Методические указания по организации контроля за содержанием канцерогенных полициклических ароматических углеводородов в атмосферном воздухе населенных мест

(утв. Минздравом СССР 19.11.1987 № 4440-87)

3 июля 1987 года

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ ЗА СОДЕРЖАНИЕМ КАНЦЕРОГЕННЫХ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

Настоящие «Методические указания по организации контроля за содержанием канцерогенных полициклических ароматических углеводородов в атмосферном воздухе населенных мест» разработаны в соответствии с Приказом Минздрава СССР № 1346 от 10.10.86 «Об утверждении плана внедрений важнейших достижений науки в практику здравоохранения на XII пятилетку», Приложение — том 2 «Перспективные предложения по разделу гигиены», п. 2.142, стр. 295. Они предназначены органам санитарно-эпидемиологической службы, научно-исследовательским институтам и кафедрам мединститутов гигиенического и онкологического профиля, занимающимся исследованием химических канцерогенов, управлениям гидрометеорологии и контроля природной среды, отделам охраны окружающей среды промышленных предприятий.

Методические указания подготовлены под руководством и при участии Ордена Трудового Красного Знамени Киевского НИИ общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Марзеева, Ордена Трудового Красного Знамени НИИ общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина АМН СССР, Всесоюзного онкологического научного центра АМН СССР.

ВВЕДЕНИЕ

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), образование которых связано с наиболее распространенными антропогенными процессами — сжиганием и термической переработкой различных видов топлива и многими природными явлениями, постоянно обнаруживаются в окружающей человека среде, в том числе в атмосферном воздухе.

В настоящее время известно несколько десятков активных канцерогенов класса ПАУ. В атмосферном воздухе наиболее часто определяются высокоактивные соединения — бенз(а)пирен, дибенз(а,h)антрацен, дибенз(а,i)пирен, бенз(b)флуорантен, а также относительно слабые канцерогены — бенз(а)антрацен, бенз(е)пирен, хризен, дибенз(а,c)антрацен, индено(1,2,3-cd)пирен и другие.

Наиболее часто в атмосферном воздухе определяется высокоактивный, распространенный и стабильный представитель этого класса соединений — бенз(а)пирен (БП). Для БП — единственного из канцерогенов класса ПАУ разработаны предельно допустимые концентрации в атмосферном воздухе населенных мест.

Сложившаяся в нашей стране практика исследований БП в атмосферном воздухе населенных мест характеризуется значительным разнообразием используемых методических приемов, в особенности, начального этапа исследований — отбора проб атмосферных загрязнений.

Теория и практика гигиены атмосферного воздуха, а также специальные наблюдения в отношении поведения БП в воздушной среде свидетельствуют о большой значимости этого этапа исследований и необходимости его унификации. Однако до сих пор это не получило достаточного отражения в существующих методических документах.

Включение БП в число ингредиентов, изучаемых в пунктах наблюдения общегосударственной службы контроля загрязнения атмосферы ряда городов страны с особой остротой ставит вопрос об унификации методов их исследования и учете гигиенических требований для получения информации, адекватной задачам, решаемым гигиенистами и практической санитарной службой.

Настоящие методические указания рассмотрены и одобрены на пленуме Секции «Гигиена атмосферного воздуха» Проблемной комиссии союзного значения «Научные основы гигиены окружающей среды» (Тбилиси, 1985 г.) и рекомендованы Минздраву СССР к утверждению.

2. Цель и задачи исследования канцерогенных ПАУ в атмосферном воздухе населенных мест

Исследования канцерогенных углеводородов в атмосферном воздухе населенных мест осуществляются с целью:

• определения диффузного загрязнения воздушного бассейна населенных мест;
• выявления влияния промышленных источников, автотранспорта, отопительных и энергетических установок на уровень загрязнения атмосферного воздуха и обоснования гигиенических требований к его оздоровлению;
• проверки эффективности осуществляемых мероприятий по снижению выбросов канцерогенных углеводородов;
• определения реальных аэрогенных нагрузок канцерогенов, воздействующих на различные контингенты населения;
• оценки влияния атмосферных канцерогенов на уровень заболеваемости населения злокачественными новообразованиями органов дыхания и других органов и систем.

