Определение пдк вредных веществ. Предельно допустимые концентрации вредных веществ

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК) ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ – это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

В атмосферу поступает множество примесей от различных промышленных производств и автотранспорта. Для контроля их содержания в воздухе нужны вполне определенные стандартизированные экологические нормативы, поэтому и было введено понятие о предельно допустимой концентрации. Величины ПДК для воздуха измеряются в мг/м 3 . Разработаны ПДК не только для воздуха, но и для пищевых продуктов, воды (питьевая вода, вода водоемов, сточные воды), почвы.

Предельной концентрацией для рабочей зоны считают такую концентрацию вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение всего рабочего периода не может вызвать заболевания в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Предельные концентрации для атмосферного воздуха измеряются в населенных пунктах и относятся к определенному периоду времени. Для воздуха различают максимальную разовую дозу и среднесуточную.

В зависимости от значения ПДК химические вещества в воздухе классифицируют по степени опасности. Для чрезвычайно опасных веществ (пары ртути, сероводород, хлор) ПДК в воздухе рабочей зоны не должна превышать 0,1 мг/м 3 . Если ПДК составляет более 10 мг/м 3 , то вещество считается малоопасным. К таким веществам относят, например, аммиак.

ПДК устанавливаются для среднестатистического человека, однако ослабленные болезнью и другими факторами люди могут почувствовать себя дискомфортно при концентрациях вредных веществ, меньших ПДК. Это, например, относится к заядлым курильщикам.

Величины предельно допустимых концентраций некоторых веществ в ряде стран существенно различаются. Так, ПДК сероводорода в атмосферном воздухе при 24-часовом воздействии в Испании составляет 0,004 мг/м 3 , а в Венгрии – 0,15 мг/м 3 (в России – 0,008 мг/м 3).

В нашей стране нормативы предельно допустимой концентрации разрабатываются и утверждаются органами санитарно-эпидемиологической службы и государственными органами в области охраны окружающей среды. Нормативы качества окружающей среды являются едиными для всей территории РФ. С учетом природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия.

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений их концентраций к ПДК не должна превышать единицу, однако это выполняется далеко не всегда. По некоторым оценкам, 67% населения России живут в регионах, где содержание вредных веществ в воздухе выше установленной предельно допустимой концентрации. В 2000 содержание вредных веществ в атмосфере в 40 городах с суммарным населением около 23 млн. человек время от времени превышало предельно допустимую концентрацию более чем в десять раз.

При оценке опасности загрязнения в качестве образца сравнения служат исследования, проводимые в биосферных заповедниках. А вот в крупных городах природная среда далека от идеальной. Так, по содержанию вредных веществ Москву-реку в пределах города считают «грязной рекой» и «очень грязной рекой». На выходе Москвы-реки из Москвы содержание нефтепродуктов в 20 раз больше предельно допустимых концентраций, железа – в 5 раз, фосфатов – в 6 раз, меди – в 40 раз, аммонийного азота – в 10 раз. Содержание серебра, цинка, висмута, ванадия, никеля, бора, ртути и мышьяка в донных отложениях Москвы-реки превышает норму в 10–100 раз. Тяжелые металлы и другие ядовитые вещества из воды попадают в почву (например, при половодьях), растения, рыбу, сельскохозяйственную продукцию, питьевую воду, как в Москве, так и ниже по ее течению в Подмосковье.

Химические методы оценки качества окружающей среды очень важны, однако они не дают прямой информации о биологической опасности загрязняющих веществ – это задача биологических методов. Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами щадящего воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека и природную среду.

Елена Савинкина

Основная задача систем общеобменной вентиляции заводов и фабрик – поддерживать воздух рабочей зоны в надлежащем состоянии. Ведь во время разных технологических процессов происходит выделение различных вредных веществ (иначе - вредностей). Достигнув определенной концентрации в воздушной среде помещения, они могут нанести непоправимый вред здоровью людей. В данной статье будут рассмотрены вопросы, связанные с определением величины этой концентрации и способах ее понижения.

Параметры воздуха рабочей зоны

Для начала определимся, что представляет собой рабочая зона. По сути, это пространство в производственном цехе, где находятся люди, выполняющие работу на временной или постоянной основе.

Размер этого пространства по высоте определяет нормативная документация – 2 м от промышленного пола или настила площадки. Также нормируются все параметры воздуха, с которым контактируют и дышат люди, а именно:

• температура;
• влажность;
• скорость;
• содержание вредных веществ.

Чтобы перечисленные свойства среды укладывались в установленные пределы, внутри промышленных зданий организовывается интенсивный воздухообмен. Его схема рассчитывается и разрабатывается так, чтобы очищенная и доведенная до нужной температуры воздушная смесь направлялась в рабочую зону с определенной скоростью. Другая задача вентиляции – удалять из нее разные вредные соединения, образующиеся во время технологических процессов. Эту задачу мы и рассмотрим подробнее.

Вредными считаются те вещества, что при воздействии на здоровье человека способны вызвать заболевания или травмы. Также принимаются в расчет различные отклонения, могущие возникнуть в последующие годы у самого человека либо его потомков. Все эти проблемы могут проявиться у людей в том случае, когда содержание вредностей в пространстве рабочей зоны слишком велико, больше чем предельно допустимые концентрации (ПДК). Выражаются они массой вредного или опасного вещества в мг, отнесенной к 1 м3 воздушной среды.

Примечание. Для каждого типа вредных химических соединений установлено свое значение ПДК. В Российской Федерации данные величины регламентируются стандартом ГН 2.2.5.1313-03. В нем же дана разбивка веществ по классам опасности и особенностям воздействия на человеческий организм.

