СМОЛИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА И 3,4-БЕНЗПИРЕН В ВОЗДУХЕ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ЦЕХОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЗАВОДОВ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 613.632.4:[в68.74 + 668.441:669.71:616 — 006.6-092

СМОЛИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА И 3,4-БЕНЭПИРЕН В ВОЗДУХЕ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ЦЕХОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЗАВОДОВ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ

В. Г. Константинов, А. И. Кузьминых

Свердловский медицинский институт, Свердловский научно-исследовательский институт

гигиены труда и профзаболеваний

Электролизные корпуса алюминиевых заводов оборудованы электролизерами с самообжигающимися анодами; лишь на Волховском заводе используются предварительно обожженные аноды. В профессиональной патологии рабочих электролизных цехов основное внимание уделялось интоксикациям соединениями фтора (С. В. Миллер и соавт.; Е. Я. Гирская) и значительно меньше — интоксикациям смолистыми веществами.

Анодная масса состоит из каменноугольного или нефтяного кокса (70,8— 71,9%) и каменноугольного пека (28,1—29,2%), который служит связующим материалом. Для получения 1 т алюминия расходуется 0,5—0,7 т анодной массы. Под действием высокой температуры пек в аноде подвергается разложению с образованием и выделением в воздух полициклических ароматических углеводородов, в том числе 3,4-бензпирена. В пеке его содержится до 1,5% (Н. В. Лазарев).

Мы изучали содержание смолистых веществ и 3,4-бензпирена в воздухе электролизных цехов Волховского, Богословского, Уральского и Иркутского алюминиевых заводов. Исследовали также содержание смолистых веществ в сметах пыли с разных участков корпусов электролизного цеха указанных заводов.

Пробы воздуха на содержание смолистых веществ отбирали в 2 последовательно соединенных стеклянных поглотителя с пористой пластинкой и с 5 мл нефлюоресцирующего спирта в каждом. Концентрацию их определяли методом люминесцентного анализа — путем сравнения интенсивности флюоресценции анализируемых проб со стандартными растворами известной концентрации (Н. М. Томсон). Результаты исследований приведены в табл. 1. В каждом месте отобрано и проанализировано 4—6 проб.

В электролизных корпусах с самообжигающимися анодами содержание смолистых веществ значительно как в воздухе рабочих проходов, так и на рабочих местах лиц основных профессий (электролизников, анодчи-ков и крановщиков). Операция обработки электролизера связана с разру--шением электролитной корки и погружением ее и глинозема в расплав электролита. Смолистые вещества у нижней поверхности анода в этот период выделяются в воздушную среду, так как эффективность местной вытяжной вентиляции при обработке резко снижается. Высокое содержание смолистых веществ на рабочем месте анодчика объясняется выделением их с верхней поверхности анода, из лунок извлеченных штырей и при наращивании кожуха анода. Значительное поступление смолистых веществ в воздушную среду производственных помещений и эвакуация их через аэрационный фонарь обусловливают высокое содержание этих веществ в воздухе на рабочем месте крановщика и в воздухе, уходящем через фонарь.

Содержание смолистых веществ в сметах пыли с конструкции электролизеров, с ферм крана, с фрамуг аэрационного фонаря в электролизных корпусах, оборудованных электролизерами с самообжигающимися анодами, составило от 0,63 до 15,80%, а в корпусах с обожженными анодами — от 0,11 до 0,37%.

Для уменьшения выделения смолистых веществ и 3,4-бензпирена на алюминиевых заводах с 1967 г. внедряется искусственное охлаждение верхней поверхности анода с помощью алюминиевых пластин («ребер») на мощных электролизерах с верхним подводом тока.

о

£:« г £ я

«с *

« 5

я« г

О = о

|85 38 §

1°|ТТ м I

Щ о о о о

а:

3

Я-

о

и О

X

<и

£

>>

я а. о х

а а

X 3

я

я *

о.

<8

с; в

те те т

х з и ш

л и

ч я

я X схя

>> г

«все я а X а о о —

К* 5

§з§ !1П

5 3

м В

5 :

ч Я

я в

О. С)

§

я о ч я К л

о Й £

II

о

СО СО '

м еч да

о о>

СЧ СО -Г СО

1 д д 12' 1

ОО О СО

--СЧ сч сч

о о о еч -01Я - -- -ю - -1Л о еч т г- оо см

оо Д »из

СО ^ Г- 05 СЧ — Ю

о°-о

о

«о" с

___^ сч со — СЧ

I I II I II I

о со о о о (МО

— -Ч- СО 38 СТ! со

счю — г-

о ю еч 1С о

©COf~.COM — -Ч<

ШЗД'П

ооо"оо(~-* — — о СЧ СТ> СЧ Ю СО СО

« в

ь «

¡и

>8

а

аз X

»23

Я

X

я о

СП —

со ~

а.

