5. Регламентация загрязняющих веществ в окружающей среде
реклама
5. Регламентация загрязняющих веществ в окружающей среде 5.1. Уровни гигиенического регламентирования загрязняющих веществ В соответствии с государственным законодательством Российской Федерации все химические вещества, обращающиеся в народном хозяйстве, подлежат обязательной токсикологической оценке и гигиеническому регламентированию. Под гигиеническим регламентированием понимается выполнение стандартного набора обязательных требований с целью обеспечения безопасного для здоровья человека производства или применения товарной продукции. Применительно к токсиколого-гигиенической оценке химических веществ можно выделить следующие уровни регламентирования, предусмотренные Федеральным законом России "О санитарноэпидемиологическом благополучии населения" (№ 52-ФЗ от 30 марта 1999 г.). 1. Санитарно-эпидемиологическое заключение — документ, удостоверяющий соответствие (не соответствие) санитарным правилам факторов среды обитания, хозяйственной или иной деятельности, продукции, работ и услуг, а также проектов нормативных актов, проектов строительства объектов, эксплуатационной документации (Гл.1, ст.1). 2. Государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы (далее санитарные правила) (Гл.1, ст.1). 3. Ведение государственных регистров потенциально опасных для человека химических, биологических веществ и отдельных видов продукции (Гл.1, ст.5). 4. Государственная регистрация потенциально опасных химических и биологических веществ (Гл.5, ст.43). Каждый из перечисленных уровней регламентирования в зависимости от свойств вещества и условий его обращения включает необходимый объем токсиколого-гигиенической информации, предусмотренный соответствующими нормативно-техническими документами. Диапазон этих требований достаточно широк, от первичной токсиколого-гигиенической оценки до разработки санитарногигиенического норматива по полной программе экспериментальнотоксикологических и эпидемиолого-гигиенических исследований. Объем токсикологической информации, необходимой для обеспечения требуемого уровня регламентирования, зависит от целей, задач и масштабов производства и применения веществ, физико-химических свойств вещества, степени токсичности и опасности, числа контактирующих людей, актуальности (приоритетности) для экономики страны, распространенности в объектах окружающей среды, а также ряда других показателей, имеющих значение для оценки возможности влияния вещества на здоровье человека. В обоснование выбора веществ применительно к уровню их регламентирования положен поэтапный принцип, состоящий из 4 этапов. Этап I. Осуществляются сбор и наработка информации, необходимой и достаточной для решения вопроса о целесообразности проведения токсикологических исследований. Этап II. На основании анализа имеющейся информации определяются вещества, нуждающиеся и не нуждающиеся в разработке гигиенических нормативов, определяется объем данных, достаточный для регламентирования. Этап III. Определяются очередность и объем исследований, необходимых для оценки опасности и ускоренного обоснования гигиенических нормативов (ОБУВ, ОДУ, ПДК). Этап IV. Принимается решение о разработке гигиенических нормативов на основе проведения токсиколого-гигиенических исследований в соответствии с существующими методическими указаниями. В случае достаточности информации, необходимой для регламентирования, токсикологические исследования по числу этапов работ могут быть ограничены. При наличии официальной зарубежной информации и опубликованных фактических данных об опасных свойствах веществ и количественных параметрах опасности, представленных показателями, соответствующими таковым, предусмотренным отечественными нормативно-методическими документами, утвержденными в установленном порядке, возможно использование этих сведений для принятия решения о необходимости и приоритетности гигиенического нормирования. Одной из основных задач является экспериментальное обоснование ПДК вредного вещества. Эксперименты по обоснованию ПДК проводятся в соответствии с утвержденными методическими указаниями (МУ МЗ СССР 04.04.1980, № 2163-80, ВМУ, МЗ СССР 15.06.1988, М., 1989, МУ 2.1.5.72098). Гигиеническая регламентация вредных (загрязняющих) веществ в природной среде заключается в установлении санитарно-гигиенических нормативов их содержания в воздухе, воде, почве, а также в растениях, продуктах питания, материалах. Воздействие загрязняющих веществ, содержащихся в воде, воздухе или почве, на организм имеются существенные различия, и, следовательно, ПДК должны устанавливаться на основе различных токсикометрических оценок. Поэтому и принципы нормирования загрязняющих веществ в разных средах различаются. 