Предельно допустимая концентрация пдк определение. Основные экологические нормативы (ПДК, ПДУ, ПДВ, ПДС, ПДН). Понятие и назначение экологических нормативов. Области применения ПДК веществ в РФ

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 17.2.1.03-84. ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения.

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.

Как следует из определения, ПДК рз представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества на взрослую работоспособную часть населения в течение периода времени, установленного трудовым законодательством. ГН 2.2.5.686-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

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.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны помещений нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным характером действия, количество воздуха при расчете общеобменной вентиляции следует принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача наибольшего объема чистого воздуха.

В нашей стране ПДК устанавливают санитарные органы Минздрава России. Периодически, в соответствии с уровнем развития медицинских знаний ПДК пересматривают, как правило, в сторону ужесточения. Так, например, до 1968 г. действовали нормы, предусматривающие ПДК бензола 20 мг/м 3 . Клинико-гигиенические исследования выявили случаи неблагоприятного воздействия таких его концентраций на организм человека. Это послужило основанием к снижению ПДК бензола до 5 мг/м 3 . В общем, можно сказать, что все предельно допустимые концентрации стремятся к некоторым пределам, называемым обычно предельно допустимыми экологическими концентрациями (ПДЭК). Имеются в виду концентрации вредных веществ, не оказывающие вредного влияния (ближайшего или отдаленного) на экологические системы, т. е. на совокупность живых организмов, среду обитания и их взаимосвязь.

В настоящее время ПДК установлены для воздуха рабочей зоны более чем для 850 веществ.

ПДК для воздуха жилых помещений, помещений школ, дошкольных учреждений и общественных зданий - 0,0003 мг/куб.м. ПДК для производственных объектов, учебных лабораторий ВУЗов и НИИ - 0, 0017 мг/куб.м, т.е. 30% среднесменной ПДК рабочей зоны, равной 0,005 мг/куб.м (ГОСТ 12.1.005-76 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования»).

Класс опасности - показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих атмосферный воздух. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяют на четыре класса опасности ГОСТ 12.1.007-76 «Классификация и общие требования безопасности»:

Наименование показателей	Норма для класса опасности 1-го 2-го 3-го 4-го
Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3				Более 50000
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)
Зона острого действия
Зона хронического действия

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

Показатели	Нормы для классов опасности
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м 3	<0,1	0,1–1,0	1,1–10,.0	>10,0
Средняя смертельная доза, мг/кг:
при введении в желудок	<15	15–150	151–5000	>5000
при нанесении на кожу	<100	100–500	501–2500	>2500
Средняя смертельная концент-рация в воздухе, мг/ м 3	<500	500–5000	5001–50000	>50000
Коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО)	>300	300–30	29–3	<3
Зона острого действия	<6,0	6,0–18,0	18,1–54,0	>54,0
Зона хронического действия	>10	10–5,0	4,9–2,5	<2,5

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.

Санитарно-гигиенические нормативы по предельно допустимым концентрациям опасных и загрязняющих веществ в разных средах: в воде, атмосферном воздухе, почве, продуктах, показатели ПДК для основных химических элементов и соединений Вы найдете в системе «Техэксперт: Экология. Проф» .

Консультации наших экспертов помогут разобраться в таких вопросах, как:

• В каких нормативно-правовых актах расписаны ПДК нефтяных продуктов для различных почв, встречающихся на территории РФ?
• В какую службу следует обратиться, если по итогам проверки водоканала в воде обнаружено превышение предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ?
• Какие именно компоненты сварочного аэрозоля должны быть пронумерованы в воздухе рабочей зоны сотрудника, выполняющего лазерную сварку металла?
• Каким способом возможно сравнить уровень загрязнения водного объекта с нормами ПДК, если на данный водоем не распространяется действие приказа о рыбохозяйственных объектах?

Предельно допустимые концентрации вредных веществ определяются ГОСТ 22.0.05-97/ГОСТ Р 22.0.05-94 и постановлением Минпромнауки России от 05.06.2003. ПДК опасного вещества — такая концентрация химического соединения в воде, воздухе, почве, продуктах питания, которая не влияет на самочувствие и здоровье людей при длительном воздействии на человека.

