6. Нормирование антропогенных воздействий на окружающую среду

6.1. Принципы нормирования химических веществ

В настоящее время стало совершенно очевидным, что остановить на­учно-технический прогресс невозможно, и вряд ли можно ожидать, что человечество снизит темпы хозяйственной деятельности. Единственно приемлемый путь выхода из сложившейся кризисной ситуации - исполь­зование природных ресурсов без ущерба, обеспечение их возобновления, что требует регламентирования взаимоотношений с природой - экологи­ческого нормирования. Экологическое нормирование является этапом стратегии регулирования качества окружающей природной среды.

Проблема экологического нормирования включает:

1) нормирование антропогенных воздействий на экосистемы;

2) нормирование качества и состояния окружающей среды и экосистем;

3) нормирование воздействий на здоровье человека.

Последнее выступает в качестве приоритета государственной экологи­ческой политики во всех странах.

Система экологического нормирования является инструментом госу­дарственной политики в области природопользования и охраны окружающей природной среды. В настоящее время в России органом испол­нительной власти, проводящим государственную политику в области рационального природопользования и охраны природных ресурсов, являет­ся Министерство природных ресурсов РФ. В число его задач входит нормативно-правовое и организационное обеспечение регулирования природопользования, в частности:

1) определение (совместно с органами Госгортехнадзора) условий за­хоронения вредных веществ и отходов производства, сбросов сточных вод, обеспечивающих предотвращение загрязнения недр;

2) разработка, согласование и утверждение нормативов и правил по ис­пользованию, охране и восстановлению водных ресурсов и водных объектов.

В основе современного законодательства различных стран, в том числе РФ, регулирующего антропогенные нагрузки на окружающую природ­ную среду и обеспечивающего безопасность среды для человека, лежит система нормирования уровней концентраций загрязняющих веществ с использованием стандартов допустимых концентраций. В нашей стране наиболее апробированной для характеристики загрязненности окружающей природной среды является система ПДК загрязняющих веществ в различных средах.

В основе разработки этих нормативов лежит анализ закономерностей) отклика живых организмов на воздействие химических веществ, исследо­вание взаимосвязи между величиной воздействия (концентрацией), временем воздействия (экспозицией) и эффектом. Самым простым описа­нием такой связи является "уравнение Хабера":

Е = С х Т,

где Е - эффект;

С - концентрация вещества;

Т - время воздействия вещества.

"Уравнение Хабера" применимо для токсичных химических веществ с кумулятивным действием. В других случаях можно использовать формулу Майера:

Е = к С,

где к - константа, зависящая от свойств вещества.

Пользуясь "уравнением Хабера", эффекты различных химических ве­ществ можно сравнивать, если одну из переменных фиксировать, т. е. по времени проявления реакции на одну и ту же концентрацию или по концентрациям, на которые проявляются эффекты за фиксированное время воздействия. Под временем воздействия (экспозицией) понимают период, в течение которого организм находится под воздействием исследуемого фактора, в частности, химического вещества. Отличия во времени реагирования на одно и то же вещество у разных тест-организмов будут отражать отличия в их чувствительности.

Биотестирование представляет собой токсикологический эксперимент, в ходе которого определяют степень токсичности химического вещества. Она характеризуется параметрами токсичности: максимально недействующей концентрацией (МНК), минимально действующей (пороговой) концентрацией (МДК), летальными концентрациями (ЛК) и т. д. Суть эксперимента заключается в том, что тест-организмы подвергают воздействию серии последовательных концентраций исследуемого вещества и регистрируют реакцию в каждой серии, сравнивая с реакцией в контрольной серии.

Теоретическими принципами разработки ПДК являются следующие положения, вытекающие из закономерностей реагирования на токсическое воздействие:

1) эффект действующего вещества пропорционален его концентрации;

2) биологическое действие любого, в частности химического, фактора подчиняется принципу пороговости, ниже которого эффекты воздействия не обнаруживаются.

Для описания связи в ходе токсикологического эксперимента исследуют зависимость "доза-эффект" ("концентрация-эффект") и по получен­ным кривым определяют параметры токсичности. Кривые по своей сути являются кривыми распределения организмов или тест-реакций по их чувствительности/устойчивости к токсическому воздействию. При малых Концентрациях (экспозициях) эффект воздействия проявляется у небольшого числа тест-организмов, они оказываются наиболее чувствительными (наименее устойчивыми) к воздействию. По мере увеличения Концентрации (экспозиции) число устойчивых организмов падает.