Кстати сказать, запыленность тоже относится к этой категории загрязнения воздушной среды, так что ее количество в рабочей зоне ограничивается предельно допустимыми концентрациями. Дело в том, что пыль – это мельчайшие частицы различных веществ, взвешенные в воздухе. В гигиеническом нормативе четко указано, какое максимальное количество пыли того или иного химического вещества допускается в 1 м3 воздушной среды помещения.

Санитарно-гигиенические требования

Согласно действующему ГОСТу для выяснения реальной запыленности и загазованности рабочей зоны помещения или цеха периодически выполняются мероприятия производственного контроля. Существует установленный регламент, согласно которому проводятся замеры концентрации в определенных местах. Последовательность проверки следующая:

• составляется список веществ, выделяющихся во время технологического процесса на каждом участке;
• определяются места проведения контроля, обычно поблизости от источников выделения вредностей;
• используя газоанализаторы, проводят замеры запыленности и концентрации всех веществ из списка. Взять нужно 3 пробы на протяжении рабочей смены;
• производится анализ результатов проб путем сравнения их значений с ПДК;
• для тех мест рабочей зоны, где наблюдается повышенная концентрация того или иного вещества, разрабатываются мероприятия по ее снижению.

Изложенные в ГОСТе санитарно-гигиенические требования регламентируют периодичность таких проверок. Она зависит от класса опасности, к которому отнесены вещества из составленного списка. Для удобства периодичность контроля параметров среды представлены в таблице:

Чтобы удельная масса опасного загрязнителя не превысила ПДК в воздухе рабочей зоны, необходимо принять меры. Тут есть 2 пути: проведение мероприятий по уменьшению выделений от источников либо оптимизация работы общеобменной вентиляции. Обычно идут вторым путем, устанавливая дополнительные вытяжные зонты или панели, одновременно обеспечивая увеличение подачи приточного воздуха.

В данное время многие предприятия проводят у себя реконструкцию, внедряя новые технологии и меняя порядок проведения процессов. При этом изменяется и состав вредных веществ, влияющих на загрязнение рабочей зоны. Получается, что старые вентиляционные системы не смогут обеспечить соблюдение санитарно-гигиенических требований, необходимо разрабатывать и монтировать новые.

Но как это сделать, если еще не установлено новое оборудование и выбросы загрязнителей невозможно измерить газоанализатором? Ответ на этот вопрос мы дадим в следующем разделе.

Удаление вредных веществ

Чтобы концентрация вредных соединений или пыли была не больше ПДК, необходимо подавать определенное количество свежего воздуха извне. В то же время нужно организовать вытяжку такого же объема воздушной смеси для удаления загрязнителей. СНиП 41-01-2003 предлагает рассчитывать объем притока следующим образом:

L = Mв / (yпом – yп)

В этом выражении:

• L – объем свежего воздуха, м3/ч;
• Mв – массовый расход вещества, что выделяется от источника за единицу времени, мг/ч;
• yпом – его концентрация в объёме всего помещения, мг/м3;
• yп – удельная масса этого загрязнителя в уличном воздухе, мг/м3.

Примечание. По этой же формуле производится расчет не только для вредных, но и для горючих газов, таких как метан или водород. Их концентрация в воздухе рабочей зоны не должна достигать взрывоопасной.

Исходные данные для выполнения расчетов должны предоставить инженеры – технологи, чьей задачей является проработка всего процесса. Концентрацию того или иного вещества в окружающей воздушной среде можно узнать, обратившись в местную санитарно-эпидемиологическую службу. Вычисления ведут по каждому виду химических соединений и пыли отдельно, принимая в конце наибольший результат. По нему и проектируют новую вентиляционную систему.

Другое дело, когда в рабочей зоне присутствует несколько вредных веществ, влияющих на организм человека однонаправленно. Даже когда их содержание не превышает ПДК по отдельности, то эти соединения могут нанести большой ущерб здоровью людей, действуя на них вместе и одновременно. Приведем несколько примеров подобных веществ:

• сероуглерод и сероводород;
• соединения азота и оксид углерода;
• соляная кислота и формальдегид;
• ангидрид серный и сернистый.

Заключение

Значения предельно допустимых концентраций для различных веществ, выделяющиеся в рабочей зоне, играют важную роль при расчетах и проектировании производственных зданий. Чтобы создать работающим в них людям комфортные и безопасные условия, надо учесть все факторы, в том числе и образующиеся вредности. Знание нормативов ПДК позволяет обеспечить все гигиенические требования еще на стадии разработки проекта.

Пример расчета вентиляции для производственных помещений Промышленная вентиляция производственных помещений
Система газового пожаротушения: модули, установка, монтаж

Нормирование предельно допустимых концентраций вредных веществ

Основные понятия и методика установления ПДК

Общие положения . К основным нормированным показателям количества вредных веществ, допустимых с точки зрения безопасности человека, относятся ПДК (предельно допустимая концентрация), ОБУВ (ориентировочный безопасный уровень воздействия), ОДК (ориентировочное допустимое количество) и ОДУ (ориентировочно допустимый уровень). Последние три – временные характеристики, подменяющие предельно допустимую концентрацию загрязняющего вещества до ее установления.