ПДК вредных веществ в воде — это степень концентрации, превышение которой делает воду непригодной для использования. ПДК сс — максимальная среднесуточная концентрация вещества в атмосфере населенного места, не оказывающая негативного воздействия на человека при длительном контакте.

Какими показателями определяется предельно допустимая концентрация вещества

Нормы ПДК повсеместно стали внедряться в середине прошлого века после популяризации концепции о том, что есть некое значение для опасного и загрязняющего фактора, которое не представляет опасности для экологии и жизнедеятельности человека.

Величины ПДК разрабатываются с учетом экспериментов по установлению токсичности веществ, с помощью расчетных методов и анализа воздействия вредных веществ на здоровье людей, контактировавших с ними, поэтому нормы эти в разных странах имеют разное значение.

Области применения ПДК веществ в РФ

Предельно допустимые концентрации ПДК загрязняющих веществ прописаны в национальных стандартах, санитарных нормах и иных НПА. Например, эти данные учитывают при проектировании очистных сооружений. Стоит отметить, что далеко не для всех элементов таблицы Менделеева прописаны ПДК, поэтому ПДК веществ в экологии — это набор так называемых кларков химических элементов. То есть средний показатель содержания элементов в земной коре относительно массы системы, в данном случае планеты Земля.

Исследуя состояние почв в черте города, экологи пользуются кларками селитебных ландшафтов. В РФ величины ПДК разрабатываются для следующих областей:

• атмосферный воздух: закрытых помещений и открытых пространств (регламентируется нормами СанПиН 2.1.6.1032-01);
• воздух рабочей зоны;
• почвы;
• продукты питания;
• водная среда: объекты 1 и 2 типов водопользования, водоемы, используемые в рыбном хозяйстве.

В настоящее время принято, что предельно допустимая концентрация (ПДК) - количество вредного вещества в окружающей среде, при постоянном контакте или при воздействии на организм человека в течение заданного промежутка времени не вызывающего необратимых (патологических) изменений в нем и у его потомства.

Концепция ПДК базируется на двух предположениях:

1) эффект любого химического фактора пропорционален его интенсивности и выражается формулой «доза-время-эффект»;

2) биологическое действие любого химического фактора подчиняется принципу пороговости, ниже которого не обнаруживается реакция организма.

Соответственно, в основе нормирования лежит максимальная недействующая доза.

Для воздушной среды различают ПДК для атмосферного воздуха и для рабочей зоны (ПДК в р.з.). При этом для атмосферного воздуха существуют максимально разовая (ПДК м.р.) и среднесуточная (ПДК с.с.) .

(ПДК м.р.) - это предельная концентрация загрязняющих веществ в воздухе населенных мест, при вдыхании которой в течение 30 минут не возникают рефлекторные реакции в организме человека.

(ПДК с.с.) - это предельная концентрация загрязняющих веществ в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвен-ного вредного воздействия при неопределенно долгом вдыхании.

(ПДК в р.з.) - это предельная концентрация загрязняющих веществ, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение рабочей смены в период всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

ПДВ (предельно допустимый выброс) - это количество загрязняющих веществ в единицу времени (г/с, т/год), которое не разрешается превышать при выбросе в атмосферу. ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения из условия, что при рассеянии загрязняющих веществ в атмосфере концентрация последнего в приземном слое не будет превышать ПДК. В результате суммирования ПДВ отдельных источников выбросов устанавливают значения ПДВ для предприятия в целом (Мешалкин, 2006).

ПДК вещества в воде устанавливается с учетом показателей вредности:

а) для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК хп) - трех показателей: органолептического, общесанитарного и санитарно-токсикологического;

б) для рыбохозяйственного водопользования (ПДК рх) - пяти: органолептического, общесанитарного, санитарно-токсикологического, токсикологического и рыбохозяйственного.

Органолептический показатель характеризует способность вещества изменять органолептические (оцениваемые с помощью органов чувств - привкус, запах, окраска) свойства.

Общесанитарный показатель определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры .

Санитарно-токсикологический показатель характеризует вред-ное воздействие на организм человека, а токсикологический - показыва-ет токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект.

Рыбохозяйственный показатель определяет «порчу качеств» промысловых рыб.

