Лекция 9. Концепция предельно допустимых концентраций химических загрязняющих веществ в компонентах биосферы

Даже в экономически развитых странах в подавляющем большинстве современных производственных процессов пока еще используют открытые технологические циклы, которые не исключают выбросов вредных веществ в окружающую среду. Если в стратегическом плане максимальное внимание отраслевой науки должно быть уделено разработке безотходных технологий с комплексной переработкой сырья в замкнутых производственных циклах, то сохранение качества окружающей среды требует разработки эффективных технологий и сооружений для очистки и обезвреживания промышленных стоков, выбросов и отходов и строгого нормирования поступления в биосферу тех или иных токсикантов. Для предотвращения негативных последствий воздействия загрязняющих веществ на отдельные компоненты природной среды необходимо знать их предельные уровни, при которых возможна нормальная жизнедеятельность и функционирование организмов. Основной величиной экологического нормирования содержания вредных химических соединений в компонентах природной среды является предельно допустимая концентрация (ПДК). ПДК – это такое содержание вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. При определении ПДК учитывается не только влияние загрязняющего вещества на здоровье человека, но и его воздействие на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом. ПДК загрязняющих веществ для воздуха, воды, почвы, для пищевых продуктов и кормов устанавливаются в законодательном порядке или рекомендуются компетентными учреждениями. В настоящее время установлены ПДК большого количества вредных веществ для воздушной и водной среды и сравнительно недавно начаты исследования по разработке ПДК загрязняющих веществ для почвы.

ПДК вредных веществ в атмосфере. Для санитарной оценки воздушной среды используется несколько видов предельно допустимых концентраций вредных веществ, в том числе ПДК для рабочей зоны (р.з.), максимальная разовая (м.р.) и среднесуточная (с.с.) ПДК, которые установлены на основе рефлекторных реакций организма человека на присутствие в воздухе токсикантов.

ПДК_р.з. – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³. Эта концентрация не должна вызывать у работающих при ежедневном вдыхании в течение 8 ч за все время рабочего стажа каких-либо заболеваний или отклонений от нормы в состоянии здоровья, которые могли бы быть обнаружены современными методами исследования непосредственно во время работы или в отдаленные сроки. При этом рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой расположены места постоянного или временного пребывания работающих.

ПДК_м.р. — максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³, которая не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК_с.с. — среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация вредного вещества не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания.

В настоящее время действуют нормативные документы: «ПДК вредных газов, паров и аэрозолей в воздухе рабочей зоны», установленные для 445 загрязняющих веществ, и «ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест», включающие 109 загрязняющих веществ, наиболее распространенные из которых приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1. ПДК некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе

Вещество	ПДК, мг/м^3
максимальная разовая	среднесуточная
Азота диоксид	0,085	0,085
Азотная кислота	0,4	0,4
Аммиак	0,2	0,2
Анилин	0,05	0,03
Ацетон	0,35	0,35
Бензол	1,5	0,8
Бензин (нефтяной, малосернистый, пересчет на С)		1,5
Бутан		--
Бутил ацетат	0,1	0,1
Винилацетат	0,15	0,15
Гексахлорциклогексан	0,03	0,03
Дивинил
Диметиланилин	0,0055	0,0055
Дихлорэтан
Изопропилбензол	0,14	0,14
Капролактам (пары, аэрозоль)	0,06	0,06
Карбофос	0,015
Ксилол	0,2	0,2
Масляная кислота	0,015	0,01
Метанол		0,5
Метафос	0,008	–
Метилацетат	0,07	0,07
Метилмеркаптан	9×10^–6	–
Мышьяк (неорг. соед., кроме Н3Аs, пересчет на As)	–	0,003
Нафталин	0,003	0,003
Нитробензол	0,008	0,008
Нитрохлорбензол (пара- и орто-)	–	0,004
Пиридин	0,08	0,08
Пропиловый спирт	0,3	0,3
Пыль нетоксичная	0,5	0,15
Ртуть металлическая	–	0,0003
Сажа (копоть)	0,15	0,05
Свинец и его соед., кроме Рb(С2Н5)4, пересчет на Pb	–	0,0007
Свинца сульфид	–	0,0017
Серная кислота	0,3	0,1
Сероводород	0.08	0,008
Сероуглерод	0,03	0,005
Серы диоксид	0,5	0,05
Синильная кислота	–	0.01
Соляная кислота	0,2	0,2
Стирол	0,003	0,003
Толуол	0,6	0,6
Триэтиламин	0,14	0,14
Углерода оксид
Углерода тетрахлорид
Уксусная кислота	0,2	0,06
Уксусный ангидрид	0,1	0,03
Фенол	0,01	0,01
Формальдегид	0,035	0,012
Фосфора (V) оксид	0,15	0,005
Фториды (пересчет на F)	0,02	0,005
Фтора газообразные соединения (HF и SiF4)	0,02	0,05
Фурфурол	0,05	0,05
Хлор	0,1	0,03
Хлорбензол	0,1	0,1
Хлорофос	0,04	0,02
Циклогексан	1,4	1,4
Этанол
Этилбензол	0,02	0,02
Этилен	0,3	0,03