Существует несколько видов ПДК загрязняющих веществ в разных компонентах среды: в атмосферном воздухе, в воде природных и искусственных водоемов, в почве. Гигиенические ПДК устанавливаются на вредные вещества в пищевых продуктах. Кроме того, существуют ПДК вредных веществ в организме человека. Последние представляют собой уровень вредного вещества (или продуктов его превращения) в организме (в крови, моче и др.) или уровень биологического ответа наиболее поражаемой системы организма (например, содержание гемоглобина), при котором непосредственно в процессе воздействия или в отдельные периоды жизни настоящего и последующего поколений не возникает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, устанавливаемых современными методами исследований. Данное определение не распространяется на радионуклиды и биологические вещества, представленные сложными биологическими комплексами, а также на бактерии и микроорганизмы.

Временные нормативы на содержания загрязняющих веществ имеют следующие обозначения: ОБУВ – для атмосферного воздуха и водоемов рыбохозяйственного назначения, ОДК – в почве, ОДУ в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения.

Несмотря на разнородность (различное физическое и химическое состояние) перечисленных сред при разработке ПДК используются единые принципы, которые можно сформулировать следующим образом:

1) в основу разработки закладывается только биологический принцип (в данном случае - воздействие на человека или гидробионтов);

2) используются экспериментальные и натурные исследования, результаты которых гармонизируются;

3) в основу положена трехкоординатная система «доза-время-эффект» с нахождением вероятностных количественных порогов вредного действия;

4) из всего комплекса первичных, вторичных и опосредованных эффектов выделяется лимитирующий;

5) нормирование осуществляется с учетом предполагаемой физиологической адаптации человека.

По характеру воздействия на организм человека вредные химические вещества могут вызывать следующие эффекты:

1) токсические - ядовитость, т. е. способность вещества оказывать вредное действие на организм;

2) раздражающие - проявляющиеся в раздражающем воздействии на те или иные органы человека;

3) сенсибилизирующие (аллергические) - вредная для организма чрезмерная иммунная реакция на вещества (аллергены), которые, как правило, нетоксичны;

4) канцерогенные - вызывающие злокачественные новообразования;

5) мутагенные - оказывающие влияние на наследственность через скачкообразное, спонтанное и ненаправленное изменение наследственности;

6) различные эффекты, влияющие на репродуктивную функцию человека;

7) тератогенные - ведущие к возникновению пороков развития и уродств у потомства человека, животных, растений.

Проникновение химических веществ в организм человека осуществляется через:

1) органы дыхания;

2) желудочно-кишечный тракт;

3) кожные покровы и слизистые оболочки.

В современном нормировании при установлении допустимых концентраций вредных веществ используют принцип пороговости действия или принцип приемлемого риска. Принцип пороговости действия - выявление минимальной концентрации вредного вещества, вызывающей интоксикацию организма, - является основой гигиенического нормирования. На нем построена система оценки результатов экспериментально-биологических исследований. Принцип приемлемого риска используется в беспороговой модели для оценки мутагенного и канцерогенного действия с отдаленными последствиями, когда невозможно установить количественную связь между силой действия и эффектом в связи с отсутствием экспериментальных данных. В этом случае определение риска основано на вероятностном подходе. Данный принцип используется также при нормировании экологических рисков.

В целом же экологические нормативы должны лежать за пределами действующих доз, т.е. основой, по мере возможности, должен служить принцип пороговости. Исследованием механизмов и, главное, последствий химического, физического и биологического воздействия на живые организмы, прежде всего на человека, занимается экотоксикология.

Экологическая токсикология - наука о потенциальной опасности вредного воздействия веществ на живые организмы и экосистемы, о реакциях живых существ на контакт с химическими агентами. Она относится к разделу медицины о физических, химических свойствах ядов и их действии на живые организмы, а также о средствах предупреждения и лечения отравлений.

Исследуя проблемы вредного воздействия химических веществ на организм человека, необходимо помнить, что еще в эпоху Возрождения врач и естествоиспытатель Парацельс (1493-1541) писал: «Все есть яд и ничего не лишено ядовитости». Иными словами, одно и то же вещество может быть ядом, лекарством и необходимым для жизни средством. Все зависит от концентраций, вмещающих сред и условий взаимодействия с живыми организмами. Применительно к экологии, в частности к экологическому нормированию, необходимо четко представлять, при каких условиях обычное химическое вещество в окружающей среде переходит в категорию загрязняющего (вредного).

Способы проникновения вредных веществ в организм. Прямое вредное воздействие загрязняющего химического вещества возможно лишь в случае его попадания в организм. Известно несколько путей проникновения вредных веществ в организм человека и животных.

1) Пероральный путь подразумевает поступление химических веществ через желудочно-кишечный тракт с пищей и водой. Они всасываются в кровь из ротовой полости (особенно это характерно для фенолов и цианидов) или из желудочно-пищевого тракта. В желудке резорбции (т. е. всасыванию) вещества активно способствует желудочный сок.

2) Ингаляционный путь - поступление через дыхательные органы. Динамика поступления в организм этим путем определяется агрегатным состоянием вредного вещества, которое может находиться в пыли, тумане, дыме или в составе газовой фазы. Это наиболее быстрый путь проникновения в организм, что обусловлено огромной площадью поверхности легочных альвеол (до 100–120 м 2) и непрерывным током крови по легочным капиллярам. Активность проникновения вещества в кровь зависит от его растворимости. Место осаждения аэрозолей в дыхательных путях человека обусловлено величиной частиц: крупные частицы (диаметром более 10 мкм) чаще осаждаются в носоглотке; дисперсные (2-10 мкм) остаются в верхних дыхательных путях; тонкодисперсные (менее 2 мкм) попадают в альвеолярную область. Для носоглотки и верхних дыхательных путей существует достаточно эффективный способ очищения от твердых частиц - движение со слизью вверх, однако и в этом случае происходит частичное растворение химических веществ, их проникновение в кровь.