Наименьшая из безвредных концентраций по трем (ПДК хп) или пяти (ПДК рх) показателям вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности.

Для обеспечения нормативов качества воды в контрольном (расчетном) створе для каждого выпуска сточных вод и для каждого загрязняющего вещества уста-навливают предельно допустимый сброс (ПДС) представляющий со-бой массу загрязняющих веществ, максимально допустимую к отведению с установлен-ным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени.

ПДС (г/ч) рассчитывают по наибольшим среднечасовым расхо-дам сточных вод фактического периода спуска сточных вод как произведение расхода сточных вод q св (м 3 /ч) на концентрацию загрязняющих веществ С ПДС (г/м 3) по формуле:

ПДС = q св С ПДС

Концентрацию взвешенных веществ в сточной воде воде определяют, ис-ходя из их концентрации в водном объекте до места сброса С ПДС по фор-мулам:

С ПДС ≤C в + 0,25;

Для водоемов рыбохозяйственного и источников рекреацион-ного водопользования (категория 2)

С ПДС ≤ C в + 0,25;

С ПДС ≤1,05C в.

Для показателей состава и свойств сточных вод, подпадающих под общие требования (плавающие примеси, растворенный кислород, запахи, привкусы, окраска, температура, значение рН), ПДС не определяется (Мешалкин, 2007).

Лимитирующий признак вредности. ПДК химического соединения в водоеме устанавливается по тому признаку вредного действия, который характеризуется наименьшей концентрацией.

Эффект суммарного действия вредных веществ с одним и тем же лимитирующим признаком вредности суммируется.

aA − 1 + bB − 1 + nN − 1 ≤ 1,

где a, b, n - концентрации веществ, для которых установлены ПДК A, B, N .

Необходимо помнить, что разные типы загрязнений присутствуют совместно. Они взаимодействуют друг с другом. При этом их токсичность изменяется. Например, закисление или образование соединений с органическими веществами увеличивает токсичность ионов многих металлов. Поэтому при установлении ПДК следует учитывать разные виды взаимодействия веществ друг с другом: аддитивность - простое суммирование эффекта, антагонизм - взаимное ослабление действия веществ, синергизм - взаимное усиление действия веществ, превосходящее аддитивный эффект. Кроме того, следует помнить о возможности биоаккумуляции - накоплении поступающего с пищей или водой яда в организме, биоконцентрации - адсорбции токсического вещества кожными покровами или органами дыхания, биомагнификации - роста концентрации токсического вещества в пищевой цепи (Пурмаль, 1998).

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «загрязнение».

2. Какие бывают виды загрязняющих веществ?

3. Что такое токсичность?

4. В чем измеряется токсичность?

5. Что такое ПДК?

6. Что такое ПДС и ПДВ?

7. Какие бывают виды взаимодействия веществ друг с другом?

Задачи

1. В воздухе производственного помещения содержится три загрязняющих вещества однонаправленного действия - свинец (ПДК врз =0,05 мг/м 3), ртуть (ПДК врз =0,005 мг/м 3) и конденсированный аэрозоль оксида марганца (ПДК врз =0,05 мг/м 3). Какова допустимая концентрация оксида марганца (х) в воздухе рабочей зоны, если фактическая концентрация свинца составляет 0,005, а ртути 0,002 мг/м 3 ?

Расход СВ составляет 0,2 м З /с=720 м 3 /ч. Концентрации ЗВ в СВ следующие:

а) взвешенные вещества - 60 мг/л;

б) минеральный состав по сухому остатку - 360 мг/л, в т.ч. хлориды - 220 мг/л, сульфаты - 100 мг/л;

в) Pb - 2,0 мг/л;

г) бензол - 1,5 мг/л;

д) 4-нитрофенол - 0,3 мг/л.

Фоновая концентрация взвешенных веществ в реке составляет 42 мг/л. Значения ПДК на свинец, бензол и 4-нитрофенол соответственно равны 0,03, 0,5 и 0,02 мг/л; лимитирующий признак вредности всех трех веществ - санитарно-токсикологический; класс опасности - второй.

Содержащегося в почве, воде или воздухе, не влияющее - пагубно прямо или косвенно - на живые организмы. Величины в соответствующих единицах измерения определяют путем токсикологических исследований.

