Лекция 5. Нормирование качества компонентов окружающей среды. Вода

Определение класса опасности.

Классификация опасности отходов

Классификации веществ по токсичности

Связь между структурой токсиканта и токсичностью

Совместное действие токсикантов

Как уже говорилось ранее, токсические соединения не находятся во внешней среде в неизменном виде. Более того, обычно мы имеем дело со смесью различных соединений. И свойства каждого отдельного соединения в этой смеси отличаются от свойств соединения в чистом виде в зависимости от того, с какими компонентами интересующий нас токсикант взаимодействует и как именно меняются его свойства в смеси.

Известны три основных типа взаимодействия химических соединений в смеси:

1) синергизм, или потенционирование, когда эффект действия больше простого суммирования;

2) антагонизм, когда действие нескольких ядов бывает меньше суммированного;

3) аддитивное, или простое суммирование.

Синнергизм наблюдается при совместном действии веществ «хлорофос +карбофос», «карбофос + метафос» за счет подавления фермента холинэстеразы и торможения детоксикации другого соединения. Антагонизм характерен для совместного действия оксида азота и серни-стого ангидрида, оксида углерода и толуола.

Эффектом суммации из токсикантов атмосферы обладают озон и оксид азота (II); оксид углерода (II) и оксид азота (IV); оксид серы (IV) и фтористый водород; оксид серы (IV), аммиак и оксиды азота [5].

При выявлении, оценке и управлении риском большое внимание уделяется взаимосвязи токсичности и химического строения вещества, поскольку действие химиката на организм зависит от его физико-химических свойств: высокая реакционная способность уже сама по себе служит предпосылкой токсичности. Однако системная токсичность проявляется теми соединениями, свойства которых обеспечивают высокую скорость их проникновения в организм и органы мишени.

Способы проникновения могут быть разными: летучие соединения попдают в организм преимущественно с воздухом, липофильные вещества легкосорбируются и пенетрируют через кожу, а гидрофильные полярные – через различные отделы пищеварительного тракта. Наибольшей проникающей способностью обладают небольшие по размеру, в целом липофильные, но имеющие некоторую структурную полярность (или поляризуемые) молекулы.

Биологическая активность в связи с липофильностью и полярностью поддается моделированию на основании значений коэффициентов распределения в системе «н-октанол – вода» (kow).

Существует множество классификаций веществ по их токсичности. Приведем некоторые из наиболее часто используемых классификаций.

Общие:

– по химическим свойствам (химическая);

– по целям применения (практическая);

– по степени токсичности (гигиеническая);

– по виду токсического действия (токсикологическая);

– по «избирательной» токсичности (деление на «нервные яды», сердечные яды» и т. п., по месту действия);

– по агрегатному состоянию.

Специальные:

– по типу развивающегося понижения содержания кислорода в тканях ор-ганизма (патофизиологическая);

– по механизму взаимодействия с ферментными системами (патохимиче-ская);

– по характеру биологического последствия отравления (биологическая);

– по степени канцерогенной активности.

Важнейшей характеристикой ксенобиотиков с позиции экотоксикологии является их экотоксическая опасность. Опасность – это потенциальная способность вещества в конкретных условиях вызывать повреждение биологических систем при попадании в окружающую среду. Потенциальная опасность вещества определяется его стойкостью в окружающей среде, способностью к биоаккумуляции, величиной токсичности для представителей различных биологических видов.

Признаки определения класса опасности вредных веществ установлены стандартом ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности".

Согласно ГОСТу вредное вещество – вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности: 1-й – вещества чрезвычайно опасные; 2-й – вещества высокоопасные; 3-й – вещества умеренно опасные; 4-й – вещества малоопасные.

Класс опасности вредных веществ для человека устанавливают в зависимости от норм и показателей:

Чрезвычайно опасные вещества (1-й класс опасности)

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/куб. м – менее 0,1;

Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг – менее 15;

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг – менее 100;

Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/куб. м – менее 500.

К чрезвычайно опасным веществам относятся: акролеин, бензапирен, бериллий, диэтилртуть, линдан озон, пентахлордифенил, ртуть, тетраэтилсвинец, трихлордифенил, этилмеркурхлорид, таллий, полоний, плутоний, протактиний, оксид свинца, растворимые соли свинца, теллур, фтороводород.

Высоко опасные вещества (2-й класс опасности)

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/куб. м – 0,1-1,0;

Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг – 15-150;

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг – 100-500;

Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/куб. м – 500-5000.