3) Накожный путь - поступление вредных веществ через кожу (площадь поверхности кожи человека 2 м 2), в основном через сальные железы, устья протоков потовых желез, через волосяные флолликулы. Особенно активно проникают под кожу вещества с высокой степенью растворимости в жирах.

Преобладающий путь поступления вредного вещества в организм зависит от его химических свойств и агрегатного состояния. Для газообразных веществ основной путь - ингаляционный; для твердых - пероральный и ингаляционный; для жидких - пероральный и накожный. Поэтому можно рекомендовать соответствующие способы защиты человека от вредных химических веществ в зависимости от их свойств и состояния, что входит в задачи активно развивающейся в последнее время экологической токсикологии.

Основные токсикометрические характеристики . При рассмотрении методологии разработки ПДК вредных веществ нам необходимо познакомиться с некоторыми токсикометрическими характеристиками и параметрами, используемыми для количественной оценки токсичности веществ.

Степень токсичности - это абсолютное количество или доза поллютанта, вызывающие определенный биологический эффект, те или иные патологические изменения. Уровень дозы - доза за единицу времени. Неблагоприятный эффект воздействия вредного вещества может проявляться в форме гибели или функциональных изменений организма. В первом случае для оценки используют понятие «летальная доза» . Функциональные изменения обозначают через понятие «действующие дозы и концентрации» , которые вызывают признаки интоксикации организма, а также через пороговые и недействующие величины. В связи с этим ниже даются определения некоторых из них.

Пороговая доза (порог однократного действия) - это наименьшее количество вещества, вызывающее при однократном воздействии такие изменения в организме, которые обнаруживаются с помощью специальных биохимических или физиологических тестов при отсутствии внешних признаков отравления. Недействующая доза - это максимальное количество вещества, не приводящее к каким-либо изменениям в организме.

Токсическая несмертельная доза (ЕД) вызывает видимые проявления отравления без летального исхода. Токсическая смертельная (летальная) доза (ЛД) или концентрация (ЛК) вызывает отравления, заканчивающиеся гибелью организма.

В практике экотоксикологии используют три количественные оценки:

1) ЛД min (ЛК min) - гибель отдельных особей;

2) ЛД 100 (ЛК 100) - гибель всех особей;

3) ЛД 50 (ЛК 50) - гибель 50% особей.

В экспериментально-биологических исследованиях применяют два основных подхода. Первый – кратковременное воздействие, которое приводит к острым отравлениям. В длительном эксперименте используют понятие хронического отравления, т. е. заболевания, развивающегося в результате систематического воздействия таких доз вредного вещества, которые при однократном поступлении в организм не вызывают отравления. Отсюда вытекает два значения пороговых концентраций: для однократного (C мин. остр.) и хронического (C мин. хрон.) воздействий. Таким образом, все перечисленные выше параметры характеризуют токсичность вещества.

В дополнение к этому мы рассмотрим ряд токсикометрических величин, определяющих вероятность угрозы отравления. Они используются при установлении класса опасности вредных веществ.

Зона однократного острого действия - диапазон концентраций вредного вещества между средней летальной дозой и пороговой концентрацией для однократного воздействия:

Z остр. = .

При этом чем меньше диапазон между смертельной и пороговой концентрациями, т. е. чем меньше значение Z AC , тем токсичнее вещество.

Зона хронического действия – диапазон между пороговыми концентрациями для однократного и хронического воздействия:

Z CH = .

Чем шире эта зона (чем больше значение Z CH ), тем выше опасность, поскольку возрастает угроза накопления вещества в организме.

Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) представляет собой отношение максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20°С к средней смертельной концентрации для мышей:

КВИО = .

Высокое значение коэффициента указывает на способность вещества создавать токсичные концентрации.

Коэффициент кумуляции характеризует степень накопления данного вещества в организме человека. Он представляет отношение суммарной дозы, полученной организмом при многократном введении среднесмертельной дозы вещества, к той же величине, но при однократном введении:

К К = .

Естественно, что с увеличением коэффициента возрастает опасность вещества.

Классы опасности вредных веществ. Необходимо отметить, что все вредные вещества в зависимости от степени их негативного влияния относятся к тому или иному классу опасности. Однако одно и то же вещество может иметь разный класс в зависимости от вмещающей его среды (почва, вода, атмосферный воздух, сырье, продукты питания и т.д.), что обусловлено его физико-химическими свойствами, определяющими проявление вредных эффектов. Приведем классификацию и изложим общие принципы установления класса опасности веществ, находящихся в сырье, продуктах, полупродуктах и отходах производства, т. е. в материальных результатах хозяйственной деятельности человека.

Такой подход регламентирован ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». В соответствии с ним по степени воздействия на организм выделяют четыре класса опасности вредных веществ:

1) 1-й класс - вещества чрезвычайно опасные;

2) 2-й класс - вещества высоко опасные;

3) 3-й класс - вещества умеренно опасные;

4) 4-й класс - вещества малоопасные.

Класс опасности устанавливается в зависимости от норм и показателей, рассмотренных нами выше и указанных в табл. 3. Отнесение вредного вещества к тому или иному классу проводится по показателю, значение которого соответствует наиболее неблагоприятному классу опасности.