Многие токсичные вещества обладают эффектом суммированного действия, т.е. их смеси оказывают более токсичное воздействие на живые организмы, чем отдельные компоненты. Это можно сказать о смесях ацетона и ацетофенона; триоксида и диоксида серы и оксидов азота; сильных минеральных кислот (НСl, HNO₃, Н₂SO₄); валериановой, капроновой и масляной кислот; диоксида серы и фтороводорода; диоксида серы и фенола и многих других. Аналогичное действие могут оказывать пары и аэрозоли некоторых технических веществ, представляющих собой сложные композиции из нескольких и даже многих индивидуальных соединений. ПДК некоторых из них представлены в табл. 9.2 и 9.3.

Таблица 9.2. ПДК некоторых технических композиций в воздухе, мг/м

Техническое вещество	ПДКр.з(1), ПДКм.р(2), ПДКс.с(3)	Техническое вещество	ПДКр.з (1), ПДКм.р (2), ПДКс.с (3)
Бензин:		Масла нефтяные	5(1)
буроугольный	1,0(3)	Масла эфирные	5(1)
газовый	100(1)	Масло минеральное белое	5(1)
нефтяной	5,0 (2)	Петролейные газы сжиж.	1800(1)
малосернист/, пересчет на С	1,5(3)	H2S в смеси с углеводородами	3(1)
Бензин-растворитель, пересчет на С	300 (1)	Скипидар, пересчет на С	300 (1)
Воск буроугольный	300 (1)	Смола полукоксования	5(1)
Керосин, пересчет на С	300 (1)	Сольвент-нафта	100(1)
Лигроин, пересчет на С	300 (1)	Эпоксидная смола (Э-18)	0,5(1)

Таблица 9.3. ПДК пыли ряда производств в воздухе

Техническая пыль	ПДКр.з мг/м	Техническая пыль	ПДКр.з, мг/м
Лубяная		Растительного и животного происхождения (мучная, древесная др.), содержащая до 10% свободной SiO2
Льняная
Люминала и кофеина
Нефтяного и пекового кокса		То же, с содерж. SiO2 10% и более
Полипропилена		Хлопкоочистительных заводов, содержащая до 10% свободной SiO2
Фторопласта
Полиформальдегида		То же, с содерж. SiO2 10% и более
Полиэтилена		Очистки зерна

В настоящее время в Российской Федерации утверждены нормативы ПДК некоторых радиоактивных веществ в воздушной и водной средах (табл. 9.4).

Таблица 9.4. ПДК радиоактивных веществ в воздухе и воде, Бк/л

Радиоактивный изотоп	Воздух рабочих помещений	Вода открытых водоемов
Уран	5×10^8	19×10^8
Фосфор-32	3,7	3,7×10^2
Сера-35		18,5×10^4
Кобальт-60	1,85
Стронций-90	0,185	18,5

В последнее время многие ученые пришли к выводу, что для канцерогенных веществ и ионизирующей радиации не существует нижних пределов безопасности и любые их количества, превышающие природный фон, опасны для живых организмов, если не непосредственно, то генетически, в цепи последующих поколений.

Установление ПДК каждого отдельного вещества требует продолжительных экспериментальных исследований, тогда как новые химические соединения и их комбинации получают, синтезируют и внедряют в производство значительно быстрее. Для устранения этого разрыва во времени используют расчетные методы определения ПДК, которые позволяют прогнозировать токсическое действие химических соединений, исходя из их физико-химических характеристик и результатов простейших токсикологических исследований. Для многих веществ, загрязняющих воздух, ориентировочные значения ПДК, рассчитанные с помощью регрессионного анализа, оказались весьма близки к нормативным, определенным экспериментально.

Для расчета ПДК вредных веществ в воздухе производственных помещений рекомендованы формулы, выведенные на основании регрессионного анализа с использованием показателей их токсичности и некоторых физико-химических констант этих веществ.

Для обеспечения охраны воздушной среды установлена еще одна нормативная величина, характеризующая объем вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу отдельными источниками загрязнения – предельно допустимый выброс (ПДВ). Предельно допустимый выброс – это объем (количество) загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельным источником за единицу времени, превышение которого. ведет к превышению ПДК в среде, окружающей источник загрязнения, и, как следствие, к неблагоприятным последствиям в окружающей среде и риску для здоровья людей.