В зависимости от поставленной цели организация исследований канцерогенных ПАУ может осуществляться на различных уровнях:

• централизованная система контроля — для получения информации о степени загрязнения воздуха в различных экономико-географических районах страны, условиях рассеивания и переноса загрязнителей, а также разработки прогнозов на перспективу;
• районная система контроля — для наблюдений в масштабах городов и промышленных районов;
• местный контроль — для выявления загрязнения атмосферного воздуха в районах размещения отдельных источников выбросов с целью разработки конкретных оздоровительных мероприятий.

С позиций гигиенической оценки влияния атмосферных канцерогенов на здоровье населения наиболее актуальной на современном этапе следует считать организацию исследований в масштабах городов и промышленных районов.

Приоритетными для изучения канцерогенных ПАУ следует считать города с крупными предприятиями черной металлургии и коксохимии, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, алюминиевой и электродной, сланцеперерабатывающей промышленности, крупными теплоэнергетическими объектами, которые являются значительными источниками выбросов этих соединений в атмосферу.

Крайне важны также исследования канцерогенных ПАУ в атмосферном воздухе городов с высокой насыщенностью автотранспортными средствами, с крупными железнодорожными станциями и аэропортами.

Количественный аспект изучения канцерогенов в окружающей среде требует проведения такого рода исследований также в средних, малых городах и сельских населенных пунктах.

В зависимости от конкретных задач исследования и практических возможностей их выполнения изучаются либо весь спектр, доступный для анализа современными методами, либо их отдельные представители.

В частности, для оперативного решения практических задач по охране атмосферного воздуха от загрязнения канцерогенными ПАУ целесообразно проводить исследование только БП как их лимитирующего показателя.

При разработке вопросов о реальных аэрогенных нагрузках атмосферных канцерогенов на население и оценке их влияния на уровень онкологической заболеваемости необходимо углубленное изучение содержания канцерогенных ПАУ в воздушном бассейне населенных мест. При этом исследования должны быть направлены, в первую очередь, на определение высокоактивных канцерогенных соединений — бенз/а/пирена, дибенз/а,h/антрацена, дибенз/а,i/пирена, бенз/b/флуорантена.

3. Общие требования к организации исследований канцерогенных ПАУ в атмосферном воздухе населенных мест

Исследования канцерогенных ПАУ в воздушном бассейне населенных мест следует осуществлять в соответствии с общими принципами и методическими требованиями организации санитарного контроля за состоянием загрязнения атмосферного воздуха, изложенными в официальных документах (Руководство по контролю загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1979; Методические указания по организации санитарного контроля за состоянием атмосферного воздуха. В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1981, ГОСТ 17.2.3.01-77 «Охрана природы». Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов).

При организации исследований канцерогенных ПАУ в атмосфере рекомендуется два вида наблюдений:

1. стационарные круглогодичные наблюдения за диффузным загрязнением воздушного бассейна города;

2. зональные наблюдения в районе размещения отдельных источников выбросов канцерогенов в течение определенного периода времени.

Исследования следует проводить путем организации постоянных круглогодичных (стационарных) или временных пунктов наблюдения.

При выборе мест для размещения стационарных пунктов следует:

• предварительно ознакомиться с санитарной ситуацией города (района), его планировкой, собрав при этом данные о промышленных предприятиях и отопительных энергетических установках, являющихся источниками выбросов канцерогенных ПАУ, их размещении, мощности и количестве выбросов; размещении основных транспортных магистралей, интенсивности движения автомашин; размещении железнодорожных станций и аэропортов;
• при наличии данных о содержании канцерогенных ПАУ (БП) в выбросах предприятий провести расчет полей их приземных концентраций в соответствии с СН 369-74;
• изучить рельеф местности и метеорологические особенности района, могущие оказывать влияние на распространение канцерогенов в атмосфере.

Выбранные места должны отвечать следующим требованиям:

• отражать характерное для данного города (района) состояние загрязнения атмосферы канцерогенными ПАУ;
• располагаться на территориях, не подвергающихся влиянию местных источников выбросов канцерогенных ПАУ;
• находиться на открытых, хорошо проветриваемых площадках с непылящим покрытием (газон, асфальт, твердый грунт).

Размещать пункты целесообразно на территории учреждений санэпидслужбы и других медицинских учреждений, стационарных постов и метеоплощадок гидрометеослужбы, насосных станций службы городского водопровода и т.п.