э

к о

а. х га

с «> Ч

а о

га о х

а: га

х 5 _

го т с 3

^ е та и

5 о •£ о с. а. х =

О н х X

о о о 3 г; х ю с( п> га о

Ш»

§. а а §

С г г Й

4> 4) (О Я

га га га го

аз.ах

го а = «<•> 5

= ж

К

: я г и

4) 5 и

5 _ *я а о (и (=1 и ^ |

щ 3 ^

X Ко О.я О

х х о с

С X X га га >1 я

* Э . я

я я _- к

3 I о 3

о й" н

Я го о д

го я -1 а. '5 ж

«я 2 я

а.х я

о я Э я

а О Я 2 < с( о г

® 2 ? 3 аХоаХ

Как показали наши исследования на Иркутском алюминиевом заводе, охлаждение верхней поверхности анода снижает температуру жидкой анодной массы с 195—210 до 148—155° и увеличивает толщину ее слоя, усиливая гидравлический затвор (с 20—25 до 40—50 см) на пути движения анодных газов из зоны высоких температур к верхней его поверхности. Смолистых веществ в корпусе с искусственным охлаждением анода значительно меньше как в проходах, так и на рабочих местах лиц основных профессий (см. табл. 1). Особенно резко снижается концентрация смолистых веществ над верхней поверхностью анода (с 534—2130 до 27,1 — 43,5 мг/м3, т. е. в 20—49 раз).

В корпусах электролизных цехов с обожженными анодами смолистых веществ в воздухе рабочих проходов не обнаружено, а на рабочих местах содержание их оказалось низким — от 0,12 до 1,63 мг/м3.

Определение 3,4-бензпирена мы проводили на спектрографе ИСП-51 методом добавок, по квазилинейным спектрам флюоресценции его в н-ок-тане, в атмосфере жидкого азота (Л. М. Шабад и соавт.; Е. П. Ангина и И. М. Минц; Мие1 и гаспмх). Отобраны и проанализированы на 3,4-бензпирен 124 пробы (табл. 2). В каждом месте отбора отобрано и проанализировано 4—6 проб. В табл. 2 приводятся также данные, полученные при охлаждении анодной массы на Иркутском алюминиевом заводе. Корпуса электролизных цехов с самообжигающимися анодами характеризуются значительным содержанием 3,4-бензпирена в воздухе рабочих проходов и рабочих мест. Поступление 3,4-бензпирена происходит при операциях обработки электролизера и обслуживании анода, а также с его верхней поверхности. Повышенное содержание 3,4-бензпирена при смене штырей на электролизерах с верхним подводом тока обусловлено тем, что при извлечении из анода штырь проходит через слой жидкой анодной массы и обволакивается ею, а на нижней раскаленной его части происходит коксование и горение анодной массы, заканчивающееся при укладке штыря около электролизера на поддон или в кассету.

Таблица 2

Содержание 3,4-бензпирена в воздухе корпусов электролизных цехов (в мкг/м*)

Место отбора проб Корпуса электролизного цеха с самообжигающимися анодами Корпуса электролизного цеха с обожженными анодами (Волховский алюминиевый завод)

с верхним подводом тока (Иркутский алюминиевый завод) с боковым подводом тока (Урал ьский алюминиевый завод)

с охлаждением анода без охлаждения анода

Рабочие проходы корпуса . . Рабочее место электролизника при обработке электролизера Рабочее место анодчика при смене штырей....... Верхняя поверхность анода . . Рабочее место краиовщика при движении крана по корпусу Над анодом при наращивании его кожуха........ В газо-воздушной смеси, уходящей через аэрационный фонарь .......... Над «дымящими» штырями после их извлечения ...... 0,6—2,2 9,1—10,4 28,2—230,0 7,8—12,8 3,6—19,1 8,40—17,40 1070,0— 1840,0 2,4-9,4 17,9—29,4 220,9—975,0 370,0—1385,0 10,9—73,0 38,2—76,5 1570,0— 0,1760,0 29,2—56,0 44,5—245,0 89,0—111,0 383,0—602,0 42,5—148,0 191,0—547,0 53,5—85,0 Не обнаружено » » Не обнаружено » » Не обнаружено

Искусственное охлаждение верхней поверхности анода, его жидкой ■части значительно снижает поступление 3,4-бензпирена в воздушную среду электролизных корпусов. Так, содержание 3,4-бензпирена в воздухе рабочих проходов снизилось примерно в 4 раза, на рабочем месте крановщика — в 3—4 раза, в газо-воздушной смеси, удаляемой из корпуса аэра-ционным фонарем,— в 4 раза, а над верхней поверхностью анодов — с 370—1385 до 7,8—12,8 мкг/м3.

Отсутствие 3,4-бензпирена в воздухе корпусов электролизных цехов, оборудованных электролизерами с предварительно обожженными анодами, объясняется тем, что обжиг их осуществляется при температуре разрушения 3,4-бензпирена (1100°).

Канцерогенное действие каменноугольного пека подтверждено многочисленными экспериментальными исследованиями. Исследователи отмечают, что канцерогенное действие веществ, содержащих пол и циклические ароматические углеводороды, зависит, как правило, от обнаружения в них достаточной концентрации 3,4-бензпирена (И. С. Киреева; Г. М. Гор-талум; М1езсЬег и соавт.).

