речовин на різні вікові контингенти населення. Теоретичне осмислення одержаних результатів дозволило авторові самостійно сформулювати особливості впливу аеротехногенних навантажень на організм людини, на основі яких особисто створена концептуальна модель гігієнічної діагностики та оцінки впливу хімічних факторів металургійного виробництва. Дисертантом не були використані наукові результати та ідеї, що належать співавторам опублікованих праць.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації повідомлені і обговорені на науково-практичній конференції “Екологія Кривбасу – проблеми і перспективи” (Кривий Ріг, 1993); міській науково-практичній конференції “Екологія та здоров’я” (Кривий Ріг, 1993); обласній науково-практичній конференції “Оздоровлення навколишнього та виробничого середовища Придніпровського регіону” (Дніпропетровськ, 1993); республіканській науково-практичній конференції “Гігієна, токсикологія, фізіологія праці та профпатологія в промисловості” (Кривий Ріг, 1995); 4-й Українській науково-практичній конференції “Актуальні проблеми гігієни дітей та підлітків” (Харків, 1995); міжнародній конференції “Екологічні аспекти забруднення навколишнього середовища” (Київ, 1996); міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми екологічної безпеки та контролю природно-техногенних систем” (Львів, 1996); 3-ій міжнародній конференції “Франція та Україна: науково-практичний досвід в контексті діалогу національних культур” (Дніпропетровськ, 1996); XIII з’їзді гігієністів України (Харків, 1997); Всеукраїнській конференції “Охорона навколишнього середовища: екологічні, освітні та медичні аспекти” (Кривий Ріг, 1997); республіканській науковій конференції “Актуальні проблеми гігієни праці та профпатології в машинобудівній та хімічній промисловості” (Харків, 1998); міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні питання гігієнічної та екологічної безпеки на рубежі століть” (Київ, 2000); міжнародній науково-практичній конференції “Інформаційні технології в гігієні та медичній екології” (Київ, 2002); вчених радах Українського НДІ промислової медицини (Кривий Ріг, 1996-2003).

Публікації. Результати дисертаційної роботи викладені в 76 наукових роботах, основні з яких приведені в авторефераті. У фахових виданнях ВАК опублікована 21 наукова робота (16 без співавторства), одержано 3 патенти на винаходи.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, аналітичного огляду наукових досліджень, глави з методів дослідження, 6 розділів власних досліджень, підсумку, висновків, списку джерел використаної наукової літератури, додатків. Робота викладена на 350 сторінках загального тексту, з них 83 таблиці, 30 рисунків. Бібліографія включає 380 джерел вітчизняної та іноземної літератури.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень. Досліджувалося виробниче середовище при основних процесах виплавки сталі на Криворізькому металургійному комбінаті “Криворіжсталь” та Маріупольському комбінаті “Азовсталь”, об’єкти навколишнього середовища (атмосферне повітря та грунт) та обстежувалися контингенти населення (робітники, дорослі, діти), які мешкають у межах санітарно-захисної зони металургійного комбінату “Криворіжсталь” та прилеглої до нього території, загальною площею 10,4 км2. Для порівняння досліджувалася територія такої ж площі умовно “чистої” зони, що знаходиться на відстані 22 км від металургійного комбінату. Вміст зважених пилових часток в атмосферному повітрі визначали стандартним гравіметричним методом з використанням фільтрів АФА. Концентрації діоксиду азоту у повітрі встановлювали за допомогою реакції діоксиду азоту з йодидом калію та фотометричним визначенням утвореного нітриту калію з реактивом Грісса-Ілосвая. Кількісне визначення діоксиду сірки у повітрі здійснювали методом фотометрії продукту його реакції з 4-аміно-антипіріном у присутності залізосидеродистого калію.