ПДВ рассчитывают по методам, разработанным Госкомгидрометом и стандартизованным ГОСТ 17.2.3.02-78 и последующих. При его установлении для каждого предприятия принимается во внимание перспектива развития промышленного производства в этом районе, расположение уже действующих предприятий и жилой застройки, географические и климатические условия местности, расположение санитарно-защитных и рекреационных зон.

Если в воздухе города концентрации вредных веществ превышают ПДК, а их выбросы по причинам объективного характера не могут быть в данный момент снижены до уровня ПДВ, в городе может быть введено поэтапное снижение выбросов вредных веществ действующими предприятиями до значений, обеспечивающих ПДК вредных веществ, или до полного прекращения выбросов. На каждом этапе до обеспечения величин ПДВ устанавливают так называемые временно согласованные выбросы (ВСВ) по аналогии с предприятиями, близкими по мощности и типу производства, с наиболее прогрессивной технологией. За состоянием воздуха в стране наблюдает общегосударственная служба. В 1979 г. измерение содержания вредных примесей в атмосфере осуществлялось более чем в 350 городах, в 1983 г. – в 450, в 2000 г. – в 490. Качество воздуха регламентируется Санитарными нормами (СН 245-71), которые содержат ПДК_м.р. и ПДК_с.с..

Наряду с ПДК для контроля за промышленными выбросами пользуются рядом дополнительных характеристик, в том числе ДОК (допустимое остаточное количество), ОБУВ (ориентировочный безопасный уровень воздействия), ОДК (ориентировочная допустимая концентрация).

ПДК вредных веществ в водной среде. В нашей стране нет единых общегосударственных норм качества воды, поскольку ее пригодность определяется конкретными требованиям отдельных видов водопользования.

Таблица 9.5. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целей

Показатели	Воды I категории (хозяйственно-питьевые)	Воды II категории (культурно-бытовые)
Взвешенные вещества	По сравнению с природными условиями содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться при сбросе сточных вод больше чем на
0,25 мг/л	0,75 мг/л
Плавающие примеси	На поверхности воды не должно быть пленок нефтепродуктов и скоплений других примесей
Запахи и вкусы	Интенсивность более 2 баллов не допускается
Окраска	Не должна обнаруживаться в столбике воды
20 см	10 см
Температура	Летняя температура в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой в самый жаркий месяц за последние 10 лет
	Водородный показатель рН	Не должен выходить за пределы 6,5-8,5
	Минерализация воды	Не должна превышать по сухому остатку 1000 мг/л, в т.ч. хлоридов 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л	Нормируется по показателю «привкусы»
	Растворенный кислород	Не менее 4 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 ч дня
	Биохимическое потребление кислорода (БПКполн.)	При 20°С не должно превышать
		3 мг/л	6 мг/л
	Возбудители заболеваний	Не допускаются
	Ядовитые вещества	Не должны содержаться в концентрациях, оказывающих прямо или косвенно вредное влияние на здоровье людей

Качество поверхностных вод нормировано для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Для первых двух категорий определяющими являются санитарно-гигиенические нормы – СаНПиН 2.1.4.559–96 (табл. 13.5)

Для воды установлены предельно допустимые концентрации более чем 960 химических соединений, которые объединены в три группы по следующим показателям вредности (ЛПВ – лимитирующий показатель вредности): санитарно-токсикологическому (с.-т.); общесанитарному (общ.); органолептическому (орг.). ПДК некоторых вредных веществ в водной среде представлены в табл. 9.6.

Таблица 9.6. ПДК вредных веществ в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л

Вещество	ЛПВ	ПДК
Алюминий	С.-т.	0,5
Алюминия оксихлорид	Орг.	1,5
Аммиак (по азоту)	С.-т.
Анилин	»	0,1
Ацетон	Общ.	2,2
Ацетофенон	С.-т.	0,1
Бензпирен	»	0,000005
Бензин	Орг.	0,1
Бензол	С.-т.	0,5
Бериллий	»	0,0002
Бор	»	0,5
Бром	»	0,2
Висмут	»	0,1
Гексахлорбензол	»	0,05
Диметиламин	»	0,1
Дифторхлорметан (фреон)	»
Диэтиловый эфир	Орг.	0,3
Железо	»	0,3
Изопрен	»	0,005
Кадмий	' С.-т.	0,001
Карбофос	Орг.	0,05
Керосин:
окисленный	Орг.	0,01
осветительный	»	0,05
технический	»	0,001
Кислота:
бензойная	Общ.	0,6
дифенилуксусная	»	0,5
масляная	»	0,7
муравьиная	»	3,5
уксусная	»	1,2
Кислоты жирные синтетические C5-C20	»	0,1
Марганец	Орг.	0,1
Медь	»
Метанол	С.-т.
Молибден	»	0,25
Мочевина	Общ.
Нафталин	Орг.	0,01
Нефть:
многосернистая	»	0,1
прочая	»	0,3
Нитраты:
по NО3^–	С.-т.
no NO2^–	»	3,3
Полиэтиленамин	»	0,1
Тиоцианаты	»	0,1
Ртуть	»	0,0005
Свинец	»	0,03
Сероуглерод	Орг.
Скипидар	»	0,2
Сульфиды	Общ.	Отсутствие
Тетраэтилсвинец	С.-т.	»
Трибутилфосфат	Орг.	0,01
Формальдегид	С.-т	0,05
Фосфор элементный	»	0,0001
Цианиды, в пересчете на циан	С.-т.	0,1
Цинк	Общ.
Этилен	Орг.	0,5
Этиленгликоль	С.-т.
Этилендиамин	Орг.	0,2

