Научные основы нормирования предельно допустимых концентраций вредных веществ

 

Гигиенические ПДК. ПДК вредного вещества в воде водоемов — это максимальная концентрация, которая не оказывает прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения и последующих поколений, выявляемого современными методами исследования, при ее воздействии на организм человека в течение всей жизни и не ухудшает гигиенические условия водопользования населения.

В конце 40-х годов С. Н. Черкинский (1949) сформулировал основные задачи гигиенического изучения возможного влияния поступающих в водоемы промышленных стоков и содержащихся в них вредных веществ.

Признаки вредности веществ — проявление неблагоприятного их действия на процессы естественного самоочищения воды водоемов (общесанитарный признак), органолептические свойства воды (органолептический признак) и здоровье населения (санитарно-токсикологический признак), характеризующиеся пороговыми и подпороговыми концентрациями.

Допустимая пороговая концентрация вещества по общесанитарному признаку вредности — максимальная концентрация, не приводящая к нарушению процессов естественного самоочищения водоемов.

Допустимая пороговая концентрация по органолептическому признаку вредности — максимальная концентрация в воде, при которой не обнаруживается неприемлемых для населения изменений органолептических свойств воды.

Допустимая подпороговая концентрация по санитарно-токсикологическому признаку вредности — максимальная концентрация, не оказывающая неблагоприятного влияния на состояние здоровья населения.

Лимитирующий признак вредности — один из признаков вредности (общесанитарный, органолептический или санитарно-токсикологический), определяющий преимущественное неблагоприятное воздействие этого вещества и характеризующийся наименьшей величиной пороговой или подпороговой концентрации.

Схема Черкинского состоит из четырех частей. В первой части рекомендуется на основании литературных источников, данных проектных и других организаций выяснить значение для санитарной практики исследуемых сточных вод и содержащихся в них специфических загрязнений. Большое значение имеют физическая и химическая характеристики ингредиентов (и их соединений): растворимость в воде, способность к диссоциации на ионы, изменения валентности и др. Вода может освобождаться от вредных веществ промышленных сточных вод в результате различных физических и химических процессов: испарения, химического или биохимического окисления, гидролиза, обменной реакции с веществами, растворенными в воде, и т. д. От природы испытуемых вредных веществ зависит, какие из этих процессов должны стать предметом изучения.

Схемой предусматривается выявление значения тех физических, химических и биологических факторов естественных водоемов, которые встречаются в природе и которые способны определить степень стабильности химических загрязнений (взвешенные и органические растворенные вещества; жесткость, температура и движение воды; бактериальная флора и т. д.).

Во второй части схемы рекомендуется выявление влияния вредных веществ промышленных сточных вод на санитарный режим водоемов, т. е. на процессы их естественного самоочищения от органического загрязнения преимущественно бытовых сточных вод. Под влиянием промышленных стоков нередко нарушаются процессы самоочищения водоемов от бытовых сточных вод вследствие тормозящего влияния бактерицидных свойств промышленных стоков или нарушения кислородного режима из-за чрезмерного загрязнения воды водоема интенсивно окисляющимися веществами. В результате наблюдаются образование поверхностных пленок, всплывание осадков, появление грибковых обрастании и другие признаки развития гнилостных процессов, которые нередко изменяют и внешний вид водоема. Такой водоем становится непригодным для купания, водного спорта и прочих культурно-бытовых целей.

В области исследований влияния промышленных стоков на водоемы скрещиваются интересы многих отраслей науки и практики, поэтому необходимо особенно четкое определение научных и практических подходов к исследованию.

Естественное самоочищение водоема от органических загрязнений - в основном биохимический процесс, неразрывно связанный с жизнедеятельностью разнообразной сапрофитной бактериальной флоры. Поэтому изучение влияния вредных веществ промышленных сточных вод на процессы естественного самоочищения водоема от органического загрязнения ведется главным образом в двух направлениях: учета изменения интенсивности биохимического потребления кислорода под влиянием различных концентраций вредных веществ и учета продуктов нитрификации при тех же условиях.

Влияние вредных веществ на бактерии как на основные агенты процесса самоочищения изучается путем наблюдения за динамикой развития общей бактериальной флоры. Конечная цель исследований — установление концентраций промышленных загрязнений в воде, при которых не нарушаются основные процессы самоочищения от органического загрязнения и сохраняется санитарный режим водоема.

С гигиенической точки зрения наиболее существен процесс, связанный с разрушением органического загрязнения, т. е. его минерализацией. В первой фазе распада органического вещества завершается окисление углерода и водорода, в процессе распада белков выделяется аммиак или образуются аммонийные соли. В большинстве случаев азот окисляется нитрифицирующими бактериями и усваивается фитопланктоном и высшей водной растительностью. Поэтому при постановке опытов и обобщении данных исследования наибольшее значение придается первой фазе минерализации органического вещества, ход которой хорошо контролируется показателем биохимического потребления кислорода (БПК). Поддержание “нормальной” жизни в водоеме, т. е. возможности развития в нем разнообразных низших и высших водных организмов, зависит и от других биологических закономерностей. С точки зрения водной микро- и гидробиологии нормальное санитарное состояние водоемов сохраняется при нормальном течении основных процессов самоочищения в них.