В межах досліджуваної (СЗЗ) та контрольної (УЧЗ) зон визначалися концентрації у атмосферному повітрі основних хімічних речовин (діоксиду азоту, діоксиду сірки, фенолу, пилу), питома вага яких складає 95,9% всіх викидів в атмосферне повітря. Дані про концентрації речовин та метеорологічні умови одержані шляхом викопіювання з “Журналів реєстрації результатів дослідження повітря” (облікова форма 328/0) стаціонарних постів спостереження СЗЗ та УЧЗ. Протягом періоду спостереження проаналізовано 14000 проб в СЗЗ та стільки ж – в УЧЗ. Вираховувалися середньодобові та середньорічні концентрації кожного із хімічних компонентів, сумарний коефіцієнт (Ксум). Забруднення атмосферного повітря пилом та газоподібними речовинами розраховувалось за формулою К.А. Буштуєвої.

Відбір проб атмосферного повітря на визначення важких металів проводився електроаспіратором шляхом його втягування через фільтр, поміщений в патрон, зі швидкістю 10-12 л/хвил. Таким чином за час відбору пропускали до 500 л повітря. Фільтр поміщали в фарфоровий тигель, спопеляли, а потім розжарювали його при температурі 500-600?С на протязі 4-х годин. Тигель охолоджували, додавали в нього 10 мл концентрованої сірчаної кислоти та випарювали на пічці насухо. Доводили об’єм дистильованою водою до 20 мл. Розчин через шланг подавали на атомно-адсорбційний спектрофотометр.

Для визначення особливостей просторового розподілу важких металів в грунті використаний геохімічний метод. Обидві території були поділені на квадрати зі стороною 125 м, в кутах відбиралися проби з поверхневого шару (глибина 0-5 см) методом “конверта” – 4 точки по кутах і одна в центрі. В досліджуваній зоні відібрано 199, а в контрольній – 166 проб для визначення кожного досліджуваного металу (Fe, Mn, Pb, Cu, Cd, Ni) згідно “Методических рекомендаций по оценке загрязнения городов химическими элементами” (Б.А. Ревич и соавт., 1982). Всього виконано 2555 вимірів. Визначені концентрації порівнювалися з встановленими фоновими рівнями та гранично допустимими концентраціями в грунті. Визначення кумуляції важких металів у волоссі дітей здійснювалося атомно-адсорбційним методом з розрахунком вмісту окремих елементів важких металів (в мкг/г).

З метою визначення особливостей перебігу гестаційного періоду та стану фетоплацентарного комплексу під спостереженням знаходилося 460 жінок з першою вагітністю у віці від 18 до 25 років: 130 робітниць металургійного виробництва, 174 жительки техногенно забрудненої зони, 156 жительок умовно “чистої” зони. Основні антропометричні показники досліджуваних груп під час взяття на облік у жіночій консультації були приблизно однаковими (коливалися в межах ± ?) та серед них не було осіб з акушерською чи екстрагенітальною патологією. В досліджуваних групах виявлялись патогномонічні ознаки порушення перебігу вагітності. При народженні зважувалися дитина та плацента, вимірювалися довжина тіла та пуповини, життєздатність новонарод-жених оцінювалася за шкалою Апгар. Оцінка фетоплацентарного комплексу проводилася згідно мето-дичних рекомендацій “Оценка физического развития новорожденных” (Москва, 1984). З пуповини відбиралася кров для визначення осмотичної резистентності еритроцитів за методом Акимова В.Т. (1986), показник якої міг свідчити про забезпечення плоду киснем в період вагітності.

Стан імунної системи оцінювався за вмістом Т- і В-лімфоцитів, імуноглобулінів A, M, G, реакції бласттрансформації лейкоцитів (РБТЛ), циркулюючих імунокомплексів (ЦІК), титру комплемента. Рівень Т- і
В-лімфоцитів визначався методом розеткоутворення; вміст імуноглобулінів A, M, G в сироватці крові – за допомогою імунодифузії (за Манчіні); РБТЛ здійснювалася з використанням лімфоцитарного мітогена; циркулюючі імунокомплекси визначалися методом спектрофотометрії на основі гемолітичної активності комплемента. Всього за період спостереження обстежено 532 жителів СЗЗ (172 робітників, 160 жителів, 200 дітей) та 481 жителів УЧЗ (160 робітників, 137 жителів, 184 дітей).