5.2. Нормирование загрязняющих веществ в воздухе Согласно ГОСТ 17.2.1.04-77, загрязнением атмосферы называется изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей Загрязнение, обусловленное деятельностью человека, называется антропогенным загрязнением. Под примесью тот же ГОСТ понимает рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе. Таким образом, к примесям могут относиться не только токсичные, но и нетоксичные вещества, например уменьшающие прозрачность воздуха. Вынужденная необходимость ограничения присутствия вредных веществ в окружающей среде из-за невозможности создания безотходных (беструбных и бессточных) технологий стала понятна давно. Так, в нашей стране еще в 20-е годы были введены ограничения (предельно допустимые концентрации) на некоторые вещества в рабочих помещениях. В начале 70-х гг. перечень ПДК, приведенный в "Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий" (СН 245-71), включал более 600 названий вредных веществ. В 1983 г. список для атмосферного воздуха содержал 308 вредных веществ, а для рабочих зон - 976, причем дополнительно были установлены ПДК для 70 веществ в аэрозольном состоянии. В приложениях к "Правилам охраны поверхностных вод" список ПДК содержал 416 веществ, нормируемых в водных объектах хозяйственно-питьевого назначения и 68 - в водных объектах рыбо-хозяйственного назначения. В настоящее время действует нормативный документ "Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух", изданный Госкомприроды СССР в 1991 году. В нем приведены нормативы для 1846 загрязняющих веществ, причем этот перечень ежегодно дополняется. Напомним, что с позиций экологии ПДК вредных веществ имеют смысл верхнего предела устойчивости организма, при превышении которого то или иное вещество (т. е. фактор) становится лимитирующим. Все загрязняющие вредные вещества в токсикологии принято оценивать по их воздействию на организм. Наиболее характерными являются собственно токсические (резорбтивные) и рефлекторные (органолептические) воздействия. Рефлекторные реакции могут проявляться в форме ощущения запаха, световой чувствительности и т. п. Резорбтивное действие, т. е. действие вещества после его всасывания в кровь, может быть общетоксическим, канцерогенным, мутагенным и др. Эти обстоятельства вызвали необходимость устанавливать для загрязняющих воздух веществ два вида предельно допустимых концентраций: максимальную разовую и среднесуточную. Первая вводится с целью предупреждения негативных рефлекторных реакций при кратковременном воздействии и обозначается ПДКм.р., а вторая - для предупреждения токсического действия (ПДКс.с). Слово "разовая" имеет определенный количественный смысл: кратковременным рефлекторным действием вещества считается 20 мин, и поэтому при контроле загрязненности воздуха такими веществами пробы берутся однократно в течение двадцати или тридцати минут. Таким образом, ПДКм.р. - это максимальная концентрация, отнесенная к 20-30-минутному периоду осреднения, не вызывающая при регламентированной вероятности ее появления изменения рефлекторных реакций человека. С ПДКс.с сравнивают концентрации, определяемые несколько раз в течение суток (обычно 4 раза, иногда - каждый час). При этом учитываются следующие обстоятельства. Во-первых, из-за неустойчивости направлений ветра примеси могут присутствовать или отсутствовать в населенном пункте: ветер может быть направлен от источника выброса к населенному пункту или в сторону от него. Поэтому концентрации могут быть выше или ниже ПДКс.с в течение того или иного отрезка времени. Во-вторых, вредные вещества могут обладать как рефлекторным, так и резорбтивным действием на организм. Например, то или иное вещество может оказать рефлекторное воздействие при значительно более низкой концентрации, чем резорбтивное. Таковы летучие вещества, обладающие резким запахом или раздражающим действием, например хорошо известный метилмеркаптан. Другие вещества, не обладая раздражающим действием (не имея запаха, цвета), ядовиты при низких концентрациях, т. е. отравление начинается раньше, чем человек способен ощутить присутствие этих веществ. Примером может служить монооксид углерода. Порог запаха как наименьшая концентрация пахучего вещества, которая может быть воспринята человеком, обычно устанавливается при помощи группы испытателей-добровольцев и принимается равным той концентрации, при которой наличие вещества воспринимают 50 % членов такой группы. На практике принято, что если рефлекторное (раздражающее) действие токсиканта начинается при более низкой концентрации, т. е. раньше, чем резорбтивное, то ПДКм.р = ПДКс.с. Если же при более низкой концентрации начинается токсическое (отравляющее) действие, то ПДКм.р превышает ПДК с.с в 2-10 раз. Для веществ, порог токсического воздействия которых на организм пока не известен, а также для особо опасных веществ существуют только минимальные разовые ПДК. Для условий производственных помещений устанавливаются только максимальные разовые ПДК. Иногда в токсикологии используется понятие "максимальная (потолочная) величина" - максимально допустимый уровень профессионального воздействия вещества на человека, который не должен превышаться даже мгновенно. По сути, это величина, аналогичная ПДК м.р . 5.3. Раздельное нормирование загрязняющих веществ в воздухе Гигиеническое нормирование сталкивается с существенными затруднениями организационного, технического, физиологического характера. Обратимся к рис. 5.1. Мы знаем, что экологическая ниша человека (как совокупность его требований к режимам факторов) неизменна, где бы он ни находился. Это означает, что условие С ≤ ПДК должно соблюдаться в любых местах пребывания человека. Очевидно, что содержание примесей в воздухе рабочего помещения неизбежно больше, чем на площадке предприятия и, тем более, - за ее пределами, т. е. населенных пунктах, куда примеси доходят в той или ной мере рассеянными. В этих обстоятельствах нереально иметь единую ПДК для того или иного загрязняющего вещества. Поэтому принят так называемый принцип раздельного нормирования загрязняющих веществ. Э т о значит, что для каждого вредного вещества устанавливается несколько максимальных разовых предельно допустимых концентраций в воздушной среде: как минимум две. В частности, одно значение ПДК устанавливается в воздухе рабочей зоны (ПДК р.