CC BY
22
4
Экология.
Таким образом, для определения и оценки существующих уровней загрязнения необходимы систематическое ведение экологического мониторинга и последующий глубокий анализ данных
с целью выявления и обозначения на местности территорий с почвами, которые подвергаются процессам загрязнения тяжелыми металлами и представляют опасность для окружающей среды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дмитриев, Е.А. Математическая статистика в почвоведении |Текст| / Е.А. Дмитриев. — М.: Изд-во МГУ, 1995. - 319с.
2. Справочник по прикладной статистике |Текст| / Под ред. Э. Ллойда, У. Ледермана,— В 2-х томах,— М.: Финансы и статистика, 1989
3. Холлендер, М. Непараметрические методы статистики [Текст] / М. Холлендер, Д.А. Вульф; Под ред. Ю.П. Адлера и Ю.Н. Тюрина,— М.: Финансы и статистика, 1983. — 518 с.
4. Рунион, Р. Справочник по непараметрической статистике [Текст] / Р. Рунион,— М.: Финансы и статистика, 1982. — 198 с.
5. Методические указания МУ 2.1.7.730—99 Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест [Текст] / Утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 07.02.1999
6. ГН 2.1.7.2041—06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве [Текст] / Утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 19.01.2006 года.
УДК 504.054:546.62+543.421
Л.В. Плахова, Н.Л. Вишневская
ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ
ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Одно из перспективных направлений современной науки — использование нанотехнологий для создания новых материалов и изделий.
Бурное развитие нанотехнологий, несомненно, приведет к тому, что в ближайшие годы содержание наночастиц в объектах окружающей среды увеличится, появится необходимость организации контроля и оценки их реальной опасности для человека [ 1 ].
Размер наночастиц — примерно 1—100 нм, а их физические и химические свойства отличаются от молекулярного и атомного уровня исходного вещества. Известно, что нанообъекты с размерами из указанного диапазона имеют свои, отличные от исходного вещества, тепловые, электронные, оптические, магнитные, структурные и другие свойства, и, соответственно, их поведение и взаимодействие с окружающей средой, включая водную среду и биологические жидкости, отличается от веществ, на основе которых они получены.
Вследствие изменения своих структурных физических и химических свойств нанообъек-тов они могут отличаться по биологической активности от веществ, находящихся в молекулярной форме.
Данные о биологическом действии нанове-ществ и материалов малочисленны. При переходе исходных веществ в форму наночастиц они могут значительно изменять свои физико-химические свойства, что может отразиться на их физиологических эффектах в процессе всасывания в пищеварительном тракте, усвоении в организме; кроме того, отмечаются неблагоприятные эффекты при ингаляционном поступлении наноматериалов в организм человека; в частности, установлено воспалительное поражение легочной ткани, вероятно, обусловленное пероксидантным и генотоксическим действием. В настоящее время обсуждаются вероятные системные эффекты при ингаляциооном поступлении наноматериалов, что может сопро-
вождаться поражением сердечно-сосудистой системы, печени, почек и др. (Г.Г. Онищенко, 2007) [2].
Вместе с тем биологические пути поступления наноматериалов в организм через кожные покровы, слизистые оболочки и возможные неблагоприятные эффекты изучены пока недостаточно.
Цель исследований — определить методические подходы к оценке безопасности наноматериалов и нанотехнологий, использующие современные физико-химические методы исследования объектов окружающей среды и биоматериалов. В частности, стояла задача разработать методику определения ряда тяжелых металлов на базе атомно-абсорбционной спектрометрии.
Материалы и методы исследований. Исследования выполнялись методом атомно-абсорб-ционной спектрометрии в режиме электротермической атомизации с зеемановской коррекцией неселективного поглощения (атомно-абсорбци-онный спектрометр МГА-915). Объектами исследований были биопробы мочи, желчи, желудочного сока (600 проб).
Особенно актуальны изучение вопросов потенциальной опасности наноматериалов и нанотехнологий, а также разработка критериев их безопасности для здоровья человека и окружающей среды с точки зрения гигиенической безопасности. В соответствии с действующи законодательством аттестация производств и сертификация наноматериалов требуют незамедлительных решений по оценке потенциальной опасности нанотехнологий для человека и окружающей среды [3].