Поширеність патологічних відхилень та порушень функціонального стану організму встановлена протягом трьох років шляхом проведення поглиблених медичних оглядів та додаткового визначення реакції серцево-судинної системи на дозоване навантаження за показником якості реакції (ПЯР). Захворюваність дитячого та дорослого населення проаналізована на основі даних звернень до станцій швидкої медичної допомоги на протязі трирічного періоду шляхом викопіювання з “Карт викликів швидкої медичної допомоги ” (облікова форма 110/0). Викопіювані дані про контингенти дітей у віці 6-10 років, а також робітників та населення у віці 25-49 років. Розрахунок показників частоти звернень проведений на число проживаючого дорослого та дитячого населення.

Статистична обробка одержаних результатів здійснювалася за допомогою методів варіаційної статистики з розрахунком середньої (М) та помилки середньої (m) для інтенсивних показників, а також (Р) та помилки (р) для екстенсивних показників. Достовірність відмінності (Р) визначалась за допомогою значень t-критерія Ст’юдента. Прогноз рівнів забруднення атмосферного повітря, техногенного навантаження та захворюваності складався за допомогою розробленої нами програми “Комп’ютерне моделювання та прогнозування впливу забруднення атмосферного повітря на захворюваність населення” на базі програми Microsoft Exсel 5.0.

Гігієнічна характеристика хімічних факторів при основних процесах металургійного виробництва. Найбільш забрудненим повітря робочої зони було при виплавці легованих марганцем сталей мартенівським та конверторним способами. При мартенівському виробництві під час завалки шихти на робочому майданчику концентрація пилу досягала 121,6 мг/м3, перевищення ГДК становило 30,4-8,8 разів (ГДК – 4 мг/м3). Причиною високого запилення повітря при цій операції була відсутність адекватної аспіраційної системи над завалочними вікнами, через які відбувається надходження пилу. В кабіні завалочної машини концентрація складала в середньому 55,6±3,8 мг/м3, що перевищує ГДК у 13,9 разів. Заливка чавуну у піч супроводжувалася запиленням повітря, яке в середньому становило 88,2±10,2 мг/м3. В ка-бі-ні заливочного крану середня концентрація дорівнювала 45,2±6,1 мг/м3, тобто перевищувала ГДК в 11,3 рази. При плавці середня концентрація пилу в повітрі на робочому майданчику була 45,8±6,0 мг/м3, що в 11,5 разів вище ГДК. Незначне коливання величини запилення повітря спостерігалося при випуску сталі та її розкисленні і легуванні – в середньому 51,2-69,2 мг/м3 (в 12,8-17,3 разів вище ГДК). Концентрації оксиду вуглецю та діоксиду сірки перевищували ГДК в зимову та перехідні пори року в 3-8 разів, а літню пору – до 10 разів. Вміст
оксидів марганцю у повітрі на робочому майданчику під час тривалих операцій, пов’язаних з завалкою шихти та плавкою, в середньому складав 0,47 мг/м3 та 0,67 мг/м3 відповідно, що перевищувало ГДК в
1,3-1,6 разів. Найбільш виражене перевищення ГДК оксидів марганцю у повітрі робочої зони зафіксоване на задньому робочому майданчику при розкисленні, легуванні сталі в ковші (в 20,6 рази).