з ), под которой понимают пространство в двух метрах от пола, где находятся места постоянного или временного пребывания работающих, другое — в атмосферном воздухе населенного пункта (ПДКа.в). ПДК р.з - это концентрация, которая при ежедневной, кроме выходных дней, работе в течение 8 ч или при другой продолжительности рабочего дня, но не более 41 ч в неделю в течение всего рабочего стажа, не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или и отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Рис. 5.1. Схема нормирования примесей в воздухе в связи с их переносом и рассеиванием, а также токсикологическими принципами Как видим, при нормировании загрязняющих веществ учитывается экспозиция, т. е. время пребывания людей в зоне загрязнения, что связано с возможностью хронических и острых отравлений. На территории предприятия содержание примесей принимается равным 0,3 от ПДК р.з . Снижение нормы содержания примесей на территории предприятия втрое по сравнению с ПДК р.з вызывается тем, что воздух территории предприятия используется для вентиляции производственных помещений, где концентрация примесей периодически может быть весьма высокой, т. е. превышать ПДКр.з . Поэтому приточный воздух, используемый для проветривания рабочих помещений, должен быть значительно менее загрязненным. ПДК а в — это максимальная концентрация примеси, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом. Разница в определениях существенная: ПДКр.з безвредна только для ограниченного пребывания человека в загрязненной зоне (8 часов и только в течение рабочего стажа), в то время как ПДК а.в не должна лимитировать состояние организма в течение всей жизни человека при неограниченном по времени вдыхании загрязняющего вещества. Таким образом, необходимость раздельного нормирования загрязняющих веществ определяется уже известным нам законом толерантности: на предприятии в течение рабочего дня загрязненным воздухом дышат практически здоровые, прошедшие необходимое медицинское освидетельствование люди, а в населенных пунктах круглосуточно находятся не только взрослые, но и дети, пожилые люди, беременные и кормящие женщины, люди, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой, дыхательной системы. Поэтому ПДКр.з > ПДКа.в. Например, для диоксида серы ПДКр.з = 10 мг/м3, а ПДКа.в = 0,5 мг/м3. Для метилмеркаптана эти показатели соответственно составляют 0,8 мг/м 3 и 9·10-6 мг/м3. Наряду с предельно допустимыми концентрациями существуют временно допустимые концентрации (ВДК), иначе называемые ориентировочными безопасными уров нями воздействия (ОБУВ). ОБУВ - это временный ориентировочный гигиенический норматив содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных мест, а также в воде водоемов и продуктах питания. Этот показатель устанавливается путем расчетов, исходя из известных токсикометрических и физико-химических свойств вещества на основе корреляционно-регрессионной зависимости, а также путем интерполяции или экстраполяции. Этот норматив устанавливается на 2-3 года, после чего должен быть заменен на ПДК. Предельно допустимые концентрации устанавливаются на основании экспериментов на подопытных животных, что требует достаточно длительного времени. На первом этапе установления ПДК определяются основные токсикометрические характеристики исследуемых веществ, но фактически установленные в результате экспериментов нормативы считаются временно допустимыми концентрациями. На втором этапе эти исследования продолжаются и носят проверочный характер, а на третьем осуществляются клинико-статистические исследования работающих в течение трех лет для проверки правильности полученных в экспериментах на животных значений. Только после третьего этапа полученные нормативы могут быть утверждены в качестве ПДК. Однако в современных условиях нередко возникает необходимость ускоренного определения ПДК новых веществ. Для этого используются расчетные методы. В основе расчетов находится установление физиологических порогов воздействия веществ на организм. Можно, например, установить порог обонятельного ощущения, порог световой чувствительности глаза и т. п. и далее использовать для расчета формулы линейной регрессии для определения ориентировочных значений ПДК. Например, Ю. А. Кротовым предложена формула для определения максимальной разовой ПДК по порогу обонятельного ощущения: lg ПДКм.р = 0,96 lgx 1 -0,51, где х1 - порог обонятельного ощущения у наиболее чувствительных лиц, мг/м . 3 Предельно допустимую среднесуточную концентрацию также можно определить по аналогичному порогу: lg ПДКс.с = 0,86 lg x1 - 0,79. В настоящее время известно много подобных формул, в том числе для определения ПДКс.с через ПДКр.з или через ЛК50 . Полученные расчетным путем значения ПДК достаточно близко совпадают с полученными экспериментально, но дальнейшие проверки необходимы. Поэтому в настоящее время считается, что установленные расчетным путем нормативы должны рассматриваться в качестве ВДК (ОБУВ). В соответствии с раздельным нормированием уровней загрязнения воздуха в рабочих зонах и в населенных пунктах, устанавливаются различные требования к уровню загрязнения в пределах площадок предприятий и в районах жилой застройки. С учетом рассеивания концентрации вредных веществ не должны превышать: в воздухе на территории предприятия 30% от ПДК р.