Комбинированное и комплексное воздействие химических веществ на организм. Многообразие химических веществ, встречающихся в окружающей среде, предопределяет возможность комбинированного действия поллютантов на организм человека или животного. Например, в присутствии метана с помощью микроорганизмов происходит метилирование ртути, что резко увеличивает ее токсичность. Соли тяжелых металлов, а также активный хлор образуют комплексные соединения с гумусовыми веществами. В первом случае образуются металлфульваты, более токсичные, чем исходные вещества. Но особенно опасен синтез хлорфульватов, характеризующихся канцерогенным действием. Напротив, в водной среде в присутствии органических соединений тяжелые металлы образуют комплексные органические соединения, что снижает их токсичность.

Таблица 3 . Классы опасности вредных веществ

Принимая во внимание перечисленные выше эффекты, для оценки уровня загрязнения объектов окружающей среды перспективно использование комплексных гигиенических нормативов – интегральных величин с учетом всех вредных веществ в среде. Однако в силу несовершенства методики при разработке подобных нормативов возникают серьезные трудности. Одна из них заключается в необходимости создания современной экспериментальной базы с возможностью проведения большого количества дорогостоящих опытов на животных и дальнейшей экстраполяцией результатов на человека. В настоящее время у нас есть возможность надежной количественной оценки совместного воздействия лишь отдельных (как правило, не более двух) загрязняющих веществ.

Таким образом, можно выделить комбинированное и комплексное действие вредных веществ на организм. К основным видам комбинированного действия относят:

1) суммирование (аддитивность), когда суммарный эффект смеси равен сумме эффектов действующих компонентов (А и В ) и его можно оценить по зависимости

А + В = 1;

2) сверхсуммирование или потенцирование (синергизм), когда наблюдается непропорциональное усиление эффектов:

А + В > 1;

3) антагонизм или ингибирование, т. е. снижение воздействия одного или обоих веществ в результате их взаимовлияния:

А + В < 1;

4) независимое действие веществ - комбинированное действие не отличается от изолированного действия каждого яда и преобладает эффект наиболее токсичного вещества:

А =1; В =1.

Последний вариант действия веществ - наиболее общий и часто встречающийся на практике. Все остальные относятся к частным случаям независимого действия. В качестве примера аддитивности можно привести воздействие раздражающих газов на организм человека (хотя для некоторых газов существует вероятность потенцирования) или наркотическое действие смеси углеводородов. Потенцирование отмечено при совместном действии бутилакрилата и метилакрилата. Пример независимого действия - смесь бензолов и раздражающих газов. При воздействии тяжелых металлов может проявляться эффект как суммирования, так и антагонизма.

На практике эффект суммации учитывается посредством оценки концентрации через нормирование по веществу, относящемуся к наиболее неблагоприятному классу опасности:

С ПР = С 1 +С 2
,

где С ПР - приведенная концентрация вещества, характеризующая всю группу загрязняющих веществ, действующих по принципу суммации.

Эффект полной суммации воздействия вредных веществ учитывается также посредством расчета коэффициента действия:

К Д =
,

тогда при К Д > n

С i = ,

т. е. величина ПДК при изолированном действии уменьшается пропорционально отношению коэффициента К Д к числу веществ n .

Комплексное действие проявляется в том случае, когда проникновение одного и того же вещества в организм человека происходит разными способами. Например, поступление вредного вещества может осуществляться одновременно пероральным и ингаляционным путями. В практике нормирования это указывает на необходимость оценки удельного значения каждого фактора внешней среды в общей максимально допустимой дозе. Для оценки комплексного действия химических веществ рекомендуется использовать формулу суммационного эффекта

£ 1,

где С – концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе, воде, продуктах питания соответственно;

ПДК атм, ПДК в, ПДК пищ – предельно допустимая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе, воде, продуктах питания соответственно.

Практика разработки ПДК – критерии необходимости и методы. Химические вещества, внедряемые в хозяйственную деятельность, подлежат обязательной токсикологической оценке и гигиеническому регламентированию. Объем сведений, необходимых для этого, зависит от физико-химических свойств вещества, степени его токсичности и опасности, масштабов производства, числа контактирующих с ним людей, актуальности для экономики страны, распространенности в объектах окружающей среды, а также ряда других показателей, имеющих значение для оценки возможности влияния вещества на здоровье человека. В практике санитарно-гигиенического нормирования используется дифференцированный подход к выявлению необходимости установления нормативов и достаточности объема получаемой для этого информации. Обоснование выбора вещества для выполнения гигиенического нормирования состоит из четырех этапов.

На первом этапе осуществляется сбор информации, необходимой и достаточной для решения вопроса о целесообразности проведения исследований по установлению гигиенических нормативов. Информация включает данные об объемах производства и применении веществ, характеристику физико-химических свойств, токсикологические показатели.

На втором этапе на основе анализа имеющихся данных определяются вещества, не нуждающиеся в разработке гигиенических нормативов в соответствии с обозначенными критериями: объемами производства и направлениями использования, физико-химическими свойствами и др. Например, нет необходимости устанавливать ПДК для веществ, попадание которых в атмосферный воздух невозможно в силу их физико-химических характеристик. Не имеет смысла разработка ПДК нестабильных в воде соединений, при трансформации которых образуются ингредиенты с установленными гигиеническими нормативами.

На третьем этапе намечаются очередность и объем работ, необходимых для ускоренной оценки нормативов без проведения принятых токсиколого-гигиенических исследований. Это целесообразно для малоопасных неустойчивых соединений, гомогенных веществ с уже установленными нормативами или при наличии экспериментально обоснованных ПДК этих веществ в других средах. Особо оговариваются критерии ускоренного нормирования химических соединений, которые могут быть опасны по канцерогенному и мутагенному действию.