При конверторному виробництві легованих марганцем сталей рівень запилення повітря істотно відрізнявся в залежності від періоду технологічного процесу та розташування робочого місця. Найбільші концентрації пилу реєструвалися біля конвертора під час продувки киснем, а також при завантаженні конвертора стальним ломом та заливці чавуну, складаючи в середньому 74,6±11,9 мг/м3 та 61,2±6,2мг/м3 відповідно, що перевищувало ГДК в 18-15 разів. Дещо нижчою концентрація пилу була біля вікна завантаження розкислювачів та на пульті управління зливом металу – в середньому 47,6-31,3 мг/м3 (перевищувала ГДК в 12,0-7,8 разів). За вмістом у повітрі робочої зони окислів марганцю при виробництві марганцевистих сталей марки 09 Г2С (з наявністю Mn від 1,3% до 1,7%) операція продувки киснем займає перше місце – 1,22±0,13 мг/м3, що в 24 рази перевищує ГДК. Дещо нижче концентрація оксидів марганцю при зливі металу (1,12мг/м3) та при інших операціях (0,76-0,92 мг/м3), але в цих випадках перевищення ГДК також становить 15-22 рази.

На дільниці розжарювання феросплавів біля печей обпалювання концентрація пилу визначалась на рівні в середньому 103,6 мг/м3, тобто перевищувала ГДК в 26 разів, а оксидів марганцю – 0,77 мг/м3, що в 2,3 рази вище ГДК. Основною причиною запилення повітря робочої зони на дільниці розжарювання феросплавів слугувала відсутність аспіраційних установок від печей пилозбирання.

Особливості забруднення атмосферного повітря та грунту в металургійному регіоні. Концентрації пилу, діоксиду сірки, діоксиду азоту, фенолу були в атмосферному повітрі СЗЗ в 3-5 разів вищі, ніж в атмосферному повітрі УЧЗ, а перевищення сумарного забруднення ко-ливалось в межах від максимального в 3,8 разів (в 1996-1998 та 2001 роках) до мінімального в 2,7 разів в 1993 році (табл. 1).

За період спостереження сумарне забруднення атмосферного повітря СЗЗ збільшилося в 1,3 рази, в той час як в УЧЗ воно суттєво не змінилося (рис. 1). Серед речовин-забруднювачів, концентрації яких перевищували гранично допустимі, у всі сезони року протягом періоду спостереження на першому місці знаходилися зважені речовини (пил), на другому – фенол, на третьому – діоксид азоту, на четвертому – діоксид сірки. Максимум концентрації зважених речовин відзначався зимою, літом концентрації були найменшими. Концентрації діоксиду сірки були найбільшими зимою та восени, а влітку – знижувалися. Зниження концентрацій діоксиду сірки влітку було обумовлено завершенням опалювального сезону та зниженням вологості повітря. Концентрації діоксиду азоту не відрізнялися вираженою сезонною динамікою протягом всього періоду спостереження.

Таблиця 1

Вміст важких металів в приземному шарі атмосферного повітря техногенно забрудненої зони

ГДК зважених речовин в атмосферному повітрі | Вміст важких металів, мг/м3

Fe | Ni | Zn | Cu | Mn | Pb

1,1-2,0 ГДК | 0,98 | 0,75*10-5 | 0,75*10-5 | 0,75*10-5 | 6,02*10-5 | 1,56*10-4

2,1-4,0 ГДК | 1,89 | 1,32*10-5 | 1,24*10-5 | 1,26*10-5 | 9,04*10-5 | 2,41*10-4

4,1-8,0 ГДК | 2,46 | 2,31*10-5 | 2,07*10-5 | 2,03*10-5 | 17,34*10-5 | 4,13*10-4

8,1-16,0 | 4,45 | 3,94*10-5 | 3,78*10-5 | 3,87*10-5 | 32,56*10-5 | 7,83*10-4

Сумарне забруднення атмосферного повітря СЗЗ було найбільшим зимою та восени, а найменшим – влітку. Сезонне забруднення атмосферного повітря контрольної зони зваженими речовинами було в 3-4 рази нижче, ніж в досліджуваній зоні і концентрації не мали достовірних сезонних відмінностей. Концентрації діоксиду азоту були в 1,4-2,0 рази нижчими у порівнянні з такими у повітрі СЗЗ і також не відрізнялися сезонною динамікою.

Концентрації діоксиду сірки та фенолу в атмосферному повітрі УЧЗ були мізерними незалежно від пори року і часто навіть не виявлялися.

