55. Методы прогноза полученных людьми токсодоз

Актуальность и состояние проблемы. Для определения эффекта токсического поражения человека и других биоособей, необходимо как можно точнее оценить полученную ими ингаляционную дозу химических веществ или экспозиционную - радиоактивных. Расчет значений таких доз должен проводиться с помощью моделей поглощения, связывающих их с теми параметрами концентрационного поля, которые прогнозировались в предыдущем параграфе.

Учитывая, что известные ныне подходы к оценке поглощенных доз либо не совсем корректны (не учитывают динамику рассеяния), либо излишне сложны.

Способы прогноза токсического ущерба. При оценке размеров зон и вероятности токсического поражения сильно действующими ядовитыми (СДЯВ) или аварийно опасными химическими (АОХВ) веществами, будем также руководствоваться длительностью воздействия таких вредных веществ и их концентрацией в конкретной точке в данный момент времени. В общем случае концентрация будет считаться функцией двух основных параметров - расстояния между источником загрязнения и местом расположения поражаемых ресурсов, а также длительности времени с момента выброса вредного вещества.

Возможный поражающий эффект вредных веществ (например, процент гибели людей или других биоособей) может быть оценен двумя способами, каждый из которых основывается на расчете поглощенных токсодоз и использовании зависимостей “доза-эффект”. При прогнозе разрушительного эффекта, должны также учитываться параметры стойкости потенциальных жертв, зависящие от их возраста, состояния здоровья и интенсивности физической нагрузки (объема вдыхаемого загрязненного воздуха).

Первый способ - приближенный. Он базируется на допущении о стационарности поля концентраций и применении известных нам пробитфункций. Мощность получаемой за этот период токсодозы рассчитывается по такой формуле: DP=Cn. Входящий в эту формулу показатель степени n и другие постоянные коэффициенты, совместно со смертельно опасными концентрациями типичных вредных веществ приведены в специальной табл.

Второй (более точный) способ базируется на специальных моделях поглощения и разрушительного воздействия вредных веществ на человека и другую биоту. В отличие от первого, здесь предполагается нестационарное концентрационное поле, которое создается выбросом количества К=М таких веществ из точки х и их распространением под воздействием движущейся воздушной или водной среды, с учетом эффектов турбулентного или дисперсионного обмена между ними. Высчитывается по специальной формуле.

Общая постановка и решение задачи. С учетом соотношений между текущим моментом времени t, продолжительностью работы непрерывного источника -Т и длительностью времени воздействия вредного вещества на человека без средств защиты дыхания -, общее выражение для искомой токсодозы -DН(x,t) и t0=0 имеет вид[9]:

М G(x,x, t-)d, при tT;

DН(х,t) = (3.27)

М G(x,x, t-)d, при tT,

где G(x,.x,t-) - фактор метереологического разбавления, ранее введенный в формулу (3.26) и определяемый (например, для мгновенного точечного выброса в момент t0=0) по такой зависимости:

G(x,x,t)= exp (3.28)

Сравнение последней формулы с моделью 201300 (см. верхнюю строку табл. П3.4) и выражением (3.26) показывает, что G(x,x,t-) совпадает (с точностью до обозначений) с правой частью приведенной там формулы для c(x,t), при условии, что М=1, =t-t0, t0=u2=u3=0. Это указывает на возможность использования этого и других решений табл. П3.4 и П3.3 для расчета токсодоз по зависимостям (3.27).

К сожалению, следует отметить, что не всегда удается получить в аналитическом виде первообразную от представленных там функций G(x,x,t-). Однако, последнее пожелание все же может быть реализовано в ряде практически важных случаев. В том числе, для мгновенных выбросов вредного вещества и для их выброса с постоянной интенсивности, при условии упрощения моделей, используемых для прогноза полученных людьми токсодоз.

Модификация и упрощение моделей. Если принять, что t0=0 и определить  как разность между началом и концом времени ингаляции (tН-tК), то суммарную дозу DН, полученную людьми от источника непрерывных выбросов (для всех t) следует складывать из двух частей: а)токсодозы, приобретенной в период работы источника, и б)токсодозы, полученной после прекращения вредных выбросов, считая, что люди остались подверженными их воздействию, хотя интенсивность его будет неуклонно снижаться.

В целях дальнейшего упрощения расчета доз, нами использован метод замены двойного (по d,dt) и повторного (в пределах tН-Т,Т-tК) интегрирования G(x,x,t-) на взятие одного интеграла с новой переменной =t-. Для tН=t0=0 и tКТ это приводит к формуле[9]:

DН(х,t) = М G(x,x,)(tк-)d, (3.29)

а при превышении моментом времени завершения ингаляции tК продолжительности работы источника загрязнения - Т, к следующей:

DН(х,t)= МТ G(x,x,)d+M G(x,x,)(tк-)d (3.30)

Анализ опасности режимов выброса. Практический интерес представляет сравнительная оценка доз, полученных людьми от одного и того же количества М вредных веществ за время =0-tк, при условии, если их выброс был: а)мгновенным и б)непрерывным, с постоянной интенсивностью m=M/. Это нетрудно сделать с помощью формулы (3.26) и только что приведенных результатов.

Оказывается, что для мгновенного выброса, токсодоза, полученная человеком, всегда превышает соответствующее ее значение от непрерывного источника на величину D0. Иначе говоря, имеют место такие зависимости:

DM(х,t)=DН(х,t)+D; D=(М/tК) G(x,x,)(tк-)d. (3.31)

Последние соотношения справедливы для любых источников вредных выбросов, всех функций метереологического разбавления, в том числе - для каждой из тех моделей их распространения, которые были рассмотрены нами в предыдущем параграфе.

Заметим, однако, что для прогноза разрушительного эффекта токсичных и радиоактивных веществ, недостаточно знания одних лишь доз DН и DМ, имеющих размерность [кгч/м3]. Для перехода к ингаляционной дозе токсичного вещества -DРТ или экспозиционной мощности дозы – радиоактивного -DРR, и использования известных для них зависимостей “доза-эффект”, в каждом конкретном случае необходимо перемножать дозу D на объем воздуха V [м3/ч], прошедшего через органы дыхания человека или иной биоособи во время пребывания их в зоне заражения.