На четвертом этапе принимается решение о разработке гигиенических нормативов для наименее изученных веществ, представляющих экологическую опасность, на основе проведения полного комплекса принятых токсиколого-гигиенических исследований.

На практике методы установления ПДК развиваются по двум основным направлениям:

1) экспериментально-биологическое направление, базирующееся на изучении развития стадий интоксикации организма;

2) расчетно-экспериментальное направление, в котором обоснование установления норматива основывается на принципах корреляционных зависимостей между биологическим действием веществ и их физико-химическими свойствами.

Основным прямым методом разработки предельно допустимых концентраций вредных веществ является лабораторно-токсикологический эксперимент . При экспериментальной оценке ПДК решающее значение имеют результаты токсикологических исследований на подопытных животных: крысах, мышах, морских свинках, кроликах, собаках и др.

Экспериментальные исследования по своим целям делятся на три вида: острые - время воздействия не превышает нескольких дней, подострые - время достигает одного месяца, и хронические - время затравки составляет 5–6 месяцев.

Пути введения веществ в организм выбираются исходя из реальных свойств тестируемого вредного вещества. Опыты ориентированы на выявление зависимости время–доза–эффект. Для экспериментального обоснования ПДК решающее значение имеют результаты хронических опытов не менее чем на двух животных. Исключение составляет лишь установление максимальных разовых концентраций в воздухе, что проделывается на основе острых экспериментов. По результатам хронических экспериментов устанавливают пороговые концентрации. Переход от них к ПДК осуществляется через коэффициент запаса, на который делится пороговое значение. Реально коэффициент запаса может меняться от 3 до 20 в зависимости от характера вредного вещества, путей поступления его в организм и результатов экспериментов. Величина коэффициента увеличивается с ростом абсолютной токсичности, значения КВИО, кумулятивных свойств, а также с уменьшением зоны острого действия, при значительных различиях в видовой чувствительности и выраженном кожно-резорбтивном действии.

Определение значений параметров острой, подострой и хронической токсичности осуществляется в соответствии с методическими инструкциями, в которых регламентируются порядок и условия проведения экспериментов.

Методы расчетно-экспериментального направления сейчас активно внедряются в практику экотоксикологии. Это обусловлено прежде всего высокой стоимостью установления и обоснования ПДК, что связано, в частности, с длительностью экспериментов. Ежегодно в мире синтезируются от 10 до 25 тысяч новых соединений. Очевидно, что нереально обосновать ПДК для каждого из веществ. Эти доводы подчеркивают актуальность развития расчетно-экспериментального направления.

Как указывалось выше, данный метод базируется на сопоставлении физико-химических свойств веществ, молекулярной структуры, их кумулятивных характеристик в разных компонентах окружающей среды. Широко используются методы интерполяции и экстраполяции. Применение расчетно-экспериментального подхода направлено на обоснование ОДК, ОДУ и ОБУВ. В практике ЭН ориентировочные величины устанавливаются на этапе разработки ПДК на определенный срок: в атмосферном воздухе - на два, в воде - на три года.

Разработка ПДК вредных веществ сопряжена с проблемами методического характера, которые в известной степени снижают достоверность результатов и иногда приводят к занижению или завышению (что значительно реже) нормативных значений. В первом случае это ведет к экономическим потерям, обусловленным необходимостью соблюдения заниженных норм или принципиальной невозможностью их обеспечения в реальных условиях в силу более высоких фоновых значений, во втором - к риску негативного воздействия на человека. Выделим и другую не менее существенную проблему: отдаленные последствия вредных воздействий, прогноз которых далеко не всегда может быть достаточно достоверным, даже по результатам хронических экспериментов. В связи с этим в качестве основных задач в области разработки и обоснования ПДК выделяются:

1) совершенствование расчетных методов с целью использования результатов острых опытов для прогноза хронической токсичности;

2) разработка надежных методов исследования отдаленных последствий воздействия вредных веществ на человека;

3) совершенствование способов экстраполяции данных с животных на человека;

4) предложение более совершенных методик определения коэффициента запаса – величины шага от минимально действующей концентрации до ПДК;

5) обоснование методологии краткосрочных экспериментов;

6) развитие методов моделирования интоксикации, приближающих экспериментальные условия к натурным.

В целом же требования к гигиеническому нормированию отвечают основным принципам экологического нормирования - соответствие полученных данных современному научно-методическому уровню, наличие доступного химико-аналитического метода определения вещества с необходимым порогом обнаружения, подготовка технических регламентов и их принятие.

При определении влияния вредных веществ на человека, растительные и животные организмы, степени загрязненности окружающей среды, а также для проведения экологических экспертиз состояния окружающей среды или отдельных объектов или районов в мире пользуются понятием "качество природной среды". Нормативы качества выражаются в предельно допустимых концентрациях (ПДК) вредных веществ (поллютантов), предельно допустимых уровнях (ГДР), предельно допустимых выбросах (ПДВ), предельно допустимых экологических нагрузках (Гдень), максимально допустимом уровне (МГС), временно согласованных выбросах (ТБО) и ориентировочно безопасных уровнях воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в различных средах.

Цель нормативов качества заключается в обеспечении научно обоснованного сочетания экологических и экономических интересов как основы общественного прогресса. Это вынужденный компромисс, что помогает развивать промышленность, охраняя жизнь и благополучие человека. Основой нормативов является три показателя: медицинский, технологический, научно-технический.