Результати аналізу відібраних проб повітря на визначення вмісту важких металів у зоні техногенного забруднення приведені в табл. 1. Із даних табл. 1 видно що концентрації важких металів в атмосферному повітрі дуже малі, а такі метали, як Cr та Cd – взагалі не виявляються. Мізерні концентрації важких металів в повітрі обумовлені, на наш погляд, тим, що важкі метали короткочасно знаходяться в повітрі і швидко випадають в грунт. Найбільше в атмосферному повітрі Fe, на другому місці знаходиться Pb, на третьому – Mn. Встановлено, що концентрації важких металів в повітрі пропорційно підвищуються в залежності від зростання концентрацій пилу в атмосферному повітрі.

Комплексна оцінка проб грунту та даних про просторовий розподіл важких металів дозволила охарактеризувати ступінь забруднення СЗЗ з геохімічної точки зору (таблиця 2). Встановлено, що в грунті санітарно-захисної зони металургійного комбінату та прилеглої території міститься Pb, Zn, Cr, Mn, Cu, в той же час, як в УЧЗ – тільки Pb, Zn. Загальна площа забруднення грунту СЗЗ (66%) перевищує таку в УЧЗ (17%) в 3,9 разів. В СЗЗ “середній” та “високий” рівні забруднення дорівнювали 16% та 3%, в той час як в УЧЗ мав місце лише “середній” рівень забруднення, який становив всього 15% від площі території.

Стан полютантосенситивних систем у різних контингентів. Виявлено, що протягом гестаційного періоду у різних контингентів жінок найчастішими ознаками ускладнення вагітності були задишка, нудота чи комбінації цих двох симптомів. Поява задишки та нудоти зустрічалася у вагітних-жительок СЗЗ в 1,7 разів частіше (32,2%), а у вагітних-робітниць в 1,9 разів частіше (35,4%), ніж у вагітних-мешканок УЧЗ. Найчастіше погіршення самопочуття вагітних мало місце серед всіх контингентів в третьому триместрі вагітності (від 24 до 36 тижнів), причому серед вагітних жительок СЗЗ та вагітних робітниць в 1,9 рази частіше (відповідно 20,1% та 20,2%) ніж серед вагітних-жительок УЧЗ (10,4%). Переважаючими відхиленнями у жінок під час пологів були загрожуюча асфіксія плоду, обвиття пуповиною навколо плоду, зниження оцінки життєздатності новонародженого за шкалою Апгар.

Загрожуюча асфіксія плоду зустрічалася у породіль СЗЗ в 2,1 рази частіше (40,2% випадків), у породіль-робітниць в 2,2 рази частіше (в 42,3% випадків), ніж у породіль-жительок УЧЗ (19,25%).

Таблиця 2

Геохімічна оцінка інтенсивності забруднення грунту території СЗЗ металургійного комбінату важкими металами

Рівень сумарного забруднення грунту (Zc в умовних одиницях ) |

Характер забруднення

Мінімальний

(допустимий ) рівень

Zc = 0-8 | Середній вміст металів перевищує фоновий в 1,5 рази. Геохімічна спеціалізація – Pb, Zn, Cr, Mn, Co,

Cu, Ni

Займає біля 30% території

Низький рівень

Zc = 8-16 | Середній вміст металів перевищує фоновий в 3-5 разів. Геохімічна спеціалізація – Pb, Cr, Mn, Ni, Co, Cu

Займає біля 40% території

Середній рівень

Zc = 16-32 |

Середній вміст металів перевищує фоновий в 5 і більше разів. Геохімічна спеціалізація – Pb, Zn, Cr, Mn

Займає біля 16% території

Високий рівень

Zc = більше 32 |

Середній вміст металів перевищує фоновий в десятки разів і перевищує ГДК. Займає біля 3% території

Індивідуальний аналіз основних макроскопічних показників плоду та плаценти дозволив встановити властиві для металургійного регіону числові значення стану фетоплацентарного комплексу у жінок, що мешкають в зоні техногенного навантаження та контрольній зоні (таблиця 3).