Самые высокие требования предъявляются к питьевой воде. Государственный стандарт на воду, используемую для питья и в пищевой промышленности (ГОСТ 2874–73), определяет благоприятные для человека органолептические показатели воды: вкус, запах, цвет, прозрачность, а также безвредность ее химического состава и эпидемиологическую безопасность. Одни и те же требования предъявляются к воде из любого источника водоснабжения независимо от способа ее обработки и конструкции водозабора и водопровода.Вкус воды обусловлен растворимыми в ней веществами (табл. 9.7). Нередко неприятный привкус и запах сообщают воде продукты разложения животных и растительных организмов, например сероводород. Напротив, кислород, диоксид углерода, небольшое количество гидрокарбоната кальция, растворенные в воде, придают ей приятный, освежающий вкус. Питьевая вода в любое время года не должна содержать менее 4 г/м³ кислорода, а наличие в ней минеральных примесей не должно превышать следующих величин:

Хлориды (Сl^–) 350 Цинк (Zn²⁺) 5,0

Сульфаты (SO₄^2–) 500 Алюминий (Al³⁺) 0,5

Железо (Fe³⁺ + Fe²⁺) 0,3 Метафосфаты (РО₃^–) 3,5

Марганец (Мn²⁺) 0,1 Фосфаты(РО₄^3–) 3,5

Медь (Сu²⁺) 1,0 Сухой остаток 1000

Таблица 9.7. Предельная концентрация солей,
вызывающих вкусовые ощущения

Соли	Концентрация соли, мг/л
вкус еле ощутимый	вкус, воспринимаемый как неприятный
NaCl		500 (соленый)
MgCl2		400 (горький)
MgSO4		500 (горький)
CaSO4		150 (вяжущий)
KC1		700 (горький)
FeSO4	1,5	5,0 (железистый)
МnСl3	2,0	4,0 (болотный)
FeCl2	0,3	0,5 (болотный)

Таким образом, вода пригодна для питья, если ее общая минера-лизованность не превышает 1000 мг/л. Очень малая минерализованность воды (ниже 100 мг/л тоже ухудшает ее вкус, а вода, вообще лишенная солей (дистиллированная), вредна для здоровья, так как ее употребление нарушает пищеварение и деятельность желез внутренней секреции. Иногда по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается содержание сухого остатка до 1500 мг/л. Запах воды также зависит от химического состава примесей и от растворенных в ней газов. Различают запахи естественного происхождения (от живущих и отмирающих в воде организмов, воздействия почв и грунтов, срубов колодцев) и искусственного происхождения (от случайного попадания сточных вод, от реагентов, используемых для обработки воды). Интенсивность запаха оценивают по пятибальной системе, причем для питьевой воды при температуре 20-60°С она не должна превышать двух баллов (табл. 9.8).

Таблица 9.8. Оценка интенсивности запаха воды

Баллы	Интенсивность запаха	Характеристика запаха
	Никакого	Отсутствие ощутимого запаха
	Очень слабый	Обнаруживаемый опытным исследователем
	Слабый	Не привлекающий внимания, но такой, который можно заметить
	Заметный	Запах, легко обнаруживаемый и могущий вызвать неодобрение
	Отчетливый	Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду непригодной для питья
	Очень сильный	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

Запах воды, подвергнутой хлорированию, определяют через 30 мин после введения хлора. Государственный стандарт устанавливает также цвет и прозрачность питьевой воды. Цветность воды определяют колориметрически, сравнивая ее с эталонной шкалой (платино-кобальтовой или кобальто-дихроматной), имитирующей эту цветность. Окраска питьевой воды по этим шкалам не должна превышать 20 условных градусов.

Степень прозрачности (или, напротив, мутности) воды зависит от количества содержащихся в ней взвешенных частиц. Взвеси, содержащиеся в воде, не только портят ее вкус, но и служат благоприятной средой для развития болезнетворных бактерий. Поэтому стандарт строго ограничивает их содержание: в водопроводной воде концентрация взвешенных веществ не должна превышать 1,5 мг/л.

