Оценка загрязнений окружающей среды

Усиление антропогенного воздействия на биосферу требует контроля состояния окружающей среды и управления ее качеством. Современные принципв1 экологического нормирова­ния и оценки состояния окружающей среды (ОС) базируются на концепции санитарно-гигиенического нормирования с ис­пользованием стандартов допустимых концентраций. Основным стандартом является предельно допустимая концентрация (ПДК). ПДК — это наибольшая концентрация вещества в воздухе, воде, почве, растениях, продуктах питания, которая при длительном воздействии не оказывает негативного влия­ния на здоровье человека.

Для основных компонентов ОС устанавливаются предельные уровни содержания химических элементов и веществ, превышение которых недопустимо и считается загрязнением ввиду неблагоприятного влияния на живые организмы. ПДК определяются опытным путем на основе длительных экспери­ментов над различными биологическими объектами.

Для санитарной оценки воздушной среды в воздухе рабочей зоны существует ПДК . Например, для воздуха рабочей зоны контролируемый показатель по меди ПДК =1,0 мг/м³, по никелю 0,05, по ртути и свинцу 0,01 мг/м³.

Предельно допустимый выброс (ПДВ, кг/сут) загрязняющих веществ в атмосферу все еще обеспечивает соблюдение гигиенических нормативов в воздухе населенных пунктов при наиболее неблагоприятных для рассеивания условиях.

Предельно допустимая концентрация химического вещества в водоеме ПДК_в не должна оказывать влияния на организм человека в течение всей его жизни и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования. Например, в воде источников водоснабжения ПДК_в по свинцу 0,03 мг/л, по ртути 0,0005 мг/л. Для каждого предприятия устанавливается норматив предельно допустимых сбросов (ПДС, кг/сут) загрязненных вод в открытые водоемы и в канализацию.

Процессы расчетов ПДВ, ПДС и ПДК связаны между собой. Сначала для источника устанавливается первичное значение объема выбросов, которое суммируется с фоновым загрязнением с учетом рассеивания. Затем в контрольных точках из­меряют концентрацию рассчитываемого вещества. Если кон­центрация в контрольных точках не выше ПДК, то начальное значение ПДВ или ПДС утверждают как стандартное. Если ПДК превышена, то начальное значение ПДВ или ПДС уменьшается до тех пор, пока не будет обеспечена нормативная ПДК. Все выбросы, выходящие за рамки ПДВ или ПДС, считаются сверхнормативными.

Нормирование загрязняющих веществ в почве производит­ся как по валовому содержанию, так и по содержанию подвижных форм химических элементов. Опасность загрязнения почвы тем выше, чем больше содержание загрязняющих веществ превышает ПДК, чем выше класс опасности токсикантов, а также чем ниже буферные свойства почвы. Например, для кис­лой почвы содержание свинца в почве 10…35 мг/кг считается средним, а 70…100 мг/кг считается высоким. При более высоких концентрациях свинца почва считается загрязненной, причем загрязнение считается высоким при содержании свинца 500…1000 мг/кг. Высокое загрязнение почвы ртутью насту­пает при концентрациях 5…10 мг/кг.

Используемые стандарты качества среды имеют ряд недостатков. Во-первых, они установлены не для всех выбрасываемых в ОС веществ: около 80% используемых человеком веществ не оценены с точки зрения их влияния на живые организмы. Во-вторых, в них не учитывается синергетический эффект, когда несколько веществ, взаимодействуя между собой, дают резуль­тат, отличный от суммы сложения их независимых эффектов.

4.2.2. Классы опасности вредных веществ

На системе предельных концентраций построены все интегральные оценки состояния компонентов ОС и расчеты основ­ных показателей антропогенных нагрузок (ПДС и ПДВ). На ПДК основана вся современная система платежей за загрязнение природной среды.

При разработке ПДК используются единые принципы:

• в основу разработки закладывается только биологический принцип — воздействие на человека;

• используются экспериментальные и натурные исследования по системе «доза-время-эффект» с нахождением количественных порогов вредного воздействия;

• из всего комплекса эффектов выделяется лимитирующий эффект.

По характеру действия на организм человека вредные химические вещества могут вызвать следующие эффекты: токсические, раздражающие, аллергические, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию.

