Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

В современной нормативной экологической литературе для вредных веществ установлены основных четыре класса опасности, которые распространяются на вредные вещества, содержащиеся в сырье, продуктах и полупродуктах. Для отходов предусматривается также пятый класс опасности. При этом класс опасности связывают прежде всего с токсичностью, под которой понимают меру несовместимости вещества с жизнью человека. В количественном выражении это величина обратная абсолютному значению среднесмертельной дозы (1/LD50) или концентрации (LC50).

Экспериментальное определение конкретных токсикологических характеристик веществ на основе которых определяется класс опасности как нормативный индикатор, является сложной дорогостоящей и длительной процедурой во многих случаях изыскательской, предпроектной и проектной деятельности малооправданной с экономической точки зрения, когда можно для поддержки принятия нормирующих решений использовать ориентировочные (расчетные) значения классов опасности веществ. В данной работе в качестве отправного пункта, для разработки экспресс-методики вычисления расчетного класса опасности малоизученных веществ, использовалась гипотеза о наличии связи между классом опасности вещества и усредненными характеристиками состава и физико-химических свойств генеральной и выборочной совокупностей веществ, распределенных по классам опасности.

Выполнена следующая работа:

  • на основе известных данных сформированы обучающие выборки веществ в соответствии с четырьмя классами их опасности;
  • сформированы экзаменационные выборки;
  • разработан статистический образ класса опасности вещества;
  • разработана экспресс - методика распознавания класса опасности;
  • проведен численный эксперимент.

Выборочный статистический образ классов опасности представлен в табл.1.

Расчет проводился с использованием фазового расстояния Пирсона.

f,

где:

Xi - координаты классифицируемого объекта в К- мерном пространстве;

Ti - координаты центра класса,

ω - весовой коэффициент учитывающий число Хi и Ti равный (n+k)-1;

n - число элементов в классе опасности,

к - число факторов участвующих в вычислении.

Таблица 1. Выборочный статистический образ классов опасности вредных веществ

Класс опасности

Размерность

Элементный состав, %

С

Н

О

N

Hal

S

Другие

ММ

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

...

Х14

I

%

47,27

4,00

19,96

4,00

11,08

2,76

10,96

185,97

В условных единицах

0

0

1

0,84

0,08

1

1

1

II

%

53,38

4,84

16,19

4,79

9,63

0,00

0,57

146,24

В условных единицах

0,67

0,23

0,67

1

0

0

0,05

0,58

III

%

51,74

6,39

17,02

4,68

16,58

1,46

2,11

131,61

В условных единицах

0,49

0,64

0,74

0,98

0,26

0,53

0,19

0,42

IV

%

56,35

7,73

8,76

0,00

27,26

0,00

0,00

92,28

В условных единицах

1

1

0

0

1

0

0

0

Размах

%

9,08

3,73

11,29

4,79

17,63

2,76

10,96

93,69


Пример экспресс - расчета дан ниже. Вещество: 4-Амино-3,5-дихлорбензолсульфонамид (II класс опасности); брутто - формула: С6Н6Cl2N2O2S;

Содержание элементов, %: С(Х1´)=29,91; Н(Х2´)=250,0; О(Х3´) = 13,27; N(Х4´)=11,62; Hal(Х5´)=29,40; S(Х6´)=13,30; Х7=0,001; ММ(Х8´) = 241,13;

Число параметров, участвующих в расчете: Sai = 8.

Общее число параметров: Sni = 8.

Весовой коэффициент:ωi = (n + k)-1 = (8 + 8)-1 = 0,063.

1. Метрическое расстояние до центра набора веществ первого класса опасности:

f

2. Метрическое расстояние до центра набора веществ второго класса опасности:

f

3. Метрическое расстояние до центра набора веществ третьего класса опасности:

f

4. Метрическое расстояние до цента набора веществ четвертого класса опасности: sai = 7; Sni = 8; wi = (7 + 8)-1 = 0,067.

f

В данном случае минимальное значение Д: ДI = 8,08. Таким образом, 4-Амино-3,5-дихлорбензолсульфонамид диагностируется как вещество первого класса опасности. Диагностирование следует считать правильным, так как прогнозируемая токсичность вещества (по классу опасности) не занижается по сравнению с экспериментальными значениями. Расчет с использованием нормированных данных выполняется аналогично. Экзаменационная проверка экспресс - методики определения расчетного класса опасности химических соединений (органических веществ) с использованием элементного состава веществ. Обобщенные результаты, характеризующие достоверность тестирования приведены в табл. 2.

Таблица 2. Достоверность оценок класса опасности вредных веществ по результатам тестирования экзаменационных выборок

Условия тестирования

Класс опасности

Среднее значение

I

II

III

IV

Число соединений в контрольной выборке, интерполяция/экстраполяция

5/5

15/17

15/16

15/18

Σ = 106

Достоверность тестирования, %

Экстраполяция

100

96

98

92

96,5

Интерполяция

80

81

84

76

80,3

Таким образом, предлагаемая методика позволяет с достоверностью в первом классе - 90,0 %; во втором классе - 88,5 %; в третьем классе - 91,0 %; в четвертом классе - 84,0 %; в среднем по контрольным выборкам - 88,4 % проводить прогнозирование класса опасности веществ. Это выше в среднем на 12 - 14 % по сравнению с известными методиками.

Развитие работы продолжиться в следующих направлениях:

  • по мере накопления новых данных о свойствах вредных веществ, совершенствование обучающих и контрольных выборок;
  • развитие представлений о статистическом образе вредного вещества с учетом его структурных характеристик;
  • перевод базы данных и вычислений, на компьютерную основу и создание автоматизированной системы оценки класса опасности малоизученных веществ (структур) в режиме свободного доступа;
  • разработка методики практических и лабораторных работ в учебном процессе высшей школы по расчету класса опасности веществ на основе использования их элементного состава и других характеристик.