Таблиця 3

Макроскопічні показники стану
фетоплацентарного комплексу новонароджених

Показники |

Контингенти спостереження, числові значення
(М ±m)

породіллі

УЧЗ | породіллі

СЗЗ | породіллі-

робітниці

Маса тіла новонародженого, г | 3551,0 ±34,3 | 3472,0 ±36,4 | 3365,4±31,0

р | <0,05 | <0,01

Довжина тіла ново- народженого, см | 53,4±0,34 | 51,1±0,61 | 51,8±0,47

р | <0,05 | <0,05

Масо-ростовий коефіцієнт | 66,5±1,41 | 52,6±0,67 | 64,9±0,72

р | >0,05 | >0,05

Маса плаценти (без оболонок), г | 540,0±3,79 | 529,3 ±3,12 | 522,7±3,11

р | <0,05 | <0,01

Плацентарно- плодовий коефіцієнт | 0,15±0,06 | 0,15±0,05 | 0,15±0,05

р | >0,05 | >0,05

Довжина пуповини, см | 63,2±0,77 | 61,8±0,87 | 59,8±0,92

р | >0,05 | <0,05

Як свідчать дані табл. 3, маса тіла новонароджених і плаценти робітниць металургійних підприємств достовірно нижча (р<0,05, р<0,01) у порівнянні з масою тіла новонароджених від матерів-жительок УЧЗ. Довжина пуповини також менша серед новонароджених від матерів-робітниць у порівнянні з новонародженими у матерів-жительок УЧЗ (р<0,05).

Осмотична резистентність еритроцитів пуповинної крові у новонароджених в асфіксії в 4,0-4,5 рази вища, ніж у новонароджених у задовільному стані. Це дозволяє нам рекомендувати використовувати показник осмотичної резистентності еритроцитів (ОРЕ) як один із найбільш інформативних критеріїв гіпоксії плоду. Нами розроблені диференційно-діагностичні таблиці для визначення типу реагування імунної системи у населення, що проживає в зоні дії хімічних викидів металургійного виробництва. Як критеріальні параметри використано сім основних показників імунограми: Т-лімфоцити, В-лімфоцити, нульові клітини, показник РБТЛ, імуноглобуліни A, M, G. В залежності від кратності сигмальних відхилень (± ?, ±1,5 у, ± 2,0 у) ?становлено три можливих типи донозологічного реагування імунної системи у дітей
6-10 літнього віку та дорослих 25-49 років: нормальний, пригнічений, виражено пригнічений.

Серед обстежених дітей типи реагування розподілилися наступ-ним чином: у мешканців СЗЗ нормальний – 52,0±3,53%; пригнічений –34,0±3,35%, виражено пригнічений – 2,2±1,02%. Серед дорослого насе-лення питома вага різних типів реагування така: у жителів СЗЗ нормаль-ний – 56,0±3,92%, пригнічений – 26,0±3,47%, виражено пригнічений – 8,0±0,29%; у жителів УЧЗ нормальний – 94,0±2,03%, пригнічений –3,0±1,46%, виражено пригнічений – 1,0±0,85%. Встановлено, що у дітей-жителів СЗЗ майже в 6 разів частіше зустрічалися кардіопатії, які проявлялися у вигляді приглухуватості тонів серця та функціонального систолічного шуму. Незадовільна функціональна спроможність серцево-судинної системи серед дітей-жителів СЗЗ зустрічалася достовірно (р<0,01) частіше (в 63,4-64,8% випадків), ніж серед аналогічного контингенту контрольної зони (в 47,6-49,1% випадків).

Ще більш часто (майже в 8,1 разів) у дітей-жителів СЗЗ діагностувалися лімфоаденопатії, що виражалися збільшенням підщелепних, задньо- та передньошийних лімфовузлів. Рівень загальної захворюваності дітей СЗЗ від 78,6±1,5% до 84,8±1,2% випадків був обумовлений респіраторними захворюваннями, частота яких в 1,5-1,9 разів вища, ніж у дітей УЧЗ. Рівень загальної захворюваності населення, що проживало в СЗЗ, коливався від 830,4 до 1125,1, робітників – від 996,5 до 1350,1, населення УЧЗ – від 718,6 до 1029,5, складаючи в середньому відповідно 547,3, 1036,7, 862,7 на 1000 населення.