В третьей части схемы предлагается выяснение влияния промышленных сточных вод и содержащихся в них вредных веществ на органолептические свойства воды водоемов, т. е. на качество воды, отвечающее требованиям разнообразного санитарно-бытового использования водоема, а не только питьевого водоснабжения. Например, наличие в воде поверхностной пленки масел (нефти) может не оказывать влияния на качество воды, забираемой водопроводом со значительной глубины, но ограничивает использование водоема для культурно-бытовых и спортивных целей.

Гигиеническая оценка результатов исследования зависит от степени допустимого изменения органолептических свойств воды, концентрации веществ, придающих воде неприятный запах и привкус. На органолептические свойства воды влияют также температура, жесткость воды, хлорирование и другие факторы, ослабляющие или усиливающие их.

В четвертой части методической схемы рекомендуются исследования влияния вредных веществ промышленных сточных вод на здоровье населения через источники питьевого водоснабжения.

В схеме предусматривается составление биохимической и токсикологической характеристик исследуемых вредных веществ по литературным источникам. Обращается особое внимание на изучение последствий длительного воздействия малых концентраций вредных веществ на организм человека. Влияние на организм больших доз или концентраций вредных веществ (токсикологические исследования) изучается по потребности. Основное внимание уделяется санитарно-токсикологическим исследованиям, выявлению пороговых и подпороговых (недействующих) доз или концентраций в воде водоемов специфических веществ промышленных сточных вод.

Установление ПДК базируется на подпороговых концентрациях веществ, при которых не наблюдается сколько-нибудь заметного изменения функционального состояния организма, определяемого тонкими физиологическими, биохимическими и патогистологическими методами, принятыми в современных экспериментальных медико-биологических исследованиях.

Для суждения о характере и интенсивности действия вредного вещества в разных дозах (концентрациях) необходимо изучение минимальных изменений физиологических функций организма или отдельных его систем. При этом целесообразно пользоваться многими, в том числе интегральными методами исследования (методы учета показателей состояния высшей нервной деятельности, иммунологических реакций, ферментативных процессов и др.), которые нашли большое применение в санитарно-токсикологических работах.

При экспериментальном изучении действия химического вещества большое значение имеет исследование его отдаленных последствий (гонадотропного, эмбриотропного, мутагенного, канцерогенного и аллергениого эффектов). Такое изучение особенно важно при исследовании солей некоторых металлов переменной валентности, амино- и нитросоединений, гидроксиламинов, пероксиды, альдегидов. Аллергенное действие оказывают производные анилина, ароматических углеводородов, ангидридов, альдегидов. Канцерогенными свойствами обладают ароматические амины и нитрозосоединения, полициклические ароматические углеводороды, красители с гетероциклами, амино- и диазогруппами и т. д.

Комплекс функций организма, направленных на воспроизводство потомства и передачу наследственной информации, называют репродуктивной функцией. При интоксикации химическими веществами репродуктивная функция организма может нарушиться как в результате мутагенного действия этих веществ на половые и соматические клетки организма, так и в результате прямого (или опосредованного) воздействия химических веществ на эмбриональное развитие особей нового поколения.

Состояние репродуктивной функции или отдельных ее звеньев изучают в конце подострого опыта или хронического санитарно-токсикологического эксперимента. В отдельных случаях проводят специальные эксперименты при однократном и многократном введении вещества на уровне пороговых доз острого и хронического действия. Для изучения влияния вещества на репродуктивную функцию следует отбирать здоровых половозрелых животных: мышей, крыс, кошек. Чаще всего в исследованиях используются крысы.

При изучении новых промышленных загрязнений и отсутствии литературных данных необходимы острые и подострые токсикологические опыты до постановки хронических санитарно-токсикологических исследований. Они позволят получить представление о среднесмертельных дозах веществ, о видовой чувствительности, токсикодинамике изучаемого вещества. Только с учетом таких экспериментальных данных можно правильно и эффективно организовать основные санитарно-токсикологические исследования (выбрать нужных подопытных животных, дозы, близкие к недействующим, необходимые методы контроля состояния организма и др.), а также более обоснованно интерпретировать результаты исследований при определении уровня безвредности, т. е. подпороговую дозу (концентрацию) вещества по санитарно-токсикологическому признаку вредности.

Исследования по всем трем признакам вредности (общесанитарному, органолептическому и санитарно-токсикологическому) обязательны и лишь в совокупности могут служить основой для гигиенического нормирования.