з (ПДКп..п ≤ 0,3 ПДКр.з); в воздухе населенных пунктов – ПДКм.р и ПДКс.с; в воздухе населенных пунктов с населением более 200 тыс. чел. и в курортных зонах - 80 % от ПДКм.р . При проектировании предприятий в районах, где атмосферный воздух уже загрязнен выбросами от других, ранее построенных и действующих предприятий, необходимо нормировать их содержание с учетом уже присутствующих в воздухе примесей. Их содержание рассматривается в качестве фоновой концентрации С ф . Если имеется несколько источников выбросов вредных веществ, то требования к качеству воздуха определяются следующим образом: на территории предприятия N ΣСi ≤ 0,3 ПДКр.з – Сф i =1 для воздуха населенного пункта N ΣСм i < ПДКа,в - Сф, i=1 где Сi - концентрация вредного вещества, поступающего от i-го источника; Смi. - наибольшая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенного пункта от i-го источника; N - число источников, через которые данное вредное вещество поступает в воздушный бассейн. Если атмосферный воздух загрязняется несколькими веществами, обладающими эффектом суммации, то необходимо переходить к безразмерным концентрациям. Условия санитарных норм будут выполнены, если: к Σqi < 1 при qi = Сi(ПДКi- Сфi), i=1 где qi - безразмерная концентрация i-гo вещества, обладающего эффектом суммации; К - общее число веществ, обладающих эффектом суммации. 5.4. Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах Контроль и управление качеством воды в водных объектах (водоемах и водотоках) представляют собой санитарную охрану водоемов. В отличие от атмосферы, вода — более жестко локализованное в пространстве природное тело, всегда ограниченное в водоемах их берегами и дном. Это существенным образом сказывается на последствиях ее загрязнения с точки зрения влияния, как на здоровье человека, так и на экосистемы. Важнейшей водоохранной задачей в условиях промышленной и хозяйственной деятельности общества является установление допустимых нагрузок на водоемы при водопользовании и водопотреблении. Водопользование - это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации. Основными водопользователями являются рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт. Водопотребление - это использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии, т. е. с примесями. Основные водопотребители - сельское хозяйство, промышленные производства, коммунальное хозяйство. Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, зависящая от его физических особенностей и способности к нейтрализации примесей, рассматривается к а к пр е де л ь но до пу ст им а я на г ру з ка П ДН . Но поскольку использование воды связано с изъятием ее из водоема (или водотока) и угрозой истощения этого объекта, разрушением экосистемы, а также с использованием для купания, рыбной ловли, отдыха на воде, то ограничение нагрузки только с точки зрения поступления в воду загрязняющих веществ оказывается недостаточным. Поэтому в настоящее время стоит проблема разработки нормативов предельно допустимой экологической нагрузки на водные экосистемы ПДЭН. В общем случае допустимая нагрузка на водоем (при его загрязнении) определяется как разность между установленной нормативной нагрузкой, т.е. возможностью сброса С норм и уже существующей, т.е. фактической нагрузкой Сфакт: Сдоп = Снорм - Сфакт Согласно действующим в России "Правилам охраны поверхностных вод. Типовые положения" (1991), водный объект считается загрязненным, если показатели состава и свойств воды в нем изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными хотя бы для одного из видов водопользования. Если же примеси (загрязняющие вещества) присутствуют в воде в пределах нормативов, то водный объект загрязненным не считается. Таким образом, загрязненность воды - не абсолютное понятие: оно относится только к вполне определенному месту или зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования. Поэтому водный объект вне места водопользования не считается загрязненным, даже если его экосистема полностью разрушена вследствие сброса вредных веществ. Такое положение является объективно вынужденным, ибо полностью прекратить сбросы и разбавление в природных водах загрязняющих веществ пока нереально. Под загрязненностью водного объекта понимают такое его состояние в официально установленном месте использования воды, при котором наблюдается уклонение от нормы в сторону увеличения содержания тех или иных нормируемых компонентов. Отсюда загрязняющим воду веществом считается не любая примесь и не в любом количестве, а лишь избыточная, которая приводит к нарушению нормативов качества воды. Основным нормативным требованием к качеству воды в водном объекте является соблюдение установленных предельно допустимых концентраций, т. е. группы экологических стандартов, оценивающих состояние водной экосистемы и качество воды с точки зрения ее опасности (или безопасности) для здоровья. Предельно допустимая концентрация примеси в воде водного объекта (реке, озере, море, подземных водах) - это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других видов водопользования. Иными словами, ПДК вредных веществ в водном объекте - это такая концентрация, при превышении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования (ГОСТ 17403-72). Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе (поперечном сечении), заложенном на водотоках - в 1 км выше (рис. 5.2.) ближайшего по течению пункта водопользования (хозяйственнопитьевое водоснабжение, место купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т. п.), а на непроточных водоемах - в радиусе 1 км от пункта водопользования (рис. 5.3.). Как и для примесей в атмосферном воздухе, для веществ, загрязняющих воду, установлено раздельное нормирование качества воды, хотя принцип разделения здесь иной и связан он с приоритетным назначением водного объекта, т. е. с категориями водопользования. Рис. 5.2. Нормирование загрязняющих веществ в воде водотока Рис. 5.3. Нормирование загрязняющих веществ в воде непроточного водоема К качеству воды каждой категорий водопользования предъявляются различные требования: в одних случаях более, в других - менее жесткие. Например, присутствие хлорорганических ядохимикатов (ДДТ, гексахлоран) в хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых водных объектах допускается в весьма ограниченных количествах: концентрации соответственно 0,02 и ОД мг/л. В воде рыбохозяйственных водоемов присутствие этих веществ вообще не допускается (вещества не должны определяться существующими методами анализа), что объясняется закономерностью прогрессивного накопления токсикантов в пищевых цепях. Некоторые вещества могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм только при попадании внутрь, другие опасны, кроме того, и при контактном воздействии. Соответственно присутствие первых лимитирует использование воды для питья и приготовления пищи (санитарно-токсикологическое ограничение), а вторых - ограничивает возможности для купания и умывания (санитарное ограничение). Некоторые вещества являются вредными в сравнительно высоких концентрациях именно при контактном воздействии, или при воздействии на органы чувств, и поэтому их ПДК в водных объектах первой категории имеют высокие значения с общесанитарной точки зрения. Однако в водных объектах второй категории они оказываются токсичными для ихтиофауны (рыб), и здесь на первое место выдвигается их токсическое действие. Соответственно ПДК на эти вещества ужесточаются. Например, в водных объектах первой категории ПДК для аммиака (по азоту) составляет 2 мг/л, а для второй категории - она в 40 раз ниже. Есть вещества малоядовитые, но обладающие резким стойким запахом, например нефтепродукты. В водных объектах первой категории преимущественное значение имеет залах, и поэтому в основе ограничения - органолептические свойства воды, загрязненной этими продуктами (ПДК = 0,3 мг/л). Однако ткани рыб, обитающих в водоемах рыбохозяйственного назначения, приобретают резкий запах, а кроме того, нефть губительна для икры, личинок, молоди рыб. Поэтому в рыбохозяйственных водных объектах присутствие нефти лимитируется прежде всего по рыбохозяйственному показателю, и ПДК снижается до 0,05 мг/л. Таким образом, для обеспечения чистоты водных объектов одновременно с предельно допустимыми концентрациями используется другой ограничительный норматив: лимитирующий показатель (признак) вредности, не имеющий количественной характеристики, а отражающий приоритетность требований к качеству воды в тех случаях, когда водный объект имеет полифункциональное назначение. В водных объектах культурно-бытового и хозяйственно-питьевого назначения в основу приоритетности нормирования положены преимущественно санитарнотоксикологический, общесанитарный и органолептический лимиты, а в рыбохозяйственных - в основном токсикологический и отчасти органолептический. Значения предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах различны для разных категорий водопользования, и их перечни также различны: для водных объектов первой категории установлены ПДК на 1717 вредных веществ, второй - на 952, причем лишь немногие из них повторяются в обоих перечнях. Понятно, что различные вещества могут иметь одинаковый лимитирующий показатель вредности при различных значениях предельно допустимых концентраций. Нормирование загрязняющих веществ в воде учитывает три главных критерия: влияние вещества на общий санитарный режим водного объекта; влияние на органолептические свойства воды; влияние на здоровье населения. Первый критерий связан с влиянием загрязняющих веществ на процессы самоочищения воды от органических загрязнений в сточных водах. В первую очередь определяется, какое количество кислорода необходимо для окисления органики и развития водной микрофлоры. Критериальной характеристикой воды в этом случае является биохимическое потребление кислорода БПК. Пороговые значения второго критерия устанавливаются на группах людей-добровольцев, отобранных по способности к восприятию запахов. Порог запахового ощущения для самых чувствительных индивидуумов принимается в качестве ПДКВ для данного вещества. Более сложно исследовать влияние вредных веществ на здоровье людей. Для этого проводятся санитарно-токсикологические исследования с целью установления максимальной недействующей дозы (концентрации) вещества (МНК). Эксперименты осуществляются на крысах, морских свинках или на других теплокровных животных, причем диапазон исследуемых концентраций вредных веществ довольно широк: они различаются в 5-10 раз, а опыт длится в течение шести месяцев и дольше. Для того чтобы выявить так называемые минимальные эффекты, используют метод условных рефлексов, т. е. реакции тест-объектов на присутствие в воде загрязняющих веществ. 