По нашему мнению, некоторое отставание сроков, трудности изучения влияния наноматериалов на организм во многом связаны с отсутствием достаточно разработанных эффективных и доступных методов исследования объектов окружающей среды и биологических объектов.
Сложности изучения химического состава наноматериалов и их технологий связаны с малыми размерами структурных составляющих, большой протяженностью границ и поверхности раздела фаз, возможностью формирования метастабильных, неизученных к настоящему времени модификаций, высокой реакционной способностью новых композитов, отсутствием данных об их биологическом действии [3].
Нами проведена сравнительная оценка существующих высокочувствительных физико-химических методов анализа элементного состава наноматериалов. Она показала, что современный атомно-эмиссиоиный спектральный метод позволяет определять до 80 элементов Периодической системы. Элементы, содержащиеся в анализируемом нанообразце, могут идентифицироваться по характерным линиям интенсивности их спектров, что позволяет определять количественный, элементный состав. Методы экспрессны и поддаются автоматизации. Установлено, что при анализе расходуются очень малые количества (порядка миллиграммов) наноматериала в любом агрегатном состоянии.
Аппаратурное обеспечение метода атомно-абсорбционной спектрометрии в настоящее время достаточно широко производится отечественными и зарубежными фирмами и отличается по стоимости, функциональным возможностям и инструментальным параметрам. А это в свою очередь означает, что задача определения элементного состава объектов окружающей среды и биологических проб может быть решена неоднозначно.
Как правило, основной критерий выбора аппаратуры для решения поставленной аналитической задачи — чувствительность метода по отношению к определяемому компоненту (табл. 1). Но поскольку обычно этот критерий не бывает привязан к изучаемой среде, то предел обнаружения не может быть единственным критерием выбора [4—6]. Нами выполнена сравнительная оценка чувствительности методов с применением спектрометров различных фирм (см. табл. 1)
Анализ показал, что спектрометр МГА 915 (Санкт-Петербург) — наиболее адекватный для выполнения исследований, поскольку имеет самый низкий из представленного оборудования предел обнаружения.
Нами установлено, что метод атомной абсорбции с применением электротермического атомизатора обеспечивает рекордно низкие значения Сн (нижний предел определения) по многим элементам. Ихчисленные значения колеблются для разных элементов до десятых долей нанограмма в одном миллилитре раствора, достигая в абсолютном выражении величины 1(Г12-10-14г.
Нами разработаны методики определения ряда тяжелых металлов в биологических средах,
4
Экология^
Таблица 1
Сравнительная характеристика по чувствительности атомно-абсорбционных спектрометров с графитовой печью
Спектрометр/фирма Характеристическая масса, пг
Ванадий Ачюминий
СТА«Вириан» (Австралия) 22 5,0
«Квант ZETA» (Москва) 17 4,0
Графит - 5 (Украина) 44 22,0
Perkin Elmer (США) 40 10
МГА915 (Санкт-Петербург) 4,0 3,2
которые утверждены МЗ РФ и Роспотребнадзо-ром РФ (табл. 2).
Разработанные методики определения микроэлементного состава неинвазивных биологических сред имеют высокую точность в установленных диапазонах — максимальная погрешность 19%.
Кроме того, для образцов наноматериалов масс-спектральный метод анализа также демонстрирует высокую эффективность. При рентге-носпектральном анализе исследуемая проба на-номатериала облучается жестким рентгеновским излучением. Ионизированные атомы дают рентгеновский спектр, соответствующий энергии
квантового перехода, характерной только для конкретного элемента. В зависимости от способа генерации рентгеновского излучения различают рентгенофлюоресцентный, рентгеноради-ационный анализы и рентгеноспектральный анализ с ионным возбуждением. Среди применяемых спектрометрических методов — также УФ-, ИК-, оптическая, микроволновая и радиоспектроскопия, в том числе методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) идр.