Медицинский показатель устанавливает предельный уровень угрозы здоровью человека. Технологический показатель оценивает уровень установленных границ техногенного воздействия на человека и среду обитания; научно-технический - возможность научно-технических средств контролировать соблюдение пределов воздействия по всем необходимым характеристикам.

Показатель ПДК, характеризующий качество окружающей среды в отношении здоровья человека, относится к нормативов санитарно-гигиенического характера.

Предельно допустимая концентрация (норматив) - количество вредного вещества в окружающей среде, которая при постоянном контакте или взаимодействия за определенный промежуток времени не влияет на здоровье человека и не вызывает нежелательных последствий у будущих поколений.

Этот вид нормирования охватывает не только экологическую, но и производственную, жилищно-бытовую сферу жизни человека. Впервые ПДК было введено в 1939 году. Для питьевой воды. К 1991 количество норм ПДК для водных объектов

хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения достигла 1925 ПДК по атмосферы впервые были установлены в 1951 г.. для 10 вредных веществ. До 1991 г.. Их насчитывалось 479. ПДК в почве начали вводить с 1980

ПДК устанавливают главные санитарные инспекции в законодательном порядке или рекомендуют соответствующие учреждения, комиссии на основе результатов комплексных научных исследований, лабораторных экспериментов, а также сведений, полученных во время и после различных аварий на производствах, военных действий, природных катастроф с использованием длительных медицинских обследований людей на вредных производствах (химические производства, АЭС, шахты, карьеры, литейные цеха).

Для вычисления максимальной разовой ПДК используют высокочувствительные тесты, с помощью которых выявляют минимальные воздействия загрязнителей на здоровье человека в случае кратковременных контактов (измерения биопотенциалов головного мозга, реакция глаза и т.д.). С целью определения длительных воздействий загрязнителей (токсикантов) проводят эксперименты на животных, используют данные наблюдений во время эпидемий, аварий, добавляя к определенному порогового воздействия коэффициент запаса, снижает действие еще в несколько раз.

Чем вредны вещества, тем сложнее, масштабнее! и значительные усилия, направленные на охрану атмосферного воздуха. Для каждого вещества в Украине установлены два нормативы: максимальная разовая и среднесуточная ПДК.

Высокие значения содержания загрязняющих примесей в атмосферном воздухе, полученные при анализе многочисленных отобранных проб, называют максимальной разовой концентрации.

Максимальное разовое ПДК устанавливают с целью предотвращения рефлекторным реакциям у человека из-за раздражения рецепторов органов дыхания (восприятие неприятных запахов, чихание, аллергические явления, изменение биоэлектрической активности головного мозга, мировой чувственности глаз и прочее) по кратковременного действия (до 20 мин.) Атмосферных загрязнений. В связи с тем, что концентрации загрязнений в атмосферном воздухе не постоянны во времени и меняются в зависимости от метеорологических условий, рельефа местности, характера выброса, вида и интенсивности застройки и других причин, разовые пробы в соответствии с требованиями стандартов отбирают регулярно несколько раз в сутки в течение короткого промежутка времени (20-30 мин.).

Среднесуточную ПДК устанавливают для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другой прямой или косвенного вредного воздействия на человека в условиях длительного (круглосуточного) вдыхание вещества. Среднесуточную концентрацию определяют как среднеарифметическое значение разовых концентраций, для которых указан срок времени отбора, или как среднее содержание вредных примесей в пробах атмосферного воздуха, отобранных в течение 24 часов. без перерыва или с одинаковыми интервалами между отборами. Отбор проб регламентировало ГОСТ 7.2.6.01-86.

С целью ограничения влияния на окружающую среду вредных видов антропогенной деятельности нормируют количество вредных веществ, выбрасываемых в воздух, почву, воду всеми типами загрязнителей, постоянно контролируют выбросы различных объектов, прогнозируя состояние окружающей среды и принимая соответствующие санкции и решения в отношении нарушителей законов об охране природы.

В Украине состояние окружающей среды контролирует несколько ведомств: основной контроль осуществляют Министерство здравоохранения, управления санитарно-эпидемиологической службы и др.; экологический контроль и экологическое нормирование - службы министерств коммунального хозяйства, рыбнадзора, геологии, общества охраны природы, "зеленые службы" Управление экологического мониторинга Министерства охраны окружающей природной среды.

Соответствии с действующим Законом "Об охране окружающей среды" (ст. 9) каждый гражданин Украины имеет право на безопасную для своей жизни и здоровья окружающую среду. Это право гарантировано, кроме мероприятий, направленных на предотвращение экологически вредной деятельности, аварий, катастроф, стихийных бедствий, также нормированием качества окружающей природной среды, является юридическим средством для определения границ дозволенного поведения в природопользовании.

Нормирование - установление плановой меры пользования ресурсами с учетом ее качества, разработка и утверждение норм на единицу планируемой продукции (в установленной номенклатуре), а также контроль за их выполнением.

Нормирование всех загрязнителей основывается на определении ПДК в различных средах. За основу выбирают самый низкий уровень загрязнения на основе санитарно-гигиенических норм (табл. 1.5, 1.6, 1.7). ПДК загрязнителей в нормативах разных стран могут быть неодинаковыми (незначительно).

Таблица 1.5

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере населенных пунктов

Таблица 1.6

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде

Таблица 1.7

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в почвах (ГОСТ 3034-84, 3210-85, 42-128-4433-87)

Нормативы ПДК в Украине единые и обязательные для усек предприятий и структур, независимо от форм собственности и подчиненности. При определении ПДК учитывают не только степень влияния на здоровье человека, а и их действие на диких и домашних животных, растения, грибы, микроорганизмы и природные группировки в целом.