Основні особливості впливу хімічного забруднення на різні контингенти населення. Розроблені математичні моделі аеротехноген-ного навантаження на різні контингенти (вагітних, дітей 6-10 років, дорослих 25-49 років), на основі використання середньорічних концен-трацій хімічних речовин та показника експозиції, який визначався в залежності від тривалості перебування людини в умовах дії цих концентрацій.

Застосована формула А.О. Кареліна:

АТН = ( ( Сса · Тса) ·V):М,

де: АТН – сумарне річне аеротехногенне навантаження (мг); Сса – середньорічна концентрація і-ї хімічної речовини а-го місця перебування (мг/м2), Тса – середня частка річного часу знаходження людини в а-ій зоні перебування (десятинна дріб); V – об’єм повітря, який вдихає людина за рік (м3 ); М – маса тіла (кг).

Показник АТН дозволяє судити про сумарне надходження хімічних речовин в організм впродовж року та порівняти навантаження на різні контингенти населення. Але він не дозволяє оцінити можливий негативний вплив таких навантажень на організм, оскільки не пов’язаний з медико-біологічними характеристиками його компонент. Тому, для характеристики не тільки наявності забруднювача в середовищі, а й градації речовини за її впливом на організм, введений коефіцієнт відношення реальної концентрації до ГДК, а для урахування факту біологічної дії – середню масу тіла індивідуума з певної досліджуваної популяції (дітей, вагітних, дорослого населення). В результаті одержаний показник ППАТН (приведеного питомого аеротехногенного навантаження), тобто на одиницю маси тіла.

Тим часом, в техногенних викидах металургійного виробництва вміщуються декілька основних хімічних речовин. У такому випадку необхідно визначати суму кратностей перевищення фактичних концентрацій по відношенню до їх гранично допустимих значень. Оскільки такий показник є не що інше, як коефіцієнт сумарного забруднення (Ксум), то він характеризує число сумарної дії хімічних речовин на 1 кг маси тіла людини.

Як свідчать дані таблиці 4, аеротехногенне навантаження вагітних-мешканок СЗЗ в кожному триместрі було приблизно у 2,8 разів вищим в у порівнянні з мешканками УЧЗ. В обох групах до кінця гестаційного періоду аеротехногенне навантаження втричі зросло. Таким чином, на протязі вагітності жінкі-жительки СЗЗ мали більше аеротехногенне навантаження на організм у порівнянні з жительками УЧЗ, що обумовлювало частішу появу серед них патогномонічних симптомів. Наслідком несприятливої дії техногенних хімічних полютантів серед практично здорових жінок було обвиття плоду пуповиною, а також зміна інтегральних показників фетоплацентарного комплексу на різних рівнях його організації (зниження маси та довжини тіла новонародженого, зменшення маси плаценти та довжини пуповини).

Таблиця 4

Середнє питоме аеротехногенне навантаження вагітних металургійного регіону (ППАТН) основними хімічними речовинами техногенного походження протягом гестаційного періоду

Роки | ППАТН (умовні одиниці на кілограм маси тіла)

вагітні-жительки СЗЗ |

вагітні-жительки УЧЗ

I триместр | II триместр |

III триместр | I триместр | II триместр | III триместр

1999 | 70,4 | 140,9 | 212,3 | 25,2 | 50,4 | 75,6

2000 | 72,1 | 144,3 | 216,4 | 24,6 | 49,3 | 73,9

2001 | 86,5 | 172,9 | 259,4 | 22,9 | 45,8 | 68,7

Багаторазове повторення залежностей між величиною аеротехногенного навантаження та змінами у стані фетоплацентарного комплексу на індивідуальному рівні дозволили установити характерну особливість впливу хімічних забруднень на організм вагітних: трикратне перевищення сумарного аеротехногенного навантаження на організм вагітних хімічними речовинами металургійного виробництва обумовлює серед них двократне збільшення частоти патологічних відхилень під час пологів.