Наш опыт показал, что известные физико-химические методы анализа наноматериалов, реализованные на современном оборудовании,
Таблица 2
Основные аналитические параметры методов атомно-абсорбционного определения металлов в жидких биосредах (моча, желчь, желудочный сок)
Моча Желчь Желудочный сок
Определяемый элемент Диапазон Относительная Диапазон Относительная Диапазон Относительная
определяемых погрешность определяемых погрешность определяемых погрешность
концентрации, мг/дм3 определения Р = 0,95, % концентрации, мг/дм3 определения Р = 0,95, % концентрации, мг/дм3 определения Р = 0,95, %
Марганец 0,005-0,1 7,7 0,05-0,25 5,1 0,005-0,1 18,7
Свинец 0,01-0,5 18,7 0,1-1,0 15,5 0,05-0,5 16,7
Никель 0,01-0,5 15,5 0,5-2,0 7,04 0,25-2,5 3,6
Хром 0,01-0,1 19,5 0,01-0,25 19,3 0,01-0,25 5,7
Медь 0,01-0,1 17,9 0,05-1,0 14,8 0,1-1,0 4,6
Кадмий 0,005-0,1 10,5 0,01-0,1 4,7 0,005-0,1 16,5
Цинк 0,05-2,0 12,05 0,25-2,5 3,5 0,25-2,5 2,9
Железо 0,01-0,5 18,7 - - - -
могут найти применение в научно-исследовательских лабораториях, а также для оценки влияния производственных и экологических факторов на организм человека, использовать-
ся при аттестации нанопроизводств, сертификации и гигиенической оценке безопасности продукции, изготовленной на основе нанотех-нологий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Танеев, A.A. Атомно-абсорбционный анализ |Текст] / A.A. Танеев, С.Е. Погарев, A.B. Пупы-шев,-СПб., 2001,- 211 с.
2. Ермаченко, A.A. Атомно-абсорбционный анализ с графитовой печью [Текст] / A.A. Ермаченко, В.М. Ермаченко; Под ред. Л.Г. Подуно-вой,- М„ 1999,- 219 с.
3. Малышева, А.Г. Проблемы химико-аналитических исследований при гигиенической оценке наноматериалов и нанотехнологий [Текст] / А.Г. Малышева // Гигиена и санитария,— М., 2008. № 6,- С. 16.
4. Онищенко, Г.Г. Методические подходы к оценке безопасности наноматериалов [Текст] / Г.Г. Онищенко, А.И. Арчаков, В.В. Бессонов |и др.] // Гигиена и санитария,— М., 2007.— М? 6,- С. 3.
5. Русаков, Н.В. Эколого-гигиенические проблемы отходов наноматериалов [Текст] / Н.В. Русаков // Гигиена и санитария,— М., 2008. N° 6,— С. 20.
6. Analytical Methods for Tube Atomizers [Текст] / Editor E. Rothery // Varian Australia Pty Etd. Publication.- 1988,- № 85-100848-00,- 193 p.
УДК 628.144
Н.Л. Вишневская, Е.Ю. Сивак, В.М. Чернышева
ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА И ЗДОРОВЬЕ ДЕТСКОГО НАСЕЛЕНИЯ
Безопасность питьевого водоснабжения — одна из главных составляющих безопасности населения России.
Россия располагает пятой частью общемировых ресурсов питьевой воды, но при этом переживает трудности в решении вопросов рационального использования водных ресурсов, совершенствования технологий очистки и кондиционировании питьевой воды, внедрения универсальных форм обеспечения населения доброкачественной питьевой водой.
Централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения в городах пользуются 98 % населения, а в сельской местности — 64 %, но при этом среднее водопотребление на одного городского жителя составляет 326 л в сутки, а сельского — лишь 84 л в сутки. Социаль-но-гигиеническйй мониторинг состояния водных объектов свидетельствуют, что практически все водоисточники, как поверхностные, так и подземные, подвергаются антропогенному
и техногенному воздействию с различной степенью интенсивности.
Задачей нашего исследования было выявление возможной связи неинфекционной заболеваемости детского населения с качеством потребляемой питьевой воды в условиях крупного промышленного города.
В конце 20-х годов прошлого века на основе изучения географической и гигиенической ситуации профессором Г.В. Хлопиным была рекомендована схема водоснабжения города Перми за счет использования естественных островов на реке Каме. Городские сточные воды предусматривалось сбрасывать в отдаленный рукав, а водоснабжение осуществлять из ближайшего левого рукава реки. Оригинальное решение проблемы водоснабжения и канализования позволило приступить к проектированию и строительству Большекамского водопровода (БКВ), которое завершилось к 1936 году. По принятой схеме водоснабжение осуществлялось до 1960
