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.

Статья 212 ТК РФ обязывает работодателя обеспечивать безопасность сотрудников. Одна из мер гарантии этой безопасности – соблюдение предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных элементов в воздухе рабочей зоны. Специальные таблицы с ПДК позволят работодателю ориентироваться при выявлении негативных факторов.

Что собой представляет ПДК вредных веществ

Безопасность на предприятии – ответственность работодателя. Если ПДК будет превышена, здоровью сотрудника будет нанесен вред. Вред этот оказывается путем вдыхания воздуха с токсичными элементами. Последние обычно появляются вследствие определенных производственных работ. Степень и вероятность негативного воздействия на организм определяется концентрацией вредных элементов.

ПДК представляет собой максимальное содержание токсичных элементов в воздухе при условиях деятельности сотрудников на протяжении стандартных 8 часов. При этом исключаются выходные. Именно такие условия фигурируют при определении предельной концентрации. То есть концентрация токсичных веществ признается допустимой, если при стандартном рабочем дне здоровью сотрудника не наносится вреда. Вредом для здоровья считается в том числе потенциальный вред потомству работников.

Значения ПДК выражаются в мг/метр. Установлены эти значения нормативными актами. Рабочая зона – это 2 метра в высоту от пола.

Законодательное обоснование

ПДК регламентируется ФЗ №52 от 30 марта 1999 года, Положением о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, установленным Постановлением №554 от 24 июля 2000 года. С 15 июня 2003 года стали действовать гигиенические нормативы «ГН 2.2.5.13 13 – 03», установленные Главным санитарным врачом 27 апреля 2003 года.

Интересно, что законодательство по ПДК постоянно меняется. И меняется закон в сторону ужесточения. Стандарты становятся жестче вследствие последних научных исследований, которые свидетельствуют о вреде токсичных элементов организму. К примеру, предельная концентрация бензола в 1968 году составляла 20 мг на метр. Сейчас этот же показатель составляет 5 мг на метр.

Разновидности вредных веществ

В перечень вредных элементов включается 850 наименований. Они подразделяются на четыре категории:

1. Чрезвычайно опасные – опасной считается концентрация меньше 0,1 мг/метр (к примеру, это ртуть, свинец).
2. С высокой опасностью – концентрация свыше 0,1-1 мг/метр (хлор и серная кислота).
3. Умеренно опасные – концентрация 1-10 мг/метр (метиловый спирт).
4. С низкой опасностью – концентрация больше 10 мг/метр (аммиак и ацетон).

Вредные элементы также распределяются по группам по виду воздействия:

• Раздражающие элементы (аммиак и хлор).
• Удушающие вещества (оксид углерода).
• Наркотические элементы (ацетон).
• Соматические (мышьяк и свинец).
• Общетоксичные (ртуть и оксид углерода).
• Аллергены (альдегиды).
• Канцерогенные элементы, которые могут спровоцировать развитие рака (асбест, ароматические углероды).
• Мутагенные (свинец и формальдегид).
• Воздействующие на репродуктивную систему (свинец и марганец).

ВНИМАНИЕ! Разделение по группам опасности имеет важный смысл. Чем более высокий класс опасности, тем меньше концентрации элемента нужно для нанесения вреда.

Как нужно измерять концентрацию вредных элементов

Работодатель должен проводить контрольные мероприятия, направленные на выявление концентрации вредных элементов в воздухе. Обязанности по контролю несут сотрудники, ответственные за охрану труда в фирме.

Если на производстве присутствуют вредные элементы 1 класса опасности, контроль должен быть беспрерывным. Осуществляется он посредством самопишущих приборов. Последние подают сигнал при превышении ПДК. Однако приборы можно применить не во всех случаях. Иногда может осуществляться отбор проб воздуха с их последующим анализом. Пробы нужно брать в зоне дыхания сотрудника. Это 0,5 метра от лица работника. Отбор проводится не реже 5 раз за смену. Это высокая частота, однако это важно при производстве с повышенной опасностью.