Результаты новейших исследований показывают, что нижних безопасных пределов воздействий канцерогенов и ионизирующей радиации не существует. Любые дозы, превышающие обычный природный фон, вредны.

При наличии в воздухе или воде нескольких загрязнителей их суммарная концентрация не должен превышать 1 Это можно примерно вычислить так:

C1 / ГДК1 + С2 / ГДК2 + ... + С / ПДК = 1,

где C1, C2, ... С - фактические концентрации загрязнителей, мг / м8; ГДК1, ГДК2 ... ПДК - ПДК загрязнителей, мг / м3.

Если суммарная концентрация загрязнителей больше 1, то санитарное состояние не отвечает нормативным требованиям. Очень вредная суммарное действие таких загрязнителей, как сернистый газ, диоксид азота, фенол, аэрозоли дезинтеграции, серная и фтористоводородная кислоты.

Для неодинаковых сред ПДК одних и тех же токсикантов различаются. При определении ПДК веществ природных вод их разделяют на ПДК вод хозяйственно-питьевого назначения и ПДК вод рыбного хозяйства (при этом ПДК одинаковых веществ имеют разное значение). В почвах ПДК веществ определяют преимущественно для одного слоя. Поллютантов не имеют вредно влиять на качество продукции, выращенной для потребления, а также на способность почвы самоочищаться, нормально функционировать. В последнее время делают все больше расчетов ПДК для продуктов питания.

Основными средствами защиты человека от воздействия вредных веществ является гигиеническое нормирование их содержания в различных средах, различные методы очистки газовых выбросов (адсорбция, абсорбция, химическое преобразование) и стоков (первичное, вторичное и третичное очистки), а также средства индивидуальной защиты.

Под качеством атмосферного воздуха понимают – совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Допустимые пределы содержания вредных веществ как в производственной (предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных производств научно-исследовательских институтов и т.п.), так и в селитебной зоне (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений) населенных пунктов. Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом ГН 2.2.5.1313-03. 2

Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха является зависимость воздействия загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, на здоровье населения не только от значения их концентраций, но и от продолжительности временного интервала, в течение которого человек дышит данным воздухом.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК м.р. ) – максимальная 20 – 30 минутная концентрация, при воздействии которой не возникают рефлекторные реакции у человека (задержка дыхания, раздражение слизистой оболочки глаз, верхних дыхательных путей и др.).

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК сс ) – это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДК сс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно – гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК рз) – концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.

По характеру воздействия на организм человека вредные вещества можно разделить на группы: раздражающие (хлор, аммиак, хлористый водород и др.); удушающие (оксид углерода, сероводород и др.); наркотические (азот под давлением, ацетилен, ацетон, четыреххлористый углерод и др.); соматические, вызывающие нарушения деятельности организма (свинец, бензол, метиловый спирт, мышьяк).

Согласно требованиям санитарных норм и Системы стандартов безопасности труда, на предприятиях должен осуществляться контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны (охрана труда). Там, где применяются высокоопасные вредные вещества первого класса – контроль непрерывный, с помощью автоматических самопишущих приборов, выдающих сигнал при превышении пак. Там, где применяют вредные вещества второго, третьего и четвертого классов, должен осуществляться периодический контроль путем отбора и анализа проб воздуха. Отбор производят в зоне дыхания в радиусе до 0,5 м от лица работающего; берется не менее пяти проб в течение смены. К вредным веществам однонаправленного действия относят вредные вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека.

В нашей стране ПДК устанавливают санитарные органы Минздрава России. Периодически, в соответствии с уровнем развития медицинских знаний ПДК пересматривают, как правило, в сторону ужесточения.

Класс опасности – показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих атмосферный воздух. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяют на четыре класса опасности:

2.2 ПДК для водной среды дный

Под качеством воды в целом понимается – характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. ПДК – максимальная концентрация вещества в воде, которая при поступлении в организм в течение всей жизни не должна оказывать прямого или опосредованного влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, в том числе в отдаленные сроки жизни, а также не ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК в) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования 3 . Максимальная концентрация вещества в воде, которая при поступлении в организм в течение всей жизни не должна оказывать прямого или опосредованного влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, в том числе в отдаленные сроки жизни, а также не ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК вр) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых 4 .

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. Предельно допустимая концентрация (ПДК) химического вещества в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования – гигиенический норматив, утверждаемый постановлением Главного Государственного санитарного врача Российской Федерации по рекомендации Комиссии по санитарно-эпидемиологическому нормированию при Минздраве России.

Ввод в эксплуатацию предприятий, цехов и технологий возможен только при наличии утвержденных в установленном порядке ПДК и методов определения веществ в воде. Разработка ПДК веществ проводится в подразделениях научных учреждений, высших учебных заведений, санитарно – эпидемиологических станций, получивших аккредитацию Департамента госсанэпиднадзора Минздрава России. 5 В соответствии с Санитарными правилами и нормами питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. 6

Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения определены Санитарными правилами и нормами, причем нормируются запах, вкус, цветность, мутность, коли- индекс, а также указывается, что содержание химических веществ не должно превышать значений соответствующих предельно допустимых концентраций (ПДК).

При интерпретации результатов мониторинга состояния водной среды важно знать, к какому типу водных объектов отнесены река, озеро, водохранилище, и использовать для оценки ситуации соответствующие нормативы. В гидрохимической практике используется и метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения. В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДК вр и повторяемости случаев превышения, а также общий оценочный балл.