Кількісне оцінювання шкідливості куріння
Тема практичного заняття 2.
„Здоров’я людини як основна передумова її безпеки”
Кількісне оцінювання шкідливості куріння
Приклад – розв’язання
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 усередині 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 Sальв внутрішньої поверхні легень (альвеол), вкриту за усі роки куріння шаром частинок тютюнового дьогтю, узявши 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 в залежності від маси нікотину,
отриманого із тютюновим димом протягом року
| Маса нікотину m1', грамів | 0,001 | 1,0 | 5,0 | |||||||||||
| 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’язування
1.Додатковий ризик передчасної смерті курця є наслідком отруєння організму нікотином. Ризик наразитися на небезпеку, як відомо, прийнято розраховувати на один рік. Виходячи з цього, розрахуємо масу нікотину 
, що потрапляє в організм курця протягом року:
.
Скориставшись довідникової 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 означений як дуже високий.
2. Величина площі Sальв 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, які утворилися під час куріння за усі 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 киснем крові суттєво погіршується.
2. Задачі для самостійного розв'язання й аналізу отриманих результатів
Задача. Людина протягом t років щодоби (щодня) викурює g сигарет, у кожній із яких міститься m1 мг нікотину і m2 мг тютюнового дьогтю.
Розрахуйте:
1. додатковий ризик Rсм передчасної смерті курця, який протягом t років викурює щодоби (щоденно) g сигарет (за даними табл. 1);
2. площу Sальв внутрішньої поверхні легень (альвеол), вкриту за t років куріння шаром частинок тютюнового дьогтю, узявши радіус однієї частинки рівним r1= 0,1 мкм, а густину тютюнового дьогтю рівною ρ = 1,0·103 кг/м3;
3. відносну частку δ (%) внутрішньої поверхні легень, вкриту частинками тютюнового дьогтю за t років. Усю поверхню альвеол візьміть рівною
S= 90 м2.
| № задачі (варіант) | Маса нікотину у сигареті m1 | Викурюється сигарет за добу, g | Ризик передчасної смерті курця Rсм | Маса тютюно-вого дьогтю у сигареті m2 | Років куріння, t | Площа легень, вкрита частин-ками дьогтю Sальв | δ, % |
| 0,7 мг | 8 мг | ||||||
| 0,3 мг | 4 мг | ||||||
| 0,1 мг | 1 мг | ||||||
| 0,8 мг | 9 мг | ||||||
| 0,4 мг | 5 мг | ||||||
| 0,2 мг | 2 мг | 2,5 | |||||
| 0,9 мг | 10 мг | 3,5 | |||||
| 0,5 мг | 6 мг | 4,5 | |||||
| 0,3 мг | 3 мг | 5,5 | |||||
| 0,6 мг | 7 мг | 1.5 |
Таблиця 2
Примітка: Варіанти задач візьміть з таблиці 2. номер Вашого варіанту співпадає із останньою цифрою номера Вашої залікової книжки.