25 июня 2016г.
Реферат
Уравнения прямолинейной регрессии получены на основании проведённого корреляционного анализа, между предельно-допустимыми концентрациями содержания вредных химических веществ в воздушной среде пилотируемых космических аппаратов (ПДКпка) и предельно-допустимыми концентрациями, установленными для воздуха рабочей зоны (ПДКр.з.) и атмосферного воздуха (ПДКа.в.). Высокие коэффициенты корреляции (r=0,68 – 0,87) свидетельствует о тесной связи между данными массивами. Достоверность и правомерность использования полученных уравнений для химических веществ 2, 3 и 4 классов опасности подтверждена в экспериментах на лабораторных животных, проведённых по классической схеме.
Введение
Мониторингом содержания вредных химических примесей в воздушной среде орбитальных станций (ОС) 
«Мир» и МКС установлен приоритетный перечень химических веществ, которые определяют качество воздушной среды долговременных орбитальных станций. С введением современных средств анализа и увеличении номенклатуры полимерных материалов, как основных источников загрязнения воздушной среды ПКА, значительно расширился перечень токсикологически значимых веществ 2, 3 классов опасности: органосиланолы, алкилсульфиды, целлозольвы, фталаты, хлорорганические производные углеводородов на которые отсутствуют нормативы для ПКА. В соответствии с ГН 1.1.701-98, для гигиенической оценки воздушной среды и обеспечения безопасности возникла необходимость регламентирования веществ и введения ПДКпка в ГОСТ Р 50804 – 95. Проведение экспериментальных исследований по классической схеме для гигиенического нормирования 63 веществ потребует многолетних экспериментальных исследований. Согласно ГН 1.1.701-98 для веществ, относящихся к хорошо изученному классу соединений, с известными показателями токсикометрии и механизмом биологического действия, или аналоги которых имеют установленные ПДК для атмосферного воздуха или других объектов окружающей среды, допускается устанавливать гигиенические нормативы методом расчета по формулам (С.Д. Заугольников и др., 1978; Л.А. Тепикина, 2007).
Цель работы
Разработать и экспериментально обосновать уравнения расчёта предельно-допустимых концентраций химических веществ в воздушной среде пилотируемых космических аппаратов с учетом длительности и непрерывности воздействия до 1 года.
Задачи
1. Установить математические зависимости между экспериментально обоснованными ПДКпка, ПДКа.в. и ПДКр.з.
2. Провести верификацию установленных математических зависимостей между ПДКпка, ПДКр.з. и ПДКа.в. на примере ПДКпка, полученных расчётным методом и ПДКпка, полученных в экспериментах на лабораторных животных, проведенных по классической схеме.
3. Провести экспериментальные исследования на животных по установлению ПДКпка веществ 2, 3 и 4 классов опасности, входящих в приоритетный перечень веществ, загрязняющих воздух ПКА для экспериментального подтверждения регламентов, разработанных с использованием расчётного метода.
Методы и материалы
При установлении математических зависимостей, между предельно-допустимыми концентрациями использовались значения экспериментально установленных ПДКпка (ГОСТ Р 50804 – 95), ПДКр.з. (ГН 2.2.5.1313-03) и ПДКа.в. (ГН 2.1.6.1338-03). Обработка данных проводилась с использованием корреляционного и регрессионного анализов в соответствии со стандартными процедурами. Эксперименты длительностью 120 суток при ингаляционном воздействии (дибутилфталат, 1,4-диоксан и гептан) проводились на лабораторных животных (белые мыши самцы в количестве 4 групп по 50 половозрелых особей, возраст - 3 месяца, вес 20-23 г.) по классической схеме с установлением порога хронического действия (МУ № 2163-80). Исследования проводились с учётом норм и правил биомедицинской этики: использование минимального количества животных для получения статистически достоверных результатов. В экспериментальный период животные содержались на стандартном пищевом рационе в условиях вивария и герметичных камер и не подвергались экстремальным и насильственным воздействиям со стороны экспериментаторов. Забор биоматериала осуществлялся путём декапитации без использования наркотических препаратов. В ходе экспериментов исследовалось функциональное состояние ЦНС, печени, почек, состав периферической крови, выносливость животных к функциональным нагрузкам и патоморфологические исследования.