В зависимости от времени проявления эффектов воздействия (экспозиции) различают различные типы токсичности, например, острое или хроническое токсическое действие. Для каждого типа токсичности находят свои значения параметров. Острое токсическое действие проявляется в относительно более короткий период времени, и концентрации хими­ческих веществ, характеризующие параметры их токсичности, значительно выше таковых для хронического токсического действия.

Для определения параметров токсичности кривые строят в логарифмической шкале и используют метод пробитов. В лог-пробитных координатах кривая выпрямляется, что позволяет простым графическим способом найти искомые параметры токсичности.

Для получения воспроизводимых результатов в опыт берут достаточное для статистической оценки число тест-организмов. Однако ряд способов оценки является традиционным и не требует статистической обработки, например, оценка выживаемости 50%, а в некоторых случаях 25% тест-организмов.

На практике иногда зависимости более сложны, чем зависимости, описываемые формулой Хабера. Реакция на воздействие некоторых химических веществ часто имеет фазный характер. Часто на воздействие малых концентраций тест-организмы отвечают стимуляцией жизненных функций, больших - угнетением и гибелью. Иногда направленность изменений по мере увеличения концентраций меняется.

В последнее время все более актуальной становится проблема норми­рования радиационного воздействия, прежде всего влияния малых доз на человека.

Во всех сферах природопользования антропогенные нагрузки на ок­ружающую природную среду должны обеспечивать безопасность среды обитания человека и не приводить к деградации природных экосистем. В то же время нормирование в разных сферах природопользования включает различные позиции.

В воздушной среде используются следующие нормативы. ПДК в воздухе рабочей зоны (ПДК_р.з..), предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в воздухе населенных мест (ПДК_м.р.), предельно допустимая среднесуточная концентрация токсичного вещества В воздухе населенных мест (ПДК_с.с.). ПДК_р.з. - это концентрация, которая при ежедневной работе в пределах 8 ч в день (не более 41 ч в неделю) 8 течение всего рабочего стажа не должна вызывать в состоянии здоровья нынешнего и последующего поколений заболеваний или отклонений, обнаруживаемых современными методами. ПДК_м.р.- эта концентрация при вдыхании в течении 20 мин не должна вызывать рефлекторных реакций у человека. ПДК_с.с. - эта концентрация не должна оказывать на человека пря­мого или косвенного вредного воздействия при неограниченно продолжительном вдыхании.

В водной среде используются следующие нормативы: предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) и предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК_в.р.).

В почве используются следующие нормативы: предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы (ПДК_п), предельно допустимая концентрация вещества (допустимое остаточное количество) в продуктах питания (ДОК). ПДК_п - эта концентрация не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

В таблице 6.1.1 приведены примеры величин ПДК некоторых при­оритетных металлов в различных средах: в воздухе населенных мест, питьевой воде и воде рыбохозяйственных водоемов.

Таблица 6.1.1.

ПДК токсичных металлов (в пересчете на ион) в окружающей среде

Условные обозначения: ПДК_м.р. предельно допустимая максимальная разовая концентрация в воздухе населенных мест; ПДК_с.с. предельно допустимая среднесуточная концентрация в воздухе населенных мест; ПДК_в предельно допустимая концентрация в питьевой воде; ПДК_м.р. предельно допустимая концентрация в воде рыбохозяйственных водоемов.

Для сравнения степени, токсичности различных химических веществ используют ряды молярной токсичности, отражающие увеличение минимального молярного количества металла, необходимого для проявления токсического эффекта по отношению к металлу с наибольшей токсичностью (таблица 6.1.2).

Таблица 6.1.2.

Молярная токсичность металлов¹

Загрязнение окружающей среды почти всегда носит комплексный характер. В состав загрязнения входит не одно химическое вещество, а несколько, которые в разных соотношениях и комбинациях могут вызывать различные эффекты. Так, например, известен эффект суммации для ди­оксида азота и формальдегида, фенола и ацетона, этанола и целой группы органических веществ. Для токсичных веществ безопасная концен­трация в окружающей среде определяется отношением С/ПДК < 1, т. е. концентрация нормируемого вещества не должна быть больше единицы. Общее (суммарное) загрязнение химическим веществом 1, 2 n не должно превышать единицы (т. е. одного ПДК).

С/ПДК1 + С/ПДК₂ + . С/ПДК_n = 1

Более полным нормативом является предельно допустимая экологическая нагрузка ПДЭН, теоретические основы которой разработаны Ю.А. Израэлем.²

Нормирование воздействий химических веществ на человека имеет существенные особенности и относится к сфере санитарно-гигиенического нормирования.