Строго регламентированы реакция среды, которая в питьевой воде должна быть близка к нейтральной (рН = 6,5-8,5), и температура питьевой воды в водопроводных сетях. Содержание в питьевой воде большого количества растворимых солей магния и кальция не только ухудшает ее вкус, но и обусловливает жесткость воды. В ней труднее развариваются многие продукты и их питательная ценность уменьшается, резко ухудшается моющая способность и возрастает расход мыла. Употребление жесткой воды способствует развитию ряда заболеваний. Допускается жесткость питьевой воды не выше 7 ммоль и лишь в отдельных случаях по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой допускается использование в водопроводных сетях воды с жесткостью до 10 моль.

Вопрос доброкачественности питьевой воды решают путем определения количества кишечной палочки в 1 л воды. Кишечная палочка – это микроб, постоянно обитающий в кишечнике человека и животных и, следовательно, безвредный. Однако ее присутствие в воде свидетельствует о наличии в ней выделений людей или животных и о возможности загрязнения воды болезнетворными бактериями. Согласно нормам, в 1 л питьевой воды может содержаться не более трех бактерий группы кишечной палочки (БГКП). Это число называется коли-индексом воды; обратная величина, т.е. количество миллилитров воды, в котором находится одна кишечная палочка, называется колититром. Питьевая вода, безупречная в бактериальном отношении, должна иметь коли-титр не менее 333.

Угроза поступления болезнетворных бактерий может исходить не только от питьевой воды, но и от воды, используемой для купания, занятий спортом и т.п. Пригодность водных объектов для этих целей регламентирует группа Государственных стандартов (табл. 9.9).

Для водных объектов, используемых в рыбохозяйственных целях, также установлены нормативы качества воды применительно к двум категориям: I – использование водных объектов для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода; II – использование водных объектов для других рыбохозяйственных целей (табл. 9.10).

Таблица 9.9. Пригодность воды для использования по содержанию в ней
бактерий группы кишечной палочки (БГКП)

Водный объект	Содержание БГКП в 1 л волы (коли-индекс)	Использование воды	Примечание
Подземные воды	Не более 3	Для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения (без водоподготовки)	ГОСТ 2874-82
Район водопользования моря	Не более 1000	Для купания людей	Правила санитарной охраны прибрежных вод морей № 1212–74
Поверхностные воды	Не более 1000	Для купания людей	ГОСТ 17.1.5.02-80
	Не более 10 000	Для лодочно-парусного спорта	ГОСТ 17.1.5.02–80
	Не более 10 000	Для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения (с водоподготовкой)	ГОСТ 17.1.3.01-77

ПДК вредных веществ для рыбохозяйственных водоемов и водотоков установлены для 521 ингредиента, объединенных в группы по следующим ЛПВ: токсикологическому, органолептическому, рыбохозяйственному и общесанитарному. Вода для поения животных, согласно нормативам, не должна уступать качеству питьевой воды, однако требования, предъявляемые к органолептическим свойствам, могут быть несколько снижены. Самые жесткие требования необходимо предъявлять к санитарному состоянию воды, используемой в животноводстве, поскольку заражение животных через воду и развитие эпизоотии причиняют огромный ущерб народному хозяйству.

Условия, при которых возможен сброс коммунально-бытовых и производственных сточных вод в водоемы и водотоки, определяют «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» № 1166, утвержденные в 1974 г. соответствующими министерствами и ведомствами; сброс сточных вод в прибрежных районах морей регламентируется «Правилами санитарной охраны прибрежных вод морей», утвержденными в 1974 г.

Согласно последнему нормативному документу, спуск сточных вод в прибрежных районах морей, отведенных для оздоровительных и рекреационных, целей, запрещается.

Таблица 9.10. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей

Показатели	Воды I категории	Воды II категории
Взвешенные вещества	По сравнению с природньми условиями содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться при сбросе сточных вод более чем на
	0,25 мг/л	0,75 мг/л
	Для водотоков, содержащих в межень более 30 мг/л взвешенных веществ, допускается увеличение до 5%
	Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для водотоков и более 0,2 мм/с для водохранилищ к спуску запрещаются
Плавающие примеси	На поверхности воды не должно быть пленок нефтепродуктов
Окраска, запахи и привкусы	Вода не должна приобретать посторонних запахов, привкусов и окраски и сообщать их рыбе
Температура	Не должна повышаться по сравнению с естественной температурой водоема или водотока более чем на 5°С; допускается общее повышение температуры не более чем до 20°С летом и до 5°С зимой для водных объектов, в которых обитают холоднокровные рыбы (лососевые и сиговые), и не более чем до 28°С летом и до 8°С зимой – для остальных водных объектов
	В местах нерестилищ налима запрещается повышение температуры воды зимой более чем до 2°С
рН	Не должен выходить за пределы 6,5-8,5
Растворенный кислород	В зимний (подледный) период не должен быть ниже
6 мг/л	4 мг/л
Биохимическое потребление кислорода	При 20°С не должно превышать 3 мг/л. Если в зимний период содержание растворенного кислорода в воде водных объектов I кат. рыбохозяйственного назначения снижается до 6 мг/л, а II – до 4 мг/л, то допускается сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК
Ядовитые вещества	Не должны содержаться в количествах оказывающих прямо или косвенно вредное воздействие на рыб и водные организмы, служащие кормовой базой для них