Проникновение химических веществ в организм человека осуществляется:

• через органы дыхания — ингаляционный путь; динамика поступления определяется агрегатным состоянием вредного вещества, которое может содержаться в пыли, тумане, дыме, газе; это наиболее быстрый путь проникновения, что обусловлено огромной площадью (до 120 м²) поверхности легочных альвеол;

• через желудочно-кишечный тракт с пищей и водой;

• через кожные покровы и слизистые оболочки.

Вредное воздействие веществ на живые организмы и эко­системы изучает экологическая токсикология. При назначении ПДК используют принцип пороговости действия и принцип приемлемости риска. Определение пороговости действия — это определение минимальной концентрации вредного вещества, вызывающей интоксикацию организма. На этом построена система оценки результатов биологических исследований.

Принцип приемлемого риска используется для оценки мутагенного и канцерогенного действия с отдаленными последствиями, когда невозможно установить количественную связь между силой действия того или иного фактора и вызываемым эффектом. В этом случае определение основано на вероятностном подходе. Этот же принцип используется для оценки угрозы в аварийных ситуациях.

Одно и то же вещество может быть ядом, лекарством и не­обходимым средством для жизни. Еще в XV в. естествоиспытатель Парацельс писал: «Все есть яд и ничего не лишено ядовитости. Все зависит от концентрации вещества и условий его взаимодействия с живыми организмами.

Вредные вещества в зависимости от степени их негативного влияния относятся к тому или иному классу опасности. Одно и то же вещество может иметь разные классы в зависимости от вмещающей среды (почва, вода, воздух, продукты питания). В соответствии с ГОСТ 12.1.007—76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» по степени воздействия на организм выделяют четыре класса опасности вредных веществ (табл .4.1): •

• 1 класс — вещества чрезвычайно опасные;

• 2 класс — вещества высоко опасные;

• 3 класс — вещества умеренно опасные;

• 4 класс — вещества малоопасные.

Таблица 4.1. Нормы для различных классов опасности вредных веществ

Показатели	1 класс	2 класс	3 класс	4 класс
ПДК вредных веществ в воз-духе рабочей зоны, мг/м3	<0,1	0,1—1,0	1,1—10,0	>10
Смертельная концентрация в воздухе, мг/м3	<500	500—5000	5001—50 000	>50 000
Смертельная доза при введе-нии в желудок, мг/кг	<15	15—150	151—5000	>5000

Ежегодно в мире синтезируется до 25 тысяч новых соединений. Многообразие химических веществ предопределяет возможность их комбинированного действия на организм человека или животного. Химические вещества, внедряемые в хозяйственную деятельность, подлежат обязательной токсикологической оценке и гигиеническому регламентированию. Объем необходимых для этого сведений зависит от степени токсичности вещества, числа контактирующих с ним людей, актуальности для экономики страны и др. Основным методом разработки ПДК является эксперимент на животных.

Изменения, происходящие в ОС под влиянием человека, воздействуют на живые организмы и приводят к различным отклонениям в их развитии. Сбросы и выбросы загрязняющих веществ, изменение светового, водного и температурного режимов территорий, пгумовое и радиационное загрязнения накла­дываются друг на друга, и их суммарное воздействие можно оценить только по реакциям животных. Биоиндикаторы дают точную характеристику качества среды обитания и ее пригод­ности или непригодности для живого. Тест-объектами (организ­мами) могут быть бактерии, водоросли, моллюски, рыбы, от­дельные органы и клетки. Биотест ставится на определение об­щей токсичности, на мутагенность и канцерогенность.

Таблица 4.2. Максимальные разовые значения ПДК некоторых веществ в воздухе рабочей зоны и населенных пунктов (мг/м³)

Вещество	Класс опасности	ПДКрз	ПДКнп
Аммиак			0,2
Барий		0,5	0,015
Бензапирен		0,00015	0,000001
Бензин			—
Нефть			—
Ртуть		0,01	—
Свинец		0,01	0,001
Хлор		1,0	0,1

Для контроля токсичности сточных вод часто используют тест-объект—рачок Daphnia manga. Широкую апробацию получили тесты на реакцию ухода рыбы из опасной зоны. Однако реакция простейших организмов на изменения в водной среде несопоставима с реакцией многоклеточных. Так смертельные концентрации некоторых поллютантов для названного рачка на несколько порядков ниже пороговых концентраций для рыб.