Схема стационарного пункта показана на рис. 1 (не приводится).

Для отбора проб атмосферных загрязнений на канцерогенные углеводороды рекомендуется применять высокообъемную электроаспирационную установку, смонтированную на основе электроручного вентилятора ЭРВ-49, производительностью до 250 куб. м/час. Электромотор установки имеет мощность 0,27 — 0,4 кВт и подключается к электролинии с напряжением 380 В.

Установка позволяет отбирать представительную пробу воздуха для определения не только БП, но и других ПАУ, характеризуется стабильным расходом воздуха и большей надежностью эксплуатации при длительном отборе проб воздуха.

Для улавливания атмосферных аэрозолей используются фильтры из ткани ФПП-15, изготовленные в виде конуса диаметром 30 см и площадью около 1400 кв. см. Удельная скорость просасывания воздуха через фильтр составляет до 3 л/мин./кв. см, что обеспечивает практически полное (до 84%) улавливание мелкодисперсной пыли.

При организации наблюдений важным является установка защитной аппаратуры, предохраняющей воздухозаборную воронку от атмосферных осадков и прямого солнечного облучения, которое может приводить к деградации канцерогенных ПАУ.

Для отбора проб воздуха на канцерогенные углеводороды может быть использована и другая воздухозаборная аппаратура, отвечающая приведенным выше требованиям и позволяющая отбирать в течение заданного периода времени достаточное для анализа количество материала.

Минимальный объем пробы при этом может быть определен по формуле <*>:

            10 x аналитическая чувствительность (в мг)

------------------------------------------, официальный стандарт (в мг/куб. м)

что применительно к БП в оптимальном диапазоне его определения будет составлять:

 10 x 0,01 мкг

---------------- = 100 куб. м. 0,001 мкг/куб. м

---

<*> Методы установления допустимых уровней воздействия профессиональных вредностей: Доклад Комитета экспертов ВОЗ. Женева: ВОЗ, 1978, сер. техн. докл. № 601. 71 с.

Целесообразно использование воздухозаборной аппаратуры, которая могла бы обеспечить круглосуточный отбор проб воздуха на канцерогенные углеводороды (главным образом БП) с производительностью 10 — 30 куб. м/час. В таком диапазоне может производиться отбор проб воздуха с помощью электроаспиратора для отбора среднесуточных проб пыли ЭА-3С.

Для обеспечения адекватной оценки состояния загрязнения воздушной среди продолжительность отбора проб атмосферных загрязнений на БП должна соответствовать временной размерности действующей в нашей стране среднесуточной ПДК его для атмосферного воздуха населенных мест.

В соответствии с этим отбор проб атмосферных загрязнений на канцерогенные ПАУ, в частности БП, должен быть ориентирован на определение суточных концентраций его в атмосферном воздухе.

При этом возможны два варианта режима отбора проб:

1. круглосуточный, который является более экономичным и доступным, что особенно важно при длительных (круглогодичных) наблюдениях, хотя может быть связан с несколько большими потерями канцерогенов, главным образом, в летнее время;

2. многократный отбор проб в течение суток через равные промежутки времени (например, 4-кратный по 2 часа каждая проба в сроки наблюдения, установленные для постов общегосударственной службы контроля за загрязнением атмосферы — 1, 7, 13, 19 ч по местному времени) с последующим определением среднесуточных концентраций. Этот способ отбора проб целесообразно использовать при высоких уровнях загрязнения воздуха канцерогенными углеводородами и необходимости выявления динамики их показателей в течение суток; он может снизить потери канцерогенов в процессе их отбора, но значительно усложняет и удорожает исследование.

При выполнении круглогодичных наблюдений минимальное количество суточных проб воздуха для вычисления среднегодовой концентрации канцерогена должно составлять не менее 200.

Определение среднегодовых концентраций в качестве объективного показателя состояния загрязнения атмосферы канцерогенными ПАУ имеет принципиально важное значение. Это связано, во-первых, со значительной динамичностью как суточных, так и среднемесячных концентраций канцерогена, в частности БП, в атмосферном воздухе в течение годового цикла. Во-вторых, с необходимостью учета ингалируемых доз канцерогенов (как высококумулятивных соединений) в течение длительного периода времени, что наиболее достоверно может быть осуществлено на основании среднегодовых показателей.

