Система параметров, характеризующих границу предельно допустимого уровня загрязнения окружающей среды

Распространение загрязнений обусловлено естественными процессами и зависит от физико-химических свойств веществ; от физических процессов, связанных с их переносом, биологических процессов, принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ. Перенос между средами осуществляется:

а) почва-вода (за счёт адсорбции)

б) вода-воздух (диффузия)

в) воздух-вода (сухое осаждение).

Рисунок 2 – Виды загрязнения окружающей среды

Для нормирования загрязнения окружающей среды используют следующие нормативы:

1) Нормативы предельно допустимых уровней изменения среды:

а) ПДК;

б) ПДУ (уровни).

2) Нормативы ПДВ (воздействия). Предельно допустимые выбросы в водоёмы, атмосферу, почву.

3) Нормативы ПДЭН (экологических нагрузок).

4) Нормативы извлечения полезных компонентов из свойств природы: полезных ископаемых, комплексное использование отходов, урожайность сельскохозяйственных культур.

5) Нормативы надёжности преобразовательных мероприятий (инженерных сооружений) с точки зрения их воздействия на окружающую среду.

6) Параметры допустимости природопреобразования предприятий (осушение, застройка).

7) Показатель устойчивости природных комплексов и их компонентов.

8) Распространение вещества в окружающей среде.

Кроме того, существуют санитарно-гигиенические нормативы, к которым относятся гигиенические и санитарно-защитные нормативы.
Под гигиеническими нормативами понимают предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосфере, водоемах и почве, уровни вредных физических воздействий — вибраций, шума, электромагнитного и радиоактивного излучения, не оказывающих какого-нибудь вредного воздействия на организм человека в настоящее время и в отдаленном будущем, а также на здоровье последующих поколений
Если вещество оказывает вредное воздействие на окружающую природу в меньших. концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую среду.

Рисунок 3 - Нормативы вредных воздействий.

К гигиеническим нормативам относят также токсикометрические показатели, представляющие собой концентрации, дозы вредных веществ или физические факторы, которые вызывают фиксируемые реакции организма. Эти нормативы наиболее распространены и едины по всей территории страны. Наряду с ними в необходимых случаях устанавливают более жесткие нормативы вредных воздействий для отдельных районов.
В основе методологии гигиенического нормирования химических веществ в производственной и окружающей средах лежат следующие принципы.
Принцип безвредности гигиенического норматива основан на том, что при обосновании норматива вредного фактора преимущественное значение имеют особенности его действия на организм человека и санитарные условия жизни.
Принцип опережения обоснования и осуществления профилактических мероприятий по сравнению с моментом внедрения тех или иных вредных факторов является основополагающим, поскольку производство и применение недостаточно изученных потенциально вредных веществ сопряжены с риском для здоровья человека.

Принцип порогового действия вредных факторов также относится к основополагающим. В соответствии с данным принципом по мере снижения уровня воздействия вещества может быть достигнута доза (концентрация), не вызывающая неблагоприятных изменений. Вопрос о возможности установления порога вредного действия для большинства типов химических соединений не вызывает сомнения. Еще в XVI в. известный врач Парацельс отметил: “Все вещества являются ядами; нет ни одного, который бы не был ядом. Только доза разделяет яд и лекарство”.

Принцип зависимостью эффекта от концентрации (дозы) и времени воздействия. Величина дозы и продолжительность воздействия не только определяют время появления биологического эффекта, но и нередко влияют на его качественные характеристики.
Принцип моделирования вредного действия химических веществ в эксперименте при обосновании гигиенических нормативов отражает необходимость опережающей разработки допустимых уровней воздействия по сравнению с моментом внедрения химических соединений в производство.