К высокоопасным веществам относятся: атразин, бор, бромдихлорметан, бромоформ, гексахлорбензол, гептахлор, ДДТ, дибромхлорметан, кадмий, кобальт, литий, молибден, мышьяк, натрий, нитриты, свинец, селен, сероводород, силикаты, стронций, сурьма, формальдегид, фенол, фипронил, фосфаты, хлороформ, цианиды, четыреххлористый углерод, хлор, трихлорсилан.

Вещества умеренно опасные (3-й класс опасности)

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/куб. м – 1,1-10,0;

Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг – 151-5000;

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг – 501-2500;

Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/куб. м – 5001-50000.

Умеренно опасные вещества: алюминий, барий, железо, марганец, медь, никель, нитраты, серебро, фосфаты, хром, цинк, этиловый спирт.

Вещества малоопасные (4-й класс опасности)

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/куб. м – более 10,0;

Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг – более 5000;

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг – более 2500;

Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/куб. м – более 50000.

Малоопасные вещества: симазин, сульфаты, хлориды.

Для отходов установлено 5 классов опасности по степени воздействия на окружающую природную среду (ОПС):

I класс, чрезвычайно опасные:

Степень вредного воздействия опасных отходов на ОПС – очень высокая.

Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановления отсутствует.

К чрезвычайно опасным отходам относятся: отходы полихлорированных дифенилов и терфенилов, полибромированных дифенилов, а также отходы веществ и изделий, их содержащих; трансформаторы с пентохлордифенилом отработанные; конденсаторы с пентохлордифенилом отработанные; конденсаторы с трихлордифенилом отработанные; шлам с содержащий тетраэтилсвинец (антидетонационные присадки и отходы, содержащие металлоорганические соединения); крезол (остатки крезола, потерявшего потребительские свойства); синтетические и минеральные масла, содержащие полихлорированные дифенилы и терфенилы, потерявшие потребительские свойства; отходы солей мышьяка в твердом виде; ртутьсодержащие изделия, устройства, приборы, потерявшие потребительские свойства; ртутные термометры отработанные и брак, потерявшие потребительские свойства; отходы асбеста, асбестовая пыль и волокно и др.

II класс, высокоопасные:

Степень вредного воздействия опасных отходов на ОПС – высокая.

Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия.

К высокоопасным отходам относятся: кабель медно-жильный освинцованный, потерявший потребительские свойства; аккумуляторы свинцовые отработанные, брак (неповрежденные, с неслитым электролитом); остатки рафинирования нефтепродуктов, отходы кислых смол, кислого дегтя; щелочи аккумуляторные отработанные; кислота аккумуляторная серная отработанная; отходы хлорида меди в твердом виде; отходы солей свинца в твердом виде; опилки свинцовые незагрязненные и др.

III класс, умеренно опасные:

Степень вредного воздействия опасных отходов на ОПС – средняя.

Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника.

К умеренно опасным отходам относятся: провод медный, покрытый никелем, незагрязненный, потерявший потребительские свойства; ацетон, потерявший потребительские свойства; обтирочный материал, загрязненный маслами (содержание масел 15% и более); шлам очистки трубопроводов и емкостей (бочек, контейнеров, цистерн, гудронаторов) от нефти; дизельное топливо, потерявшее потребительские свойства; авиационные, автомобильные и моторные масла, потерявшие потребительские свойства; пыль цементная; песок, загрязненный бензином (количество бензина 15% и более); песок, загрязненный маслами (содержание масел 15% и более); навоз от свиней свежий; помет утиный, гусиный, куриный свежий; пыль табачная и др.

IV класс, малоопасные:

Степень вредного воздействия опасных отходов на ОПС – низкая.

Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее 3-х лет.

К малоопасным веществам относятся: мусор строительный от разборки зданий; мусор от бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный); отходы из жилищ несортированные (исключая крупногабаритные); покрышки отработанные; отходы битума, асфальта в твердой форме; отходы, содержащие бронзу (в том числе пыль бронзы), несортированные; пыль черных металлов незагрязненная; отходы, содержащие чугун (в том числе чугунную пыль), несортированные; пыль гипсовая; пыль бетонная; пыль от шлаковаты; пыль кирпичная; отходы мела в виде порошка или пыли; разнородные отходы бумаги и картона (например, содержащие отходы фотобумаги); отходы рубероида; опилки разнородной древесины (например, содержащие опилки древесно-стружечных и/или древесно-волокнистых плит); отходы перьев и пуха; навоз от звероводческих хозяйств свежий; навоз конский свежий; навоз от мелкого и крупного рогатого скота свежий; навоз от свиней перепревший; помет утиный, гусиный, куриный перепревший и др.