Характеристика ПДК как измерителя

Что такое ПДК в экологическом нормировании? Это основной показатель промышленной экологии, на который ориентируются все производственные предприятия. Величины ПДК веществ выведены и распределены по типу химического строения и токсикологического воздействия на живые организмы. Созданы ГОСТы, соблюдение которых является обязательным.

В зависимости от среды, в которой находятся вредные вещества, ПДК измеряется в:

• мг/дм 3 - для измерения в гидросфере;
• мг/м 3 - для измерений в атмосфере и воздухе рабочего пространства;
• мг/кг - для определения показателя в грунте.

При выведении значения ПДК учитывается пагубное воздействие не только на человека, но и на все живые организмы в целом. Соблюдение установленных норм позволяет сохранить всю экосистему, а не отдельные виды животного и растительного мира.

Классификация

ПДК вредных веществ, в зависимости от степени воздействия на живые организмы, делят на 4 группы опасности:

1. I класс - чрезвычайно опасно.
2. II класс - очень опасно.
3. III класс - опасно.
4. IV класс - умеренно опасно.

В зависимости от принадлежности загрязняющего вещества к группам опасности, изменяется его ПДК и время пребывания в среде живых организмов в присутствии химических соединений.

Разновидности ПДК

В зависимости от критериев оценки окружающей среды, выведены несколько значений ПДК.

Для промышленных зон выделяют:

• ПДКр.з. - используется для оценки санитарного состояния атмосферы рабочей зоны. Рабочая зона - это пространство, в котором находятся работники при выполнении задания, включающее в себя 2 метра над уровнем площадки. Коэффициент выражает количество загрязнителя в воздухе, не вызывающее никаких отклонений в здоровье человека на протяжении нескольких десятков лет.
• ПДКп.п. - выделяется на промышленных предприятиях или на отдельной площадке. Обычно за величину принимают значение 0.3 ПДКр.з.

Для городской зоны существуют другие нормативы экологического состояния атмосферы, которое определяется следующими коэффициентами:

• ПДКн.п. - общее допустимое значение загрязнителя в атмосфере населенного пункта. Отдельно выделяют коэффициенты среднесуточного и максимально разового загрязнения окружающей среды.
• ПДКм.р. - количество загрязнителя в атмосфере городской зоны в максимальном выражении, которое допустимо для разового вдыхания. Коэффициент вычисляют таким образом, чтобы вещество не вызывало реакции на химические раздражители при кратковременном воздействии (не более 20 минут).
• ПДКс.с. - регулирует количество вредных веществ в концентрации, которая не оказывает пагубного влияния на здоровье человека при условии круглосуточного вдыхания.

Следует понимать, что такое ПДК рабочего и городского пространства. ПДКр.з. рассчитывают исходя из следующих исходных данных:

• в загрязненной среде находятся взрослые люди с крепким здоровьем;
• время пребывания ограничено должностной инструкцией и обычно не превышает 8 часов.

Вредные вещества в атмосфере населенного пункта оказывают влияние на каждого жителя: взрослого или ребенка, больного или здорового, при этом оно круглосуточно и непрерывно на протяжении всей жизни. Вследствие этого для одних и тех же могут быть определены значительно отличающиеся друг от друга значения предельно допустимых концентраций. Обычно коэффициент ПДК веществ в воздухе рабочей зоны намного выше ПДКн.п.

Определения значений ПДК в воде и почве

Что такое ПДК водоемов? Это установленный стандарт концентрации загрязнителя, приходящегося на 1 л воды. Значения коэффициента определяются отдельно для каждого типа водоема. Различают воды рыбно-хозяйственного, питьевого и бытового назначения.

Определение ПДК загрязнителей в грунте - самая сложная задача. Расчет производится на основании свойств почвы и химической природы вредных веществ. Показатели всегда различаются, и табличных значений для каждого загрязняющего соединения не вывели.

Распределение ПДК по характеру воздействия

Что такое ПДК химических соединений, если каждое вещество может действовать по-разному?

Для систематизированной классификации вредных химикатов выделяют несколько групп по характерным признакам воздействия на живой организм, в частности человека:

• общетоксичные;
• раздражающие;
• сенсибилизаторы;
• канцерогены;
• мутагены;
• влияющие на репродуктивное здоровье.