Таблица 9.11. ПДК минеральных примесей в воде, предназначенной
для поения скота

Видовые и возрастные группы животных	Сухой остаток, мг/л	Хлориды, мг/л	Сульфаты, мг/л	Общая жесткость, ммоль/л
Крупный рогатый скот:
взрослый
молодняк
Свиньи: взрослые
молодняк
Овцы: взрослые
молодняк
Лошади: взрослые
молодняк

Необходимо отметить, что используемые в настоящее время методы оценки качества воды с помощью системы ПДК загрязняющих веществ не дают полного представления о состоянии природных вод и не являются достаточной гарантией их охраны от загрязнения. Сами Правила рассчитаны на обеспечение чистоты реки или водоема лишь в створах пунктов питьевого, культурно-бытового или рыбохозяйственного водопользования. Такой подход уже привел к тому, что многие реки нашей страны загрязнены локально или непрерывно почти на всем протяжении.

В непроточных и слабопроточных водоемах процессы самоочищения протекают еще медленнее и нередко возникают аварийные ситуации. Все современные очистные сооружения построены с использованием деструктивных методов очистки, которые сводятся к разрушению загрязняющих воду веществ путем их окисления, восстановления, гидролиза, разложения и т. п., причем продукты распада частично удаляются из воды в виде газов или осадков, а частично остаются в ней в виде растворимых минеральных солей. В результате так называемые нетоксичные минеральные соли поступают в природные воды в количествах, соответствующих ПДК, но во много раз превышающих их естественные концентрации в водной среде. Поэтому сброс в реки и водоемы сточных вод, прошедших глубокую очистку от органических соединений азота, фосфора, серы и других элементов, тем не менее, повышает содержание в воде растворимых сульфатов, нитратов, фосфатов и других минеральных солей, вызывающих эвтрофикацию водоемов, их «цветение» за счет бурного развития синезеленых водорослей; последние, отмирая, поглощают массу кислорода и лишают воду способности к самоочищению.

Таким образом, существующие ПДК, разработанные санитарно-гигиенической службой, далеко не полностью отражают влияние чужеродных веществ на водные экосистемы. Необходима разработка экологических ПДК и оценка состояния природных вод не только по общесанитарным, органолептическим и химическим показателям, но и по биохимическим и микробиологическим характеристикам, отражающим уровень жизни гидробионтов.

ПДК загрязняющих веществ в почве. Вопрос установления ПДК загрязняющих веществ в почвах весьма сложен. С одной стороны, почвенный покров – среда, гораздо менее подвижная, чем поверхностные воды и атмосфера, и аккумуляция поступающих в почву химических соединений может происходить в течение долгого времени, постепенно приближаясь к предельно допустимым концентрациям. Поэтому основным фактором определения предельно допустимых выбросов (ПДВ) для какого-либо предприятия или группы предприятий должно быть предполагаемое время работы, в течение которого в почве прилегающих территорий накопится количество выбрасываемого загрязняющего вещества, достигающее ПДК. С другой стороны, активная микробиологическая жизнь почвы и протекающие в ней физико-химические процессы способствуют трансформации посторонних веществ, поступающих в почву, причем направление и глубина этого процесса определяются многими факторами. Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах определяется не только их химической природой и токсичностью, но и особенностями самих почв. В отличие от воздуха и воды почвы зонально-генетического ряда настолько разнятся друг от друга по химическому составу и свойствам, что для них не могут быть установлены унифицированные уровни ПДК. Эти уровни неизбежно должны варьировать в зависимости от конкретной обстановки: биоклиматических особенностей природной зоны, свойств почвы, возделываемых культур, системы удобрений, агротехники и т.п.

От других компонентов биосферы почва отличается еще и тем, что загрязняющие вещества поступают в нее не только с атмосферными выпадениями, поливными водами, в составе балластных веществ и различных отходов, но и вносятся преднамеренно, как удобрения и ядохимикаты. При этом в почвах сложно проследить тенденции изменения уровней загрязнения, так как для этого требуются длительные наблюдения. Исключение составляют лишь некоторые виды пестицидов, способные быстро разлагаться под воздействием внешних факторов. Установленные в настоящее время нормативы их содержания в почве приведены в табл. 9.12.