При выполнении других исследований наблюдения целесообразно осуществлять в два сезона года — зимний и летний, при этом в каждом пункте следует отбирать по 25 суточных проб.

При постановке ряда специальных задач, например, оценки санитарной ситуации в районе размещения конкретного источника, зональные исследования могут быть осуществлены в наиболее неблагоприятный по метеорологическим условиям период. При этом в каждой зоне наблюдения должно быть отобрано не менее 25 проб.

Характеристика основных метеофакторов (температуры, влажности воздуха, скорости и направления ветра, барометрического давления, количества осадков и др.) по среднесуточным их показателям за периоды проведения исследований может быть получена в городских гидрометеостанциях или центрах по контролю природной среды Госкомгидромета СССР.

4. Организация исследований диффузного загрязнения воздушного бассейна канцерогенными ПАУ

Исследование диффузного загрязнения атмосферного воздуха канцерогенными ПАУ проводится с целью:

• определения степени загрязнения канцерогенами воздушного бассейна города и его отдельных районов для выявления связи с онкозаболеваемостью населения, в первую очередь частотой рака легкого;
• определения реальной аэрогенной нагрузки канцерогенных ПАУ на население;
• определения фонового содержания БП и других ПАУ в воздухе города для решения вопросов перспективного промышленного строительства;
• составления прогноза загрязнения на перспективу.

Основным видом исследований являются стационарные наблюдения. Для получения объективной информации о пространственной структуре загрязнения необходимо выбирать репрезентативные для данного города или его районов пункты наблюдения.

Стационарные пункты рекомендуется устанавливать в жилых районах города — в его центральной части, в зоне влияния наиболее значительных источников выбросов канцерогенных ПАУ и в относительно «чистом» районе города. В связи с большими методическими трудностями проведения исследований канцерогенных углеводородов можно ограничиться организацией 3 стационарных пунктов с полной программой наблюдений (в течение года) и ряда дополнительных пунктов с сокращенной программой наблюдений (по сезонам).

Общее количеств пунктов для наблюдения за содержанием канцерогенных ПАУ в атмосферном воздухе определяется теми же требованиями, что и в отношении измерительных постов для других атмосферных загрязнителей: в городах с населением до 50 тыс. — 1, до 100 тыс. — 2, до 200 тыс. — 3, до 500 тыс. — 5, до 1 млн. — 10, до 2 млн. — 15, более 2 млн. — 20.

5. Организация исследований канцерогенных ПАУ в районе размещения промышленных предприятий и теплоэнергетических объектов

Исследования проводятся для:

• определения степени влияния промышленных объектов или их комплексов на состояние загрязнения воздушного бассейна канцерогенными ПАУ и обоснования необходимых оздоровительных мероприятий;
• обоснования размеров санитарно-защитных зон для промышленных предприятий, где канцерогены класса ПАУ, в частности БЦ, является лимитирующим по вредности загрязнителем атмосферного воздуха;
• оценки эффективности внедряемых на производстве мероприятий по снижению выбросов канцерогенных углеводородов.

Сложность изучения загрязнения атмосферного воздуха канцерогенными ПАУ в районе размещения промышленных источников связана со значительными колебаниями концентраций канцерогенов, обусловленными изменчивостью направления ветра и факела выбросов предприятия.

Исследования рекомендуется проводить в периоды максимальной производительности предприятия в условиях, наименее благоприятных для рассеивания выбросов (осенне-зимний сезон, периоды температурных инверсий, туманов).

Для проведения зональных исследований вокруг промышленного предприятия или теплоэнергетического объекта следует организовать ряд временных пунктов наблюдения с учетом преимущественного направления ветра в период выполнения исследований.

Отбор проб воздуха осуществляют на расстоянии 0,2 — 0,5, 1, 2, 3, 4, 5 км и более в зависимости от характера и мощности источников выбросов предприятия. При решении специальных задач наблюдения могут быть проведены в меньшем количестве пунктов, например, в зоне максимального приземления факела выбросов, на границе санитарно-защитной зоны, в зонах проживания обследуемых контингентов населения и т.п.