Если в воздухе присутствует несколько элементов однонаправленного действия, сумма их концентраций должна составлять не более 1. Рассмотрим примеры веществ с однонаправленным действием:

• Фтористый водород и соли фтористоводородной кислоты.
• Разные формы спиртов.
• Сернистый и серный ангидрид.
• Разные формы кислот.
• Формальдегид и соляная кислота.
• Разные виды ароматических углеводородов.
• Бромистый метил и сероуглерод.

Если в воздухе присутствуют вредные вещества, которые не отличаются однонаправленным действием, рассчитывается объем воздуха при установлении вентиляции. При расчетах за единицу нужно брать вредное вещество, предполагающее подачу наибольшего объема воздуха.

При расчете ПДК применяется эта информация:

• Токсичность и степень негативного влияния при одноразовом контакте с веществом.
• Условия появления токсичных элементов.
• Об агрегатном состоянии вещества.
• Химическое строение, физические характеристики.

Все предприятия, в работе которых участвуют вредные элементы, должны снизить их содержание в воздухе до минимума. Для этого создаются и внедряются новые технологии и организуются сопутствующие мероприятия.

Предельные концентрации вредных элементов

Существует специальная таблица ПДК токсичных элементов. Единицей изменения является мг/м3. Рассмотрим основные элементы из этой таблицы:

ПДВ – это еще одна характеристика, относящаяся к безопасности здоровья сотрудников. Это предельно допустимый выброс, научно-технический норматив. Он измеряется по времени и определяется для каждого источника спланированного выброса. Выброс может быть организованным только в том случае, если его концентрация не превышает установленного ПДК.

Что делать для уменьшения ПДК

Если ответственные лица обнаружили превышение предельных концентраций, необходимо предпринять соответствующие меры. В частности, можно разбавить концентрацию токсичных веществ. К примеру, возможны следующие пути:

• Повышение мощности вентиляционных систем.
• Возведение более высоких труб.

Предприятия, использующие токсичные элементы, создают и внедряют различные мероприятия по улучшению санитарно-технических условий. Высокий потенциал имеют инновационные технологии, позволяющие минимизировать контакт сотрудника с вредными веществами.

Характеристики некоторых вредных элементов

Введение ПДК обусловлено тем, что элементы наносят вред организму. Каждое вещество имеет свой негативный эффект. Рассмотрим некоторые из этих эффектов:

• Соляная кислота: разъедание кожного покрова и дыхательных путей, появление пневмонии, отека легких, эрозия зубной эмали.
• Метан: удушье, головная боль, негативное влияние на нервную систему.
• Сероводород: раздражение кожных покровов и дыхательных путей, отек легких, потеря сознания.
• Бензин (ПДК составляет 300 мг/м3): тошнота, головокружение, галлюцинации, судороги.
• Ацетон (ПДК составляет 0,9 мг/м3): судороги, кашель, тошнота.
• Нефть (ПДК составляет 10 мг/м3): головная боль, боль в сердце, бессонница.

Некоторые элементы не вызывают никакого негативного эффекта при их небольшой концентрации. Однако превышение ПДК приводит к вышеназванным эффектам.

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

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.

Под ПДК понимается такая максимальная концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

На состоянии растений и животных могут отражаться концентрации, существенно меньше ПДК. Например, загрязнения воздуха сернистым газом до концентрации в 10 раз меньшей ПДК вызывает хроническое или кратковременное поражение листьев растений, замедление роста, снижение урожайности.

Концепция ПДК

Время расцвета концепции «предельно-допустимых величин» приходится на середину ХХ века. ПДК устанавливались из расчёта, что существует некое предельное значение вредного фактора, ниже которого пребывание в данной зоне (или, например, использование продукта) совершенно безопасно.

Поэтому значения ПДК, устанавливаемые на основании экспериментальных данных о токсичности и иных привходящих обстоятельств, не одинаковы в разных странах и периодически пересматриваются.

Нормы ПДК

Подход EPA

В настоящее время всё более распространённым является достаточно развитый, «вероятностный» подход, развиваемый EPA (Управлением по охране окружающей среды США) с начала 1980-х годов.