Таблица 9.12. ПДК пестицидов в почве, мг/кг воздушно-сухой почвы

Пестицид	ПДК	Пестицид	ПДК
Атразин	0,01	Малатион	2,0
Базудин	0,1	Металаксил	0,05
Бетанал	0,25	Пиримифосметил	0,5
2,4-Д (кислота)	0,1	Прометрин	0,5
2,4-Д (дихлорфенол)	0,05	Ронит	0,8
2,4-Д (аминная соль)	0,25	Севин	0,05
2,4-Д (бутиловый эфир)	0,15	Симазин	0,2
2,4-Д (кротиловый эфир)	0,15	Трихлорфон (хлорофос)	0,5
2,4-Д (октиловый эфир)	0,15	Фталофос	0,1
Карбофуран	0,01	Хлорпирифос	0,2

В настоящее время для ряда тяжелых металлов установлены ориентировочно допустимые количества (ОДК) их содержания в почвах, утвержденные приказами органов здравоохранения № 1968-79, 25546-82, 3210-85 и 4433-87, которые используются вместо ПДК (табл. 9.13). При превышении допустимых значений содержания тяжелых металлов в почвах эти элементы накапливаются в растениях в количествах, превышающих их ПДК в кормах и продуктах питания. В 1995 г. Госкомсанэпиднадзором России выпущены Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.020-94 «Ориентировочно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в почвах» с учетом некоторых физико-химических свойств почв, что

Таблица 9.13. ОДК (ПДК) тяжелых металлов в почве, мг/кг

Металл	ОДК (ПДК)	Форма элемента
Мышьяк	2,0	Валовое содержание
Ртуть	2,1	То же
Свинец	32,0	»
Свинец + ртуть	20,1 + 1,0	»
Хром (VI)	0,05	»
Марганец		»
Ванадий		»
Марганец + ванадий	1000 + 100	»
Сурьма	4,5	»
Медь	3,0	Подвижные соединения
Никель	4,0	То же
Цинк	23,0	»
Кобальт	5,0	»
Хром	6,0	»

значительно облегчает решение вопроса нормирования тяжелых металлов в почвах. Данные ОДК необходимы для установления научно обоснованных ПДК ТМ в различных почвах. Однако они разработаны только для шести элементов и представляют собой фиксированные значения, хотя более достоверны были бы интервалы колебаний этих величин. Для установления ПДК необходим тщательный учет связи и взаимообусловленности концентраций металлов в одновременно действующих системах: атмосфера – почва, атмосфера – растительность, атмосфера – природные воды, почва – растительность, почва – природные воды, а также в пищевых цепях живых организмов. Однако в этом случае возникает ряд трудностей, связанных с отсутствием единых приемов контроля загрязненных почв. Предельно допустимым уровнем состояния почв называют тот уровень, при котором начинают изменяться количество и качество создаваемого вновь живого вещества, т.е. биологическая продукция. Предельно допустимыми количествами тяжелых металлов в почве называют такую их концентрацию, которая при длительном воздействии на почву и произрастающие на ней растения не вызывает каких-либо патологических изменений или аномалий в ходе биологических процессов и не приводит к накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах и, следовательно, не может нарушить биологический оптимум. При определении ПДК ТМ в почве отмечают критическое поле значений, так как любой результат почвенных исследований имеет вероятностный характер. При нормировании используют два показателя. Первый характеризует внутреннее состояние изучаемых объектов либо состояние объектов, сопряженных с изучаемым. В этой связи почвенный уровень нормирования подразделяют на транслокационное (переход элемента в растение), миграционное воздушное (переход в воздух), миграционное водное (переход в воду) и общесанитарное, гигиеническое влияние на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз (табл. 9.14). Второй – определение ПДК в почве, которое является более целесообразным, так как для почв с их многообразием физико-химических свойств установить единое значение ПДК практически нельзя.

Таблица 9.14. ПДК химических элементов в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности

Элемент	ПДК, мг/кг почвы с учетом фона	Показатели вредности
транслокационный (накопление в растениях)	миграционный	общесанитарный
водный	воздушный
Водорастворимые формы
F				–
Подвижные формы
F	2,8	2,8	–	–	–
Cu	3,0	3,5		–	3,0
Ni	4,0	6,7		–	4,0
Zn	23,0	23,0		–
Co	5,0	25,0	Более 1000	–	5,0
Cr	6,0	–	–	–	6,0
Валовое содержание
Pb	30,0	35,0		–	30,0
Hg	2,1	2,1	33,3	2,5	5,0
Pb + Hg	20,0 + 1,0	20,0 + 1,0	30,0+2,0	–	30,0 + 2,0
Cu	~55	–	–	–	–
Ni	~85	–	–	–	–
Zn	~100	–	–	–	–
Sb	4,5	4,5	4,5	–
Mn				–
V				–
As	2,0	2,0	15,0	–	10,0

Среди факторов, мешающих поиску единой концентрации токсического элемента, которую можно было бы принять за ПДК, необходимо назвать следующие: буферность почв, формы существования элементов в почвах и неодинаковое содержание одних и тех же форм. При установлении ПДК необходимо использовать не валовое количество тяжелых металлов, а содержание их подвижных соединений, зависящее от типа почв. Наиболее обобщающие показатели, влияющие на ПДК в почвах, – их кислотно-основные свойства и содержание гумуса.