V класс, практически неопасные:

Степень вредного воздействия опасных отходов на ОПС – очень низкая.

Экологическая система практически не нарушена.

Состав отходов 5 класса опасности: скорлупа от куриных яиц; отходы щепы, опилки и стружка натуральной чистой древесины; деревянная упаковка (невозвратная тара) из натуральной древесины; отходы бумаги и картона от резки и штамповки; обрезь гофрокартона; зола древесная и соломенная; керамические изделия, потерявшие потребительские свойства; строительный щебень, потерявший потребительские свойства; бой строительного кирпича; отходы гипса в кусковой форме; абразивные круги отработанные, накипь котельная; отходы цемента в кусковой форме; лом чугунный, стальной, черных металлов и алюминия несортированный; стружка стальная незагрязненная; железные бочки, потерявшие потребительские свойства; пластмассовая незагрязненная тара, потерявшая потребительские свойства; отходы полиэтилена в виде пленки; отходы из жилищ крупногабаритные; мусор от бытовых помещений организаций крупногабаритный; пищевые отходы кухонь и организаций общественного питания несортированные; отходы (мусор) от уборки территории и помещений объектов оптово-розничной торговли продовольственными товарами, промышленными товарами; отходы (мусор) от уборки территории и помещений учебно-воспитательных учреждений, культурно-спортивных учреждений и зрелищных мероприятий; электрические лампы накаливания отработанные и брак; отходы изолированных проводов и кабелей.

Группы опасностей. Показатели опасности делятся на две группы. К первой группе относятся показатели потенциальной опасности – летучесть вещества (или ее производное – коэффициент возможности ингаляционного отравления – КВИО, равный отношению летучести к токсичности при ингаляции в стандартных условиях: 20⁰С, экспозиция – 2 часа, мыши), растворимость в воде и жирах и другие, например дисперсность аэрозоля. Эти свойства определяют возможность попадания яда в организм при вдыхании, попадании на кожу и т.п. Ко второй группе относятся показатели реальной опасности – многочисленные параметры токсикометрии и их производные. Среди них:

Понятие зоны острого действия (Zac) было предложено одним из основателей российской промышленной токсикологии профессором Н.С. Правдиным. Вещество тем опаснее для развития острого отравления, чем меньше разрыв между концентрациями (дозами), вызывающими гибель. Так, например, аммиак имеет Zac > 100 (естественный продукт метаболизма, к которому организмы приспособились). Это вещество малоопасное в смысле острого отравления. В то время, например, амиловый спирт имеет очень узкую зону действия – Zac = 3. Это опасное вещество в плане возможности развития острого отравления.

Зона хронического действия (Zch) связана с кумулятивными свойствами веществ, ее величина прямо пропорциональна опасности хронического отравления.

Зона биологического действия. Отношение средней смертельной дозы (концентрации) к пороговой дозе (концентрации) при хроническом воздействии. Используется для характеристики кумулятивных свойств ядов.

Зона специфического/избирательного действия. Отношение порога однократного действия, установленного по интегральным показателям, к порогу острого действия по специфическим (системным, органным, рецепторным) показателям. Используется для характеристики специфических свойств яда. Обозначается символом Zsp

Таблица 1

Классы опасности вредных веществ в зависимости от норм и показателей

Наименование показателя	Нормы для класса опасности
Предельно допустимая концентрация (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 при введении в желудок, мг/кг	< 15	15 – 150	151 – 5000	> 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг	< 100	100 – 500	501 – 2500	> 2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3	< 500	500 – 5000	5001 – 50000	> 50000
Коэффициент возможности 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	> 10,0	10,0 – 5,0	4,9 2,5	< 2,5
Пороговая концентрация острого действия, мг/л	< 0, 01	0,01 – 0,1	0,11 – 1,0	> 1,0
Пороговая концентрация хронического действия, мг/л	> 10	10 – 5	4,9 – 2,5	< 2,5

Для характеристики качественной стороны действия промышленных ядов, оценки их влияния на ту или иную функциональную систему организма предложено несколько классификаций. Одна из них предложена применительно к условиям хронического воздействия промышленных веществ в минимальных эффективных дозах и концентрациях (табл. 2).