5.5. Нормирование загрязняющих веществ в почве Нормирование загрязняющих веществ в почве имеет три направления: во-первых, нормирование содержания ядохимикатов в пахотном (корнеобитаемом) слое почвы сельскохозяйственных угодий; во-вторых, нормирование накопления токсичных веществ на территории предприятия; в-третьих – нормирование загрязненности почвы в жилых районах, преимущественно в местах временного хранения бытовых отходов. В пахотном слое почвы вредные вещества нормируются по двум показателям: предельно допустимым (ПДКп) и временно допустимым концентрациям (ВДКп). Для установления ПДКп используют данные о фоновых концентрациях исследуемых веществ, их физико-химических свойствах, параметрах стойкости, токсичности. При этом экспериментально устанавливают: допустимую концентрацию вещества в почве, при которой его содержание в пищевых и кормовых растениях не превысит некоторых допустимых остаточных количеств (ДОК), иначе называемых ПДК в продуктах питания (ПДКпр). Допустимое остаточное количество (ДОК) - это максимальное количество вещества, которое, поступая в организм на протяжении всей жизни, не вызывает никаких нарушений в здоровье детей и взрослых людей. Наряду с ДОК существует международный термин «максимально допустимый уровень» (МДУ), имеющий тот же смысл. допустимую (для летучих веществ) концентрацию, при которой поступление вещества в воздух не превысит установленных ПДК для атмосферного воздуха (ПДКа.в); допустимую концентрацию, при которой поступление вещества в грунтовые воды не превысит ПДК для водных объектов; допустимую концентрацию, не влияющую на микроорганизмы и процессы самоочищения почвы. Наиболее жесткие из ряда названных показателей принимаются в качестве ПДКп, причем сравнение идет по одноименным показателям вредности, т. е. по сходному действию разных веществ. Таким путем нормируется содержание в почве пестицидов (веществ, применяемых для уничтожения вредителей, возбудителей болезней, сорняков) и ряда химических элементов - преимущественно тяжелых металлов, галогенов (например, хлора), а также микроэлементов. Причем содержание примесей нормируется в зависимости от вида пищевых продуктов, выращиваемых на данной почве или в данном хозяйстве (мясных, молочных, рыбных, растительных). Установлены ПДКп в основном для ядохимикатов, применяемых в защите растений от вредителей, болезней, сорняков (табл. 5.1.). Временно допустимые концентрации ВДКп, в отличие от ПДКп, определяются расчетным путем для тех пестицидов, которые разрешены к использованию или в силу своих химических особенностей не требуют обязательного определения ПДК. Для этого применяют уравнения регрессии, полученные эмпирическим путем, которые связывают ПДКп, например, с предельно допустимыми концентрациями в пищевых продуктах: ВДКп = 1,23 + 0,48 lg ПДК пр. Санитарное состояние почвы оценивается по ряду гигиенических показателей, в том числе по так называемому санитарному числу, т. е. отношению содержания белкового азота к общему органическому. Кроме того, учитывается наличие кишечной палочки (коли-титр) личинок мух, яиц гельминтов. По комплексу этих показателей почва оценивается как чистая или загрязненная (табл. 5.2.). Коли-титр - минимальный объем воды или масса почвы, в которых обнаруживается хотя бы один экземпляр кишечной палочки. Таблица 5.1. Нормативы на содержание некоторых пестицидов в почве и ДОК в продуктах питания, мг/кг Наименование Прометрин (арборицид) Хлорамп (арборицид) Хлорофос (инсектицид) Карбофос (инсектицид) Дихлордифенилтрихлорэтан или ДДТ (инсектицид) ПДКп 0,5 0,05 0,5 2,0 0,1 ДОК Наименование 0,1-0,25 Гексахлоран (инсектицид) - Гамма-изомер гексахлорана 1,0 Полихлорпинен (инсектицид) 1,0-3,0 Полихлоркамфен (инсектицид) 0,5 Севин (инсектицид) ПДКп 1,0 ДОК 1,0 1,0 2,0 Не допускается 0,1 0,5 0,5 Не допускается 0,05 Таблица 5.2. Комплексные гигиенические показатели санитарного состояния почв Оценка качества почвы Чистая Слабо загрязненная Загрязненная Сильно загрязненная Личинки и куколки мух в 0,25 м3 почвы, экз. 0 Единично Наименование показателей Яйца гельминтов в Коли-титр Титр 1 кг почвы, анаэробных экз. бактерий 0 1 и более 0,1 и более До 10 1-0,01 0,1-0,001 0,98-1,0 0,85-0,98 10-25 11-100 0,01-0,001 0,70-0,80 Более 25 Более 100 0,001 менее 0,0010,00001 и 0,00001 менее Санитарное число и 0,70 и менее Нормативы накопления токсичных отходов на территории предприятия устанавливаются на основе совокупности показателей, включающих размеры территории складирования, токсичность и химическую активность соединений, присутствующих в отходах. Для этого также существует ряд формул, хотя принципы такого нормирования и общие подходы к нему могут варьировать в регионах с различными почвенными и климатическими условиями. Обычно нормируются два показателя: предельное количество токсичных промышленных отходов на территории предприятия и предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах. Предельное количество отходов на территории предприятия - это такое их количество, которое можно размещать при условии, что возможное выделение вредных веществ в воздух не превысит 30 % от ПДК в воздухе рабочей зоны предприятия ПДКр.