В этой концепции («Оценка риска») учтена возможность совместного действия вредных факторов, причём их весовые коэффициенты могут меняться, в зависимости от симбатности (мера схожести зависимостей в математическом анализе) или аддитивности этих факторов. Могут быть учтены дополнительные параметры - половозрастные или генетические особенности популяции, для которой проводится оценка риска. Такой подход исключает использование жёстко фиксированных ПДК, заменяя их специальными исследованиями оценки риска, более обоснованными и информативными. В предельном случае оценка риска может дать и значения лимитов на концентрации (уровни) вредных факторов, совпадающие с ПДК.

Использование кларковых концентраций

Величины ПДК установлены не для всех химических элементов. В связи с этим в экологических изысканиях достаточно часто применяют кларки химических элементов как нормирующие значения. При исследовании почв и грунтов концентрации загрязняющих элементов сопоставляются со средними содержаниями (кларками) в земной коре . Для оценки экологического состояния городских почв в качестве стандартов, относительно которых рассчитывается превышение, могут быть использованы кларки почв селитебных ландшафтов .

Виды ПДК

Уровни ПДК одного и того же вещества различны для разных объектов внешней среды.

В России

• Для воздушной среды
  • Для атмосферного воздуха населённых мест и закрытых помещений СанПиН 2.1.6.1032-01
    • ПДК_сс - среднесуточное,
    • ПДК_мр - максимально-разовое,
  • Для воздуха рабочей зоны ГОСТ 12.1.005-88
    • ПДКмр.рз - максимальное разовое в рабочей зоне,
    • ПДКсс.рс - среднесменная в рабочей зоне,
• Для водной среды
  • ПДКв1 - водных объектов 1-й категории водопользования,
  • ПДКв2 - водных объектов 2-й категории водопользования,
  • ПДКрыбхоз - для водоёмов рыбохозяйственного назначения (см. нормативы 2010 года),
    • Классы загрязнённости воды определяются исходя из частоты и кратности превышения ПДК по набору показателей
• Для почвы
  • ПДКп.
• Для продуктов питания
  • ПДКпп

Максимально-разовое значение ПДК устанавливается для предотвращения рефлекторных реакций человека при кратковременном действии примесей.

Среднесуточное значение ПДК (ПДКс.с.) устанавливается в мг/м³ для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и сенсибилизирующего действия вещества на организм человека. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределённо долгого круглосуточного вдыхания. Значения ПДК с.с. веществ в атмосферном воздухе санитарно-курортной зоны принимается численно на 25 % меньше, чем для обычных населённых мест.

1. Понятие предельно допустимая концентрация

1.1 Величина показателей вредности ПДК

2. Виды ПДК

2.1 ПДК для воздушной среды

2.2 ПДК для водной среды

2.3 ПДК в пахотном слое почвы

2.4 ПДК в продуктах питания

3. Предельно допустимые уровни

3.1 Предельно допустимый уровень радиации

3.2 Предельно допустимый уровень шума

3.3 Предельно допустимый уровень вибрации

3.4 Предельно допустимый уровень ионизирующего излучения

Список используемой литературы

1. Понятие предельно допустимая концентрация

1.1 Величина показателей вредности пдк

Предельно допустимая концентрация (далее ПДК) – утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиеническийнорматив. Под ПДК понимается нормативы, которые установлены в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем 1 . 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.

Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения, носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.

Основные экологические нормативы качества окружающей среды и воздействия на нее следующие:

1. предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ;

2. предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий: радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.

Величина ПДК устанавливается законодательно. Поэтому ПДК можно считать понятием более юридическим, чем естественнонаучным (хотя величины ПДК определяются на основе научных рекомендаций). И поэтому же в различных странах принимаются свои нормативы предельно допустимых концентраций, которые могут отличаться друг от друга в разы и даже на порядки. Это всегда следует иметь в виду при сопоставлении результатов экологических исследований, выполняющихся в различных странах, в том числе сопредельных (например, когда специалисты двух соседних государств оценивают, независимо друг от друга, последствия одной техногенной аварии, случившейся в пограничном районе). При этом есть общие нормативы, рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), и рекомендуется, чтобы национальные нормативы были не менее жёсткими. А вот ужесточение национальных норм по сравнению с международными вполне допускается и даже поощряется.

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:

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

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

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.