Поэтому при нормировании химических соединений в объектах учитываются различные виды неблагоприятных воздействий:

- на органолептические показатели (внешний вид, запах, привкус и др.);

- рефлекторное действие, влияние на общесанитарные показатели ( изменение численности сапрофитной микрофлоры, ее состав и т. д.);

- возможность миграции из одной среды в другую (переход вещества или его метаболита из почвы в воду, воздух, растения);

- бытовой (изменение прозрачности атмосферы, бытовых условий проживания и санитарно-токсикологический др.).
- Принцип лимитирующего показателя вредности. Используется при установлении окончательной величины ПДК, в соответствии с которым величина норматива выбирается на уровне наименьшей из значений концентрации, установленных по различным критериям вредности (принцип учета “слабого звена”).
- Принцип комплексного (интегрального) гигиенического нормирования. Используется с учетом всего многообразия комбинированного многофакторного воздействия веществ.

- Принцип дифференциации нормативов с учетом климато-географических условий. Так, для атмосферного принцип воздуха населенных мест установлены 56 коэффициентов комбинированного действия (для 36 бинарных смесей, 20 смесей из 3—5 компонентов).

Этапы и правила формирования заключений на каждом из них зависят от объекта окружающей среды, на котором проводится нормирование

В общем виде связь между стадиями технологической разработки и токсикологической оценки можно представить как последовательную цепь:

- теоретический проект технологической схемы - предварительная токсикологическая оценка;

- лабораторная разработка технологической схемы - токсикологическая экспертиза;

- полузаводская установка — токсикологическая паспортизация и полная токсикологическая оценка;

- проектирование заводского производства - дополнительные токсикологические исследования;

- действующее производство - натурные гигиенические, медицинские и эпидемиологические исследования.
Приведенная выше схема отражает еще один принцип гигиенического нормирования — принцип единство экспериментальных и натурных исследований. Данный принцип основан на методологически важном положении о том, что критерием надежности гигиенического норматива являются результаты медицинского обследования состояния здоровья и эпидемиологические исследования заболеваемости различных контингентов населения.
Согласно существующему определению предельно допустимая концентрация химии-ческого соединения во внешней среде — такая концентрация, при воздействии которой на организм человека периодически или в течение всей жизни — прямо или опосредованно через экологические системы, а также через возможный экономический ущерб — не возникает соматических или психических заболеваний (в том числе скрытых и временно компенсированных) или изменений состояния здоровья, выходящих за пределы приспо-собительных физиологических реакций, обнаруживаемых современными методами сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Приведенные здесь принципы гигиенического нормирования химических веществ в определенной степени близки к методологии нормирования других факторов окружа-ющей среды (физических, биологических). Однако от особенностей их действия на организм зависит специфика методов обоснования ПДК и ПДУ.

Величины токсичности и ПДК связаны в целом обратной пропорцией. Чем токсичнее вещество, тем ниже величина ПДК.

Значения ПДК устанавливаются не только для каждого вещества в отдельности, но и для каждой из сред, в которых оно может содержаться. Для каждой среды применяются свои единицы измерений:

Для почв – мг/кг, воды – мг/л, воздуха – мг/м3.

Величина ПДК устанавливается с учетом различных показателей вредности, связанных с особенностями воздействия на организм или способами переноса (обмена между средами). В частности, для оценки величины ПДК в почвах, поскольку вещество почвы прямого воздействия на организм человека не оказывает, используются несколько показателей такого возможного опосредованного воздействия.

Воздушный показатель учитывает «летучесть» вещества, способность его испаряться и переноситься по воздуху, попадая в организм человека в процессе дыхания.

Водно-миграционный показатель учитывает способность вещества образовывать растворимые формы, передаваться через водную среду и, соответственно, попадать в организм человека при употреблении воды.

Транслокационный показатель учитывает способность химического элемента накапливаться в растениях и попадать в организм человека или животных при их употреблении в пищу.

Показатель, основанный на вредности прямого попадания токсичного вещества в организм, называется санитарно-токсикологическим.

Для атмосферного воздуха и природных вод, используемых для водоснабжения, может применяться органолептический показатель, учитывающий не только токсическое воздействие, но и появление неприятных ощущений при вдыхании загрязнённого воздуха или употреблении загрязнённой воды.