з . При этом вещества, наиболее опасные и даже хранимые в герметизированной таре, а также токсичные отходы очистных сооружений удаляются с территории предприятия в течение суток. Твердые сыпучие отходы, хранящиеся в контейнерах, пластиковых пакетах и бумажных мешках, удаляются в течение двух суток. Предельное количество отходов и их судьбу определяют путем замеров содержания токсичных веществ в воздухе (с учетом эффекта суммации), получением средневзвешенной концентрации и делением ее на соответствующее значение ПДК (точнее - 30 % от ПДКр.з). Если отношение С/0,3ПДКр.з > 1 то количество находящихся на территории отходов является предельным, и они подлежат немедленному удалению. Предельное содержание токсичных соединений (в г/кг или мг/кг) в отходах определяется классом опасности этих отходов. Здесь используются сложные многоступенчатые расчеты, конечной целью которых является установление ПДК токсичных веществ в общей массе отходов. В расчетных формулах используются средняя летальная доза ЛД50, коэффициент растворимости исследуемого вредного компонента, его летучесть и некоторые промежуточные показатели, в частности суммарный индекс опасности всех компонентов в отходах. Контроль загрязнения почв осуществляется преимущественно в условиях населенных пунктов органами санитарно-эпидемиологической службы и включает: предупредительный надзор, заключающийся в апробации генеральной схемы очистки и проектов сооружений по очистке и обезвреживанию твердых промышленных и бытовых отходов, и текущий - с целью обеспечения санитарной охраны почвы, своевременного сбора и удаления промышленных отходов и вторичного сырья. Под контролем санитарной службы находится не только сбор, но и транспортировка отходов, согласование мест их захоронения и переработки. Это касается также осадков водоочистных сооружений (скопов, отработанного активного ила и др.). Кроме того, существует ряд дополнительных показателей санитарного состояния почвы (см. табл. 5.3.), определяемых как на территории производственных предприятий, так и населенных пунктов. К ним относятся: санитарно-физико-химические оценки, касающиеся в основном почвенных фильтратов (санитарное число, кислотность, биохимическое потребление кислорода, окисляемость, содержание сульфатов, хлоридов и др.); санитарно-энтомологические оценки численность синантропных (связанных с жильем и бытом) насекомых, в первую очередь - мух во всех фазах их развития: взрослые особи, личинки, куколки; санитарно-гельминтологические оценки, характеризующие наличие в почве в местах, посещаемых населением, гельминтов (червей, паразитирующих в органах человека, животных и растений, - цестод, нематод, трематод и др.); санитарно-бактериологические оценки, включая наличие бактерий кишечной группы, а также других микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и домашних животных. 5.6. Нормирование загрязняющих веществ в продуктах Вредные вещества могут поступать в продукты питания (и далее — в организм человека) разными путями: из почвы через корневые системы растений, из воздуха - через наземный ассимиляционный аппарат (листья), а также в результате контакта при проведении защитных химических обработок растений против вредителей и заболеваний. Во всех случаях эти вещества далее включаются в пищевые цепи, в конце которых, как мы знаем, и находится человек. Основным ограничительным нормативом является допустимое остаточное количество (ДОК) вредного вещества в продуктах питания или в урожае в период его сбора. ДОК выражается в г или мг на 1 кг кормовых или пищевых продуктов. Следует отметить, что ядохимикаты применяемые в сельском хозяйстве против вредителей, возбудителей болезней и сорняков, также имеют все токсикометрические характеристики, включая предельно допустимые концентрации. 5.7. Нормирование загрязняющих веществ по воздействию на растение Растения-фотосинтетики, открывающие пищевые цепи в экосистемах, в не меньшей степени, чем другие живые организмы, чувствительны к присутствию в окружающей среде загрязняющих веществ. Многочисленные факты снижения продуктивности и гибели древесных, кустарниковых и травянистых растений вследствие загрязнения воздуха, воды, почвы хорошо известны. Поэтому нормирование содержания ксенобиотиков применительно к растениям - важная, хотя и трудная, до конца пока не решенная задача. Таблица 5.3. Номенклатура показателей санитарного состояния почвы Показатель Характеризуемые свойства почвы Санитарное число Санитарно-химические Азот аммонийный, мг/кг То же Азот нитратный, мг/кг - // Хлориды, мг/кг - // Пестициды, мг/кг - // Тяжелые металлы, мг/кг - // Нефть и нефтепродукты, мг/кг - // Фенолы летучие, мг/кг - // Сернистые соединения, мг/кг - // Канцерогенные вещества, мг/кг - // Удобрения (остаточные количества), мг/кг - // РН - // Радиоактивные вещества, Ки/кг - // Термофильные бактерии, титр - // Бактерии группы кишечной палочки, колиСанитарно-Бактериологические титр Бактерия клостридиум перфигена, титр То же Патогенные микроорганизмы (по - // эпидемиологическим показателям), титр - // - Яйца и личинки гельминтов жизнеспособные, экз./кг почвы Личинки и куколки синантропных мух, экз,/кг почвы Санитарно- гельминтологические Санитарно- энтомологические Трудности заключаются в том, что разные виды совместно произрастающих растений в разной степени (одни - более, другие - менее) устойчивы к одним и тем же веществам. Поэтому в экосистеме диапазон общей устойчивости данного трофического уровня достаточно широк. Вовторых, устойчивость зависит от условий места обитания, т. е. от режимов экологических факторов (например, увлажнения, освещенности, минерального питания): некоторые из них могут быть лимитирующими или пессимальными. В-третьих, одно и то же растение (особь) в разной степени устойчиво к тем или иным веществам, в разные периоды своего развития: распускания листьев бутонизации и цветения, созревания семян и т. п. Вчетвертых, разные физиологические процессы у растения неодинаково уязвимы для загрязняющих веществ, и необходимо в качестве теста выбирать наиболее демонстративное свойство. Таблица 5.4. Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для растений Наименование загрязняющего вещества Диоксид серы Оксиды азота Аммиак Бензол Хлор Сероводород Формальдегид Пыль, цемент Метанол Значения предельно допустимых концентраций, мг/м3 Для растений Для древесных пород Для человека максимальные среднев целом (максимальные разовые суточные (максимальные разовые) разовые) 0,02 0,03 0,015 0,5 0,02 0,04 0,02 0,085 0,05 0,1 0,04 0,2 0,1 0,1 0,05 1,5 0,25 0,025 0,015 0,1 0,02 0,008 0,008 0,008 0,02 — 0,2 0,02 0,2 0,2 0,003 0,05 0,1 0,035 0,5 1,0 Таким наиболее чувствительным к помехам процессом считается фотосинтез, определяющий продукцию экосистемы. К настоящему времени установлены максимальные разовые и среднесуточные ПДК двенадцати загрязняющих веществ в воздухе для растений включая древесные (табл. 5.4.). Считается, что ПДК должны устанавливаться для тех видов растений, которые обладают наибольшей фотосинтетической активностью, и для тех периодов, когда активность всех, физиологических функций растений максимальна. Рекомендуется использовать в качестве тест-объекта травянистые растения, поскольку исследования с ними можно проводить в фитотронах круглогодично. 5.8. Эффект суммации и его учет при нормировании загрязнения В реальных условиях производства в выбросах и сбросах предприятий (а значит, в воздухе и воде) присутствует не одно, а несколько различных загрязняющих веществ. В воздухе населённого пункта, например, могут содержаться вещества от разных предприятий, тепловых станций, транспорта. Многие из этих веществ обладают сходным токсическим действием на организм человека, а значит, в подобных случаях суммарная концентрация таких веществ может превышать предельно допустимую для каждого в отдельности. Это явление называют эффектом суммации вредного воздействия (или аддитивным действием), и его необходимо учитывать при нормировании как содержания, так и поступления загрязняющих веществ в окружающую среду. Эффект суммации проявляют, в частности: фенол и ацетон; валериановая, капроновая и масляная кислоты; озон, диоксид азота и формальдегид. Рассмотрим следующий простой пример. Допустим, что в воздухе одновременно присутствуют фенол и ацетон в концентрациях соответственно 0,009 и 0,345 мг/м3. Соответствующие им ПДК составляют 0,01 и 0,35 мг/м3. Таким образом, каждое из этих веществ присутствует в воздухе в неопасной концентрации - меньшей, чем его ПДК. Но их суммарная концентрация составляет 0,009 + 0,345 = 0,354 мг/м3, т. е. превышает ПДК для каждого из них в отдельности, а следовательно, и уровень загрязнения воздуха превышает допустимый. Известную нам формулу С ≤ ПДК можно записать в иной форме: С/ПДК ≤ 1. Понятно, что сколько бы вредных веществ ни присутствовало в воздухе одновременно, последнее условие должно соблюдаться. Таким образом, качество воздуха будет отвечать установленным нормативам, если: С1/ПДК1 +С2/ПДК2 +…+ Сn/ПДКn ≤ 1 где C1, C2, ..., Сn - концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации; ПДК1, ПДК2, ..., ПДКn .- соответствующие им предельно допустимые концентрации. Данная формула означает, что сумма отношений концентраций вредных веществ, обладающих эффектом суммации, к соответствующим им ПДК не должна превышать единицы. Это же правило действует для водных объектов, но если в воздухе учитывается сходное токсическое действие разных веществ, то в воде сходный лимитирующий показатель вредности. Например, органолептическими свойствами обладают инсектицидный препарат антио (ПДК = 0,04 мг/л), дибутиламин (ПДК =1,0 мг/л), неионогенные поверхностно-активные вещества (ПДК = 0,1 мг/л). При их одновременном присутствии в воде суммарная концентрация может оказаться выше, чем любая из трех названных ПДК, хотя для каждого в отдельности С ≤ ПДК. В этих случаях используют эту же формулу, но значения C1, C2, ..., Сn и соответствующие им ПДК характеризуют вещества, обладающие одинаковым лимитирующим показателем вредности. Эффект суммации вредного действия веществ в почве не определяется, но поскольку присутствующие в ней вещества могут проникать в воздушный бассейн и в воду, он учитывается, исходя из значений ПДК для воды и воздуха. При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, ПДК остаются такими же, как и при изолированном воздействии. Наряду с суммацией в токсикологии существуют понятия синергизма, или потенцирования и антагонизма. Синергетический эффект возникает когда одно вещество усиливает действие другого вещества, происходит потенцирование вследствие подавления одним ядом ферментативной деятельности систем, ответственных за метаболизм другого яда. Антагонистический эффект возникает когда одно вещество ослабляет действие другого, причем ослабление токсического действия является следствием химического, физического или физиологического взаимодействия ядов как во внешней среде, так и в организме.