6. Организация исследований канцерогенных ПАУ на автомагистралях

Автомагистрали городов являются зонами постоянного и высокого загрязнения воздушной среды канцерогенными ПАУ, содержащимися в выбросах автотранспорта.

Контроль за содержанием канцерогенных ПАУ в воздухе автомагистралей проводится с целью:

• определить уровни загрязнения воздушной среды автомагистралей и обосновать необходимые оздоровительные мероприятия;
• установить зависимость между уровнем загрязнения автомагистралей канцерогенными ПАУ (БП) и интенсивностью транспортного потока для прогнозирования состояния загрязнения канцерогенами городской сети улиц;
• оценить гигиеническую эффективность планировочных решений и застройки примагистральных районов в отношении защиты населения от влияния канцерогенов, содержащихся в выбросах автотранспорта.

Исследования могут быть осуществлены двумя способами:

• путем организации пунктов наблюдения на наиболее характерных автомагистралях городского значения с круглосуточным отбором проб атмосферных загрязнений в различные сезоны года;
• путем организации наблюдения по специальной программе.

Последние в зависимости от задач исследования могут проводиться на автомагистралях с различной интенсивностью движения транспорта — до 500, 500 — 1000, 1000 — 1500, 1500 — 2000 и свыше 2000 машин в час, а также в примагистральных жилых районах. Отбор проб воздуха проводится синхронно в различных пунктах наблюдения в течение суток.

В комплекс наблюдений при этом включается определение интенсивности движения транспорта в соответствии с ГОСТом («Потоки транспортные в населенных пунктах. Метод определения шумовой характеристики». ГОСТ 20444-75. М., 1975) и регистрация метеофакторов.

7. Методы определения канцерогенных ПАУ в пробах атмосферного воздуха

Анализ проб атмосферных загрязнений на содержание канцерогенных ПАУ включает следующие этапы:

• экстрагирование с помощью органических растворителей (для фильтров из ткани ФПП-15 — петролейного эфира, для ФПА-15 — бензола) из отобранных проб смолистых веществ, являющихся носителями ПАУ;
• хроматографическое фракционирование в тонком слое смолистых веществ, тлеющих целью разделить исходный материал на индивидуальные соединения; хроматография ведется в незакрепленном слое окиси алюминия с использованием в качества подвижной фазы петролейного эфира с добавлением циклогексана и бензола в соотношении 5:1;
• качественное определение в полученных фракциях БП и других ПАУ по спектрам люминесценции при температуре жидкого азота (БП — на спектрографе ИСП-51 с фотоэлектрической приставкой ФЭП-1, других канцерогенных ПАУ — на спектрофлуориметре МЕР-44а фирмы Перкин-Элмер (Швеция) или спектрофлуориметре «Элюмин» отечественного производства);
  • количественный анализ БП и других ПАУ по методу внутреннего стандарта или комбинированному методу добавок и внутреннего стандарта; -10 чувствительность метода определения для БП 1 x 10 г/мл (оптимальный -8

диапазон  1 x 10   г/мл) погрешность не более 12%; для других канцерогенных
            -8              -9
ПАУ - 1 x 10   г/мл - 1 x 10   г/мл.

Методические приемы подготовки и анализа проб атмосферных загрязнений на канцерогенные ПАУ детально изложены в Руководстве по контролю загрязнения атмосферы (Л.: Гидрометеоиздат, 1979), справочном пособии «Лабораторные исследования внешней среды» (Киев: Здоров'я, 1978; раздел Санитарный контроль за содержанием канцерогенных веществ в окружающей среде), методических указаниях по определению канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, в частности бенз(а)пирена, в различных промышленных и природных продуктах (М.: МЗ СССР, 1972).

8. Оценка результатов наблюдений

В настоящее время до установления нормативов канцерогенных ПАУ для атмосферного воздуха оценка состояния загрязнения воздушного бассейна населенных мест этими соединениями проводится по содержанию БП. В качестве критерия оценки используется среднесуточная ПДК БП в атмосферном воздухе населенных мест — 1 нг/куб. м (или 0,1 мкг/100 куб. м).

Обработка результатов наблюдений проводится с использованием обычных вариационно-статистических методов, включая определение среднего значения концентрации канцерогена для изучаемой серии проб, стандартного отклонения, стандартной ошибки средней величины, а также процента проб, превышающих ПДК.

---