В конечном счёте, за итоговый, лимитирующий показатель при установлении ПДК принимается тот, который является наиболее жёстким. При установлении ПДК для воздушной среды учитывается не только содержание вещества, но и время, которое человек может без ущерба для здоровья провести в данной атмосфере. Это обусловлено тем, что воздействие токсичных веществ, рассеянных в атмосфере, не является разовым, а осуществляется непрерывно в процессе дыхания. Чем дольше человек пребывает в загрязнённой атмосфере, тем выше опасность для его здоровья.

Для наиболее токсичных веществ значения ПДК не устанавливаются. Это означает, что любые, даже самые незначительные содержания их в природных средах, представляют опасность для здоровья человека. Такую высокую степень токсичности могут иметь некоторые вещества, синтезируемые искусственно и не имеющие природных аналогов.

С превышением верхней пороговой концентрации связано понятие токсичности – способности химических элементов и соединений оказывать вредное воздействие на орга-низм. Степень вредности такого воздействия может быть различной, с чем связано разделе-ние элементов-токсикантов или их соединений на классы опасности.

Примеры наиболее распространенных элементов-токсикантов:

- I класс опасности – As, Cd, Hg, Se, Pb, Zn,F;

- II класс опасности – B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr;

- III класс опасности – Mn, V, W, Sr, Ba.

Это подразделение сделано на основе степени вредного воздействия на организм человека. Ясно, что для каждого биологического вида величина пороговых концентраций и степеней токсичности индивидуальна. Есть виды, способные без ущерба для них самих быть накопителями токсикантов. Есть в этом подразделении и определённая доля условности, связанная с различиями форм нахождения элементов в среде. Один и тот же химический элемент, в зависимости от вхождения в состав различных химических соединений, может оказывать либо большее, либо меньшее токсическое воздействие. Но, с учётом того, что в природе возможны переходы любого химического элемента из одной формы нахождения в другую, оценка степени токсичности даётся каждому элементу по максимально возможному уровню его опасности.

В связи с тем, что требование полного отсутствия промышленных ядов в зоне дыхания работающих зачастую невыполнимо, большое значение имеет гигиеническая регламентация содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны, которая проводится в три этапа:

1) обоснование ориентировочного безопасного уровня воздействия;

2) обоснование предельно допустимой концентрации (ПДК);

3) корректирование этой концентрации с учетом условий труда работающих и состояния их здоровья. Установлению ПДК может предшествовать обоснование ориентировочного безопасного уровня воздействия вредных веществ в воздухе рабочей зоны, атмосфере населенных мест, в воде и почве.

Ориентировочный безопасный уровень воздействия устанавливают временно на период, предшествующий проектированию производства. Он определяется путем расчета по физико-химическим свойствам или путем интерполяции и экстраполяций в гомологических рядах соединений или по показателям острой токсичности, причем должен пересматриваться через два года после их утверждения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К МОДУЛЮ 1

1. Как вы понимаете, что такое биосфера?

2. Что такое техносфера? По какому принципу они выделяются? Как соотносятся системные оболочки с геосферами?

3. Структура техносферы ?

4. Проблемы, порождаемые техногенезом?

5. Какой вклад в развитие ноосферы внес В.И. Вернадский?

6. Охарактеризуйте основные принципы формирование техносферы.

7. Каким закономерностям подчиняется распространенность химических элементов в природе?

8. Условия, необходимые для становления и существования ноосферы.

9. Содержание элементов земной коры?

10. Какими концентрациями характеризуются макро- и микроэлементы?

11. Что лежит в основе методологии гигиенического нормирования химических веществ в производственной и окружающей?

12. Дайте характеристику геохимическим классификациям В.И. Вернадского и В.М. Гольдшмидта.

13. Что лежит в основе нормирования загрязнения окружающей среды?

14. Перечислите основные компоненты техносферы.

15. Дайте определение понятию «Кларк».

16. Какова связь кларков элементов со строением их атомов?

17. Перечислите химические элементы, имеющие наибольшие кларки в земной коре.

18. Дайте определение понятию «редкий элемент».

19. Чем «редкие рассеянные элементы» отличаются от «редких элементов»?

20. Что такое «кларк концентрации» элементов?

21. Зачем необходимо рассчитывать кларки концентрации?

22. Что такое «биогеноценоз»?

23. Что такое «биофильность»?