Мы изучали смертность от злокачественных новообразований рабо-чих-электролизников, анодчиков и крановщиков электролизных цехов 2 заводов за 11 лет (1956—1966), оборудованных электролизерами с самообжигающимися (завод № 1) и обожженными анодами (завод № 2), и сравнивали этот показатель со смертностью населения городов-районов размещения алюминиевых заводов. Ввиду того что электролизные цеха в основном обслуживают мужчины, разработку показателей смертности проводили только среди них. Стандартизованные показатели смертности рассчитывали в соотношении 1 : 100 000 по всей группе рабочих и отдельно по 2 возрастным группам (18—39 лет и 40 лет и старше). Смертность от рака всех локализаций по заводу № 1 в группе всех рабочих оказалась в 1,85 раза, в группе рабочих в возрасте 18—39 лет в 7,15 раза и в группе рабочих в возрасте 40 лет и старше в 1,57 раза выше, чем по городу (различия достоверны). Смертность от рака легких, бронхов и плевры по заводу № 1 в группе всех рабочих была в 1,7 раза, в группе рабочих в возрасте 18—39 лет в 8,3 раза

и в группе рабочих в возрасте 40 лет и старше в 1,6 раза выше, чем по городу (в первых 2 группах различия достоверны). Смертность от рака кожи мы не изучили, потому что такие заболевания редко заканчиваются смертельным исходом. Заболеваемость раком кожи среди рабочих этого завода в возрасте 18—39 лет была в 38,8 раза, в возрасте 40 лет и старше в 6,6 раза и в целом по всей группе рабочих в 10,5 раза статистически достоверно выше, чем среди мужского населения контрольной группы.

Рабочие завода № 2 до поступления в электролизный цех не имели контакта с каменноугольным пеком. Средний стаж работы в этом цехе у умерших от рака составил 10 лет (от 5 до 17 лет), а у рабочих, заболевших раком кожи,— 9 лет (от 5 до 18 лет). Смертность рабочих электролизного-цеха от рака всех локализаций была почти одинаковой при сравнении с тем же показателем в однородных возрастных группах населения города и области (Р>0,05). Среди умерших рабочих за исследуемый период случаев смерти от первичного рака органов дыхания и рака крови по заводу № 2 не зарегистрировано.

Выводы

1. Источником выделения смолистых веществ и 3,4-бензпирена в воздушную среду электролизных корпусов служит электролизер с самообжигающимся анодом. Наиболее высокие концентрации указанных веществ, обнаруживаются во время операций по обработке электролизера и особенно операций по обслуживанию анода.

2. Охлаждение анода с помощью алюминиевых «ребер» значительно-сокращает поступление смолистых веществ и 3,4-бензпирена в воздух производственных помещений.

3. Корпуса электролизных цехов, оборудованные электролизерами с предварительно обожженными анодами, не являются источниками выделения смолистых веществ и 3,4-бензпирена.

4. Основную роль в повышенной канцерогенной опасности работы в электролизных цехах с самообжигающимися анодами играют смолистые вещества и 3,4-бензпирен.

ЛИТЕРАТУРА

Гирская Е. Я- В кн.: Флюороз и его профилактика. Свердловск, 1967, с. 47.— Горталум Г. М. О профилактике канцерогенного действия продуктов термической, переработки горючих сланцев. Дисс. канд. М., 1965.— Киреева И. С. Гигиеническая оценка и пути устранения канцерогенных свойств угольных брикетов. Автореф. дисс. канд. Киев, 1966.— Лазарев Н. В. Вредные вещества в промышленности. Л., 1963.— Миллер С. В., Г о р л а н о в а Н. М., Г о т л и б Е. В. и др. В кн.: Материалы Республиканской итоговой научной конференции по гигиене. Л., 1963, с. 104.— Т о м с о н Н. М. Изд. АН Эстонск. ССР, 1953, т. 2, № 2.— Ш а б а д Л. М., X е с и н а А. Я-, Фридман Я. С. Гиг. и сан., 1966, № 5, с. 111.— Miescher G., AlmasyF., Zehen-der F., Schweiz. Med. Wschr., 1942, Bd 72, S. 1002,—M u e 1 В., Lacroix G., Bull. Soc. Chem. Fr., 1960, p. 2139.

Поступила 21/V 1970 r_

RESINOUS SUBSTANCES AND 3,4-BENZPYRENE IN THE AIR OF ELECTROLYSIS SHOPS OF ALUMINIUM PLANTS AND THEIR ROLE IN CANCEROGENESIS

V. G. Konstanlinov, A. I. Kuzminyuk

The investigations performed revealed a high content of resinous substances and 3,4-benzpyrene in the air of electrolysis shops with selfburning anodes, especially during their operation. Artificial cooling of the external surface of the anode by means of aluminium plates-in an eletrolyzer with an upper current supply decreases considerably the amount of resinous substances and 3,4-benzpyrene emitted into the air of industrial premises. Electrolyzers supplied with preburned anodes do not emit resinous substances and 3,4-benzpyrene into the air. Since work in electrolysis shops with selfburning anodes is connected with cancerogenic-hazards, cancer in persons with a long service record in such shops should be considered to be an occupational disease.