Нами визначене річне сумарне аеротехногенне навантаження основними хімічними речовинами (пилом, діоксидом азоту, діоксидом сірки, фенолом) протягом 10-річного періоду спостереження у дітей, населення, робітників досліджуваної та контрольної зон (рис. 2).

З рис. 2 випливає, що як серед дітей, так і серед дорослого населення річне сумарне аеротехногенне навантаження було в 3,5 разів вище серед жителів СЗЗ у порівнянні з жителями УЧЗ, ще більшим воно було у робітників.

Порівнюючи рівень аеротехногенного навантаження та частоту несприятливих імунних станів, які визначаються типами реагування імунної системи, виявляється відносно більше їх поширення серед дітей та дорослих СЗЗ. Тому другою особливістю впливу техногенних хімічних факторів є: трикратне перевищення сумарного аеротехногенного навантаження у дітей та дорослого населення призводить до 5-ти кратного збільшення частоти несприятливих типів реагування імунної системи у дітей і 11-ти кратного у дорослих. Результати кореляційно-регресійного аналізу дозволили встановити третю особливість впливу хімічних речовин на здоров’я жителів металургійного регіону: загальна захворюваність населення СЗЗ та УЧЗ і робітників залежить від річного сумарного аеротехногенного навантаження.

Концептуальні основи гігієнічної діагностики та оцінки впливу хімічних факторів металургійного виробництва на робітників і населення. На основі встановлених особливостей розроблена концептуальна модель гігієнічної діагностики та оцінки впливу хімічних факторів металургійного виробництва на робітників та населення (рис. 3). Концепція базується на трьох основних принципах:
1) гігієнічній діагностиці стану виробничого та навколишнього середовища; 2) гігієнічній діагностиці стану полютантосенситивних систем та загальної захворюваності найбільш вразливих контингентів;
3) створенні та використанні нових технологій оцінки та прогнозування якості виробничого та навколишнього середовища, стану здоров’я, зв’язків“середовище-здоров’я”.

Суть запропонованої нами піраміди ієрархії реалізації принципів гігієнічної концепції (рис. 4) полягає у наступному. Встановлення зв’язків “середовище-здоров’я”, тобто реалізація найбільш важливого принципу, неможливе без визначення стану полютантосенситивних систем та популяційних груп, залежних від експозиційних навантажень середовищних факторів. В свою чергу, визначення величини експозиційних навантажень неможливе без даних гігієнічної діагностики стану хімічного забруднення навколишнього середовища. Таким чином, другий принцип залежний від першого, а третій – від першого та другого. Виключення з моделі хоча б одного з принципів призводить до руйнування моделі, обумовлюючи неможливість її реалізації. Для практичної реалізації концепції розроблені способи та методи дотримання кожного з принципів.

Використання

нових технологій оцінки
та прогнозу зв’язків
“середовище-здоров’я”

Діагностика стану

полютантосенситивних систем

організму та груп популяції

Гігієнічна діагностика стану
виробничого та навколишнього середовища

Рис. 4. Піраміда ієрархії принципів гігієнічної діагностики та оцінки зв’язків “навколишнє середовище-здоров’я” в металургійному регіоні.

Розроблений спосіб інтегральної оцінки рівня забруднення повітря зваженими речовинами та газовими забруднювачами.

Виходячи з існуючих екологічних підходів, зони з пиловими за-брудненнями виділяються в межах наступних концентрацій: до 1,0; 1-2; 2-4; 4-8; 8-16; 16-32; більше 33 ГДК. Нижньою межею впливу газоподібних речовин вважається така, коли концентрація пилу не перевищує 1,0 ГДК, а коефіцієнт сумарного забруднення (Ксум) не перевищує 1.

Наступні величини концентрацій забруднювачів визначаються