В табл. 9.15 приведены данные экологического нормирования для геохимической ассоциации почв со слабокислой и кислой реакцией (рН = 4,0-6,0 с преобладанием окислительной обстановки). Показатели шкалы – довольно гибкие величины, учитывающие среднее содержание элементов в почвах, их вариабельность в зависимости от концентрации.

Таблица 915. Шкала экологического нормирования ТМ для геохимической ассоциации почв со слабокислой и кислой реакцией, мг/кг

Градации	Свинец	Кадмий	Цинк	Медь	Никель	Ртуть
Уровень содержания:
очень низкий	<5	<0,05	<15	<5	<10	<0,05
низкий	5-10	0,05-0,10	15-30	5-15	10-20	0,05-0,10
средний	10-35	0,10-0.25	30-70	15-50	20-50	0,10-0,25
повышенный	35-70	0,25-0,50	70-100	50-80	50-70	0,25-0,50
высокий	70-100	0,50-1,00	100-150	80-100	70-100	0,50-1,00
очень высокий	100-150	1-2	150-200	100-150	100-150	1-2
Уровень загрязнения:
низкий (ПДК)	100-150	1-2	150-200	100-150	100-150	1-2
средний	150-500	2-5	200-500	150-250	150-300	2-5
высокий	500-1000	5-10	500-1000	250-500	300-600	5-10
очень высокий	>1000	>10	>1000	>500	>600	>10

Уровни загрязнения обоснованы в зависимости от отрицательных последствий воздействия тяжелых металлов, в первую очередь, на растения и почвенно-грунтовые воды. Предельно допустимые концентрации вредных химических соединений в продуктах питания (ПДК_пр.) разработаны для ряда химических элементов, способных в определенных количествах вызвать патологический эффект. «Временные гигиенические нормативы содержания химических элементов в основных пищевых продуктах» (1982) предусматривают дифференцирование ПДК_пр. по различным видам продуктов (табл. 9.16).

Таблица 9.16. ПДК химических элементов в пищевых продуктах, мг/кг

Элемент	Виды продуктов
рыбные	мясные	молочные	хлеб, зерно	овощи	фрукты	соки
Алюминий	30,0	10,0	1,0	20,0	30,0	20,0	10,0
Железо	30,0	50,0	3,0	50,0	50,0	50,0	15,0
Иод	2,0	1,0	0,3	1,0	1,0	1,0	1,0
Кадмий	0,1	0,05	0,01	0,022	0,03	0,03	0,002
Медь	10,0	5,0	0,5	5,0	10,0	10,0	5,0
Мышьяк	1,0	0,5	0,05	0,2	0,2	0,2	0,2
Никель	0,5	0,5	0,1	0,5	0,5	0,5	0.3
Олово	200,0	200,0	100,0	—	200,0	100,0	100,0
Ртуть	0,5	0,03	0,005	0,01	0,02	0,01	0,005
Свинец	1,0	0,5	0,05	0,2	0,5	0,4	0,4
Селен	1,0	1,0	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Сурьма	0,5	0,1	0,05	0,1	0,3	0,3	0,2
Фтор	10,0	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Хром	0,3	0,2	0,1	0,2	0,2	0,1	0,1
Цинк	40,0	40,0	5,0	25,0	10,0	10,0	10,0

Для ряда сельскохозяйственных культур установлены ПДК_пр. пестицидов и их метаболитов. Гигиенические нормативы учитывают физико-химические свойства пестицидов, время сохранения их остатков и метаболитов в пищевых продуктах, способы применения и особенности самих продуктов, т.е. рН клеточного сока, активность ферментных систем, проницаемость клеточных мембран. Поскольку экспериментальное определение ПДК_пр. весьма длительно, для установления временно допустимых концентраций пестицидов в продуктах питания (ВДК_пр.) используют расчетные методы. Расчетное регламентирование ВДК токсичных соединений лишь тогда дает достоверные результаты, когда уравнения основаны на токсикометрических и физиологических параметрах и нормативных величинах из смежных областей гигиены.

В последние годы ПДК многих химических соединений неоднократно пересматривались и в подавляющем большинстве случаев – в сторону их уменьшения. Видимо, эта тенденция будет сохранена и далее, т.к. дальнейшие исследования только подтверждают ухудшение общей токсикологической ситуации.

Дата добавления: 2014-01-05