Каждой из групп присущи специфические признаки отравления, сроки действия и выведенные ПДК.

Загрязнители с общетоксическим действием

Наиболее распространены из них:

• мышьяк и его соединения;
• бензол, толуол, анилин, ксилол;
• дихлорэтан;
• оксид углерода (IV).

Заражение многими из веществ происходит не только на производстве, но и в быту.

ПДК в атмосферном воздухе общетоксичных веществ

Рассмотрим показатели среднесуточного и разового ПДК в воздухе городской и рабочей зоны. Для удобства и наглядности информацию подаем в виде таблицы.

ПДК общетоксичных веществ в атмосфере

Вещество	Класс опасности	ПДКсс, мг/м 3	ПДКмр, мг/м 3	ПДКрз, мг/м 3	Оказываемое воздействие
Ксилол	Третий	0.19	0.18	50	Поражает сердечно-сосудистую систему, печень, почки, кожу
Бензол	Второй	0.09	1.5	15/5	Вызывает нарушения нервной системы, функций костного мозга, проявляет канцерогенные свойства
Толуол	Третий	0.59	0.058	50	Вызывает нарушения нервной и сердечно-сосудистой систем
Свинец и его соединения	Первый	0.00029	-	0.009-0.45	Пагубно влияет на ЦНС, сердце, печень, вызывает эндокринные нарушения, нередки смертельные случаи отравления. Относится к общетоксичным веществам, а также канцерогенам и мутагенам.
Нитробензол	Четвертый	0.004	0.2	3	Воздействует на кровь и печень
Ртуть и ее соединения	Первый	0.00029	-	0.19-0.48	Пагубно влияет на нервную, иммунную и пищеварительную системы
Дихлорэтан	Второй	1	3	10	Разрушает печень, почки, является наркотическим веществом

Среднесуточная концентрация вредных веществ подразумевает взаимодействие с организмом человека на протяжении нескольких лет без развития каких-либо последствий.

Действие раздражающих химических веществ

Химические соединения поражают кожу, слизистые оболочки и дыхательные пути. Чаще всего в роли раздражающих веществ выступают галогены и и серы.

Длительное вдыхание губительных паров приводит к серьезным нарушениям дыхания, интоксикации и смерти.

Сенсибилизаторы и их ПДК в атмосфере

Вещества сенсибилизирующего действия вызывают аллергическую реакцию у человека. К распространенным соединениям данной группы относятся альдегиды и гексахлоран.

Сенсибилизаторы попадают в атмосферу при сгорании топлива и производственной деятельности. Небольшое количество формальдегида выделяется и в домашних условиях: он содержится во многих строительных и отделочных материалах, мебели.

Канцерогены и мутагены

Наиболее опасная группа химических загрязнителей, влияние которых на организм человека недооценивалось долгое время. Канцерогены и мутагены - сильнодействующие вещества с длительным скрытым периодом действия. К канцерогенам можно отнести асбест, бериллий, бензпирен, ароматические амины. Они провоцируют образование различных злокачественных опухолей.

Мутагены провоцируют изменения генотипа человека, которые передаются потомству. К ним относятся марганец, свинец, органические перекиси, формальдегид.

ПДК веществ в воздухе канцерогенного и мутагенного действия

Вещество	Класс опасности	ПДКсс, мг/м 3	ПДКмр, мг/м 3	ПДКрз, мг/м 3
Бериллий и его соединения	I	0.00001	-	0.001
Формальдегид	II	0.009	0.0049	0.48
Бензпирен	I	0.000001	-	0.00015
Пыль асбестовая	I	0.059 (частиц на 1 мл воздуха)	-	2-6
Анилин	II	0.029	0.045	0.09
Диметиламинобензол	II	-	0.0055	3
Азиридин	I	0.0005	0.0009	0.02
Марганец и его соединения	II	0.0009	0.009	0.045-0.28
Гидроперекись кумола	II	-	0.007	1

Многие мутагенные вещества дополнительно влияют и на репродуктивное здоровье, к ним относятся: бензол и любые его производные, свинец, сурьма, марганец, ядохимикаты, хлоропрен и другие.