§ 4.7. Кількісне оцінювання шкідливості куріння

ЗАДАЧА-ЗРАЗОК. Про людину відомо, що протягом t=6,5 років щодоби (щодня) вона викурює g=18 сигарет, у кожній із яких міститься m₁ =0,15 мг нікотину і m₂ =11 мг тютюнового дьогтю. Дані про вміст цих речовин наведені на сигаретній упаковці.

За наслідками досліджень шкідливості куріння встановлено, що не всі, а лише 10% частинок тютюнового дьогтю, потрапивши із димом у легені, відкладаються на внутрішній поверхні альвеол (альвеола — від лат. слова альвеолус — жолобок, виїмка) — закінченнях респіраторного апарата в легенях людини. Встановлено також, що половина (близько 50%) від цієї кількості частинок завдяки обмінним процесам у середині організму із часом розсмоктуються. Натомість, частинки, що залишилися, назавжди осідають на внутрішній поверхні легень. І чим товстішим шаром ці частинки дьогтю встилають внутрішню поверхню легень, тим ефективніше вони виключають її із процесів дихання.

Розрахуйте для досліджуваної людини додатковий ризик передчасної смерті, зумовлений нікотиновим отруєнням її організму.

Визначте площу S_альв внутрішньої поверхні легень (альвеол), укриту за всі роки куріння шаром частинок тютюнового дьогтю, взявши радіус однієї частинки рівним r₁= 0,1 мкм, а густину тютюнового дьогтю рівною ρ= 1,0·10³ кг/м³.

Оцініть, яка відносна частка δ (у %) внутрішньої поверхні легень вкриється в один шар частинками тютюнового дьогтю за роки куріння (порівнявши її із повною площею поверхні альвеол, приблизно рівною S= 90 м²).

Необхідні для розрахунку ризику передчасної смерті курця табличні дані візьміть із довідкової таблиці 1.

Таблиця 1

Ризик передчасної смерті людини залежно від маси нікотину, отриманого із тютюновим димом протягом року

Маса нікотину m1', грамів	0,001	1,0	5,0	10	20	25	35	45	55	80	90	110	120	135
Додатковий ризик передчасної смерті курця Rсм	1,0·10-6	1,0·10-3	2,0·10-3	2,8·10-3	4,0·10-3	4,5·10-3	5,3·10-3	5,7·10-3	6,3·10-3	7,8·10-3	8,0·10-3	8,9·10-3	9,4·10-3	10,0·10-3

Розв'язання:

1. Додатковий ризик передчасної смерті курця є наслідком отруєння організму нікотином. Ризик наразитися на небезпеку, як відомо, прийнято розраховувати за один рік. Виходячи з цього, розрахуємо масу нікотину , що потрапляє в організм курця протягом року:

.

Скориставшись довідниковою таблицею 1, у стовпчику проти маси = 1,0 г відшукуємо числове значення шуканого ризику — R = 1,0∙10^-3. При вивченні теми 2 "Ризик як оцінка небезпеки" ризик такого порядку величини був визначений як дуже високий.

2. Величина площі S_альв внутрішньої поверхні легень (альвеол), вкритої шаром частинок тютюнового дьогтю, розраховується через площу, вкриту однією частинкою смоли , помножену на кількість цих частинок :

.

3. Розрахуємо кількість частинок тютюнового дьогтю, які утворилися під час куріння за всі t=6,5 років:

.

4. Обчислимо об'єм тютюнового дьогтю як частку від ділення маси речовини на її густину:

.

5. За відомим з умови радіусом частинки обчислимо її об'єм (як об'єм кульки):

.

6. Розрахуємо кількість частинок дьогтю, поділивши об'єм усієї смоли на об'єм однієї частинки:

.

7. Визначимо кількість частинок тютюнового дьогтю, які відклалися на внутрішній поверхні легень (як 10% від загальної їх кількості):

.

8. Визначимо кількість частинок тютюнового дьогтю, які залишилися після розсмоктування дьогтю, викликаного обмінними процесами (як 50% від тієї кількості частинок, що відклалися на внутрішній поверхні легень):

.

9. Оскільки площа однієї кулястої частинки розраховується за відомою формулою , розрахуємо загальну площу, вкриту таких частинок:

.

10. Оцінимо відносну частку δ (у %) внутрішньої поверхні легень, вкритої в один шар частинками тютюнового дьогтю за роки куріння:

.

Отриманий результат дозволяє дійти висновку, що внутрішня поверхня легень курця, що досліджується у даній задачі, буде вкрита за 6,5 років інтенсивного куріння у середньому подвійним шаром тютюнового дьогтю. Внаслідок цього значна частина легеневої поверхні виключається з процесу дихання, а наповнення крові киснем суттєво погіршується.