Таблица 2

Классы опасности вредных веществ по типу действия на низких уровнях воздействия

Класс опасности	Вид действия
I	Вещества, оказывающие избирательное действие в отдаленный период: бластомогены, мутагены, атеросклеротические вещества, вызывающие склероз органов (пневмосклероз, нейросклероз и др.), гонадотропные, эмбриотропные вещества
II	Вещества, вызывающие действие на нервную систему: судорожные и нервно-паралитические, наркотики, вызывающие поражение паренхиматозных органов, наркотики, оказывающие чисто наркотический эффект
III	Вещества, оказывающие действие на кровь: вызывающие угнетение костного мозга, изменяющие гемоглобин, гемолитики
IV	Раздражающие и едкие вещества: раздражающие слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, кожу

Экспериментальный метод. Изначально экспериментальное определение токсикологических свойств веществ лежит в основе оценивания их класса опасности и других производных характеристик. Для более полногй оценки рекомендуется проведение оценки основывать на основании результатов исследований токсичности в отношении двух-трёх видов животных или тест-культур (штаммов и пр.).

Расчётный метод. Расчётный метод основан на базе данных о токсикологических свойствах отдельных веществ в сочетании с достаточно полным аналитическим исследованием объекта (отхода). На практике применение расчётного метода свяхано с целым рядом сознательно не учитываемых ограничений, и применяется лишь ввиду высокой стоимости прямого токсикологического исследования объкта.

Компьютерные программы для расчета класса опасности. В настоящее время существует несколько программ для расчета класса опасности отходов, в частности программа «определене Класса опасности отходов. Справочник отходов.», разработанная НПП «ЛОГУС» http://www.logus.ru/catalog/info135.htm

Выводы

1. Экотоксиканты – токсичные и устойчивые в условиях окружающей среды вещества, способные накапливаться в организмах до опасных концентраций. К ним относятся тяжелые металлы, хлорорганические пестициды.

2. При совместном воздействии токсикантов эффекты действия могут суммироваться, такое совместное действие называется аддитивность, или суммация. В другом случае при совместном действии двух и бо-лее веществ эффект их совместного действия может усиливаться многократно – это потенцирование, или синергизм. Может наблю-даться и третий тип совместного действия – антагонизм, когда при со-вокупном действии веществ суммарный эффект воздействия слабее, чем действие этих веществ по отдельности, соответственно ослабля-ется воздействие на организм.

3. При трансформации токсикантов во внешней среде в результате действия физических, химических и биологических факторов могут получиться вещества с большей или меньшей токсичностью, чем их первоначальная токсичность.

4. Токсиканты классифицируют с учетом их природы, действия, ток-сичности.

Методические рекомендации: При подготовке к лекционным занятиям наряду с практическим материалом рекомендуется самостоятельная проработка основной и дополнительной литературы по темам практических занятий.

Контрольные вопросы

1. Каковы механизмы трансформации в окружающей среде?

2. Какие имеются особенности у почв, влияющие на трансформацию, миграцию и аккумуляцию токсичных веществ?

3. Какие продукты трансформации получаются (привести примеры по трансформации одного органического и одного неорганического вещества в воздушной, водной среде и почве)?

4. Как может изменяться токсичность вещества при его трансформации? Привести по одному примеру для каждого случая: токсичность снижается и токсичность увеличивается.

5. Какие классификации токсичных веществ существуют?

Литература

1. Закон Республики Казахстан от 4 декабря 2002 года № 361-II О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения

2. Гончарук Е.И.. Сидоренко Г.И. Гигиеническое нормирование химических веществ в дочве.М.,1986

3. Природоохранные нормы и правила проектирования. Справочник сост. Ю.Д. Максименко. В. А. Глухарев. - М. 1990.

4. Экологический кодекс РК 2007 г.

5. Буторина М.В., Воробьев П.В., Дмитриева А.П. и др. Инженерная экология и экологический менеджмент. М.: Логос, 2003.

Цель: научить студентов правильно понимать нормативно-правовые акты регламентирующие порядок осуществления экологического нормирования.

План:

1. Виды техногенных нагрузок на поверхностную и подземную гидросферу

2. Оценка качества воды

3. Регламентация состава и свойств сточных вод

4. Нормирование качества воды водоемов и водотоков

5. Нормирование сбросов сточных вод. Определение величины ПДС

Ключевые слова: техногенные нагрузки, гидросфера, вода, водоемы, сточные воды, классификация отходов, санитарно-гигиеническое нормирование в РК, санитарно-гигиенические нормативы, производственно-хозяйственные нормативы, экосистемное нормирование, экологическое нормирование, экологическая стандартизация, предельно-допустимые концентрации

Дата добавления: 2014-11-29