Для апробации соответствия установленных математических зависимостей использовались значения ПДКпка полученные расчётным методом и экспериментально установленные ПДКпка взятые из ГОСТ Р 50804 – 95. Сопоставление расчётных и экспериментальных ПДКпка осуществлялось с использованием корреляционного анализа и полученных коэффициентов корреляции.
Статистический анализ проводили с использованием стандартных пакетов программ: Statistica Statsoft ver.8, STATGRAPHICS Centurion XVI version 16.1.11., IBM SPSS Statistics v.2.2.
Результаты и обсуждение
Результаты корреляционного анализа между величинами ПДКпка и ПДКр.з. для 92 химических веществ в графическом виде представлен на Рисунке 1.
Высокий коэффициент корреляции (r=0,87), свидетельствует о тесной связи между массивами данных экспериментально обоснованных и официально утверждённых величин ПДКпка и ПДКр.з., при достоверности р<0,0001. Положительный результат анализа даёт основание использовать полученную формулу (1) в расчётах величин ПДКпка для других химических веществ, идентифицированных в воздушной среде МКС, на основе имеющихся экспериментально обоснованных нормативов ПДКр.з.:
lgПДКпка =
0,75
lgПДКр.з. - 0,85 (1)
В связи с тем, что любая математическая формула позволяет рассчитать наиболее точно средние данные по вариационному ряду, при использовании формулы (1) для веществ 1 класса
опасности прогнозные уровни будут завышены, а для веществ 4 класса
–
занижены.
Более точные
прогнозы
будут
давать уравнения, когда
вариационный ряд состоит из веществ одного класса опасности, так как в этом случае отмечается более равномерное распределение показателей в исследуемом диапазоне
(А.А.Голубев и др., 1973; Л.А.Тепикина, 2007).
Поэтому исследованы корреляционные связи между ПДКпка и ПДКр.з. в зависимости от класса опасности веществ и ПДКпка и ПДКа.в. в зависимости от лимитирующих показателей вредности (рефлекторный, резорбтивный, рефлекторно-резорбтивный).
В результате исследований были получены 11 формул расчёта ПДКпка для веществ 2, 3 и 4 классов опасности. Высокие коэффициенты корреляции с ПДКр.з. и ПДКа.в. позволили сделать вывод о том, что полученные формулы также могут быть использованы для расчёта ПДКпка.
Для доказательства надёжности полученных результатов был проведён расчёт ПДКпка для 63 веществ, уже имеющих экспериментально установленных величин ПДКпка и было получено два массива значений ПДКпка. Первый массив составили ПДКпка, полученные расчётным методом, второй массив составили ПДКпка, полученные экспериментальным путём. Далее был проведён корреляционный анализ между первым и вторым массивами.
Анализ показал, что между рядом экспериментально установленных ПДКпка и их расчётными величинами имеется высокая сопоставимость, т.е. они относятся к одной генеральной совокупности, а учитывая высокий коэффициент корреляции (r = 0.91) между этими рядами, можно заключить, что расчётные величины ПДКпка очень близки к экспериментально обоснованным. Так, для 24 веществ (38%) было либо полное совпадение результатов, либо величины различались менее чем в 2 раза. Для 33 веществ (53%) расчётные и экспериментально обоснованные величины различались не более чем в 4 раза. И только для 6 веществ (арсин, бутан, гексан, метан, оксид углерода, озон) величины различались на порядок.
Проверка надёжности расчётных формул была проведена путем установления ПДКпка по результатам хронического токсикологического опыта с лабораторными животными. Экспериментальным путём были установлены ПДКпка для веществ 2, 3 и 4 классов опасности (дибутилфталат, 1,4-диоксан и гептан). Установлено, что расчётная ПДКпка отличается от экспериментальной не более чем в 2 раза, что является достаточным для применения расчётных формул в практике гигиенического нормирования воздуха ПКА.
Заключение
На основании результатов экспериментальных исследований разработана методика расчёта предельно допустимых концентраций вредных химических веществ 2, 3 и 4 классов опасности загрязняющих воздушную среду пилотируемых космических аппаратов с учетом непрерывного воздействии на человека в течение 1 года.
Экспериментально подтверждено, что расчётные величины ПДКпка, имеют высокий уровень согласованности с ПДКпка, полученными экспериментально на животных.
