Промышленной токсикологии

• Название: Промышленной токсикологии
• Дата: 26.02.2023
• Размер: 2.49 Mb.
• Имя файла: Nabivach_V_M_Osnovy_ekologicheskogo_normirovania_i_promyshlennoy.doc
• Тип: Учебное пособие; #955396
• страница: 5 из 27

Контрольные вопросы

1. Какие требования положены в основу установления нормативных показателей загрязняющих веществ?

2. 
   Что такое ПДК?
   
3. 
   Чем отличаются прямое и косвенное вредные воздействия на человека и окружающую среду?
   
4. 
   Для каких экосистем в нашей стране установлены величины ПДК?
   
5. 
   Какие показатели используются при установлении ПДК?
   
6. 
   Укажите основные принципы санитарно-гигиенической регламентации химических веществ.
   
7. 
   Что такое „порог воздействия” и „пороговая концентрация”?
   
8. 
   Что такое „коэффициент безопасности” и для чего он необходим?
   
9. 
   С каким запасом по отношению к пороговым величинам устанавливаются ПДК?
   
10. 
    Как оценивается степень загрязнения окружающей среды?
    
11. 
    Сформулируйте основные недостатки концепции ПДК.
    
12. 
    В чем состоит отличие экологических критериев от ПДК?
    
13. 
    Дайте характеристику покомпонентных и комплексных экологических критериев.
    
14. 
    Расшифруйте следующие показатели: МДУ, ПДУ, ДОК, ОБУВ.
    

15. Какие вещества подлежат обязательному контролю в процессе

мониторинга?

16. Какова роль и значение экологического нормирования?

17. Что такое качество окружающей среды?

18. Какой смысл заложен в понятие «нормирование качества ОПС»?

19. Объясните смысл и назначение показателей, входящих в уравнение

суммарного индикатора.

20. Что является главным критерием оценки благоприятности окружающей

среды?

4. НОРМИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

В ВОЗДУХЕ
В результате антропогенной деятельности происходит загрязнение атмосферы, которое приводит к изменению химического состава атмосферного воздуха. Под загрязнением атмосферы понимают жидкие и твердые частицы и газообразные вещества, которые поступают в атмосферу вследствие бытовой и промышленной деятельности людей, а также физиологической жизни людей и животных.

Таким образом, загрязнением атмосферы называется изменение состава атмосферы в результате появления в ней примесей. Примесью считается рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе. Следовательно, к примесям относятся не только токсичные, но и нетоксичные вещества, например, уменьшающие прозрачность воздуха.

Загрязнение атмосферы происходит также и естественным путем. К числу примесей, которые выделяются естественными источниками, принадлежат: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, вследствие эрозии грунта, частички морской соли и т.п.): туман, дым, газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; разнообразные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и несущественно изменяется с течением времени.

Под влиянием атмосферных осадков, солнечной радиации, переноса воздушных масс, взаимодействия с гидросферой и литосферой и деятельности микроорганизмов, атмосферный воздух освобождается от посторонних примесей. Этот процесс называют самоочищением атмосферы. Тем не менее, в результате антропогенной деятельности выделяется такое количество загрязнений, что атмосфера уже не способна самоочищаться и происходит значительное накопление загрязняющих веществ в воздухе.

За последние десятилетия масштабы техногенных выбросов в атмосферу существенным образом возросли и по размерам приближаются к их естественным поступлениям, а по некоторым ингредиентам превышают их. В атмосферу выбрасывается все больше ксенобиотиков (веществ, несовместимых с живыми организмами) от которых она не успевает очищаться.

Степень загрязненности атмосферного воздуха оценивают по кратности превышения фактической концентрации загрязнителя по сравнению с нормой ПДК с учетом класса опасности, суммации биологического действия загрязнений воздуха и частоты превышения ПДК.

Следует подчеркнуть, что с позиций экологии ПДК вредных веществ имеют сигнал верхнего предела устойчивости организма, при превышении которого то или иное вещество (т.е. фактор) становится лимитирующим.

Все загрязняющие вредные вещества в токсикологии принято оценивать по их воздействию на организм. Наиболее характерными являются рефлекторные (органолептические) и токсические (резорбтивные) воздействия.

Рефлекторные реакции могут проявляться в форме ощущения запаха, световой чувствительности, изменения биоэлектрической активности головного мозга. Резорбтивное действие может быть общетоксическим, канцерогенным, мутагенным и т.п.
Запах – наиболее воспринимаемая форма загрязнения окружающей среды, обнаруживаемая нами при помощи обоняния. Около 50% всех жалоб на загрязнение воздуха связано с ощущением неприятных или тяжелых запахов.

Поэтому понятие «неприятный запах» приобретает определенный санитарно-гигиенический смысл. Неприятным запахом обладают многие вещества. Из 8 млн химических соединений, известных ныне, примерно

1/5 обладает неприятным запахом, а количество веществ, распознаваемых по запаху, близко к 100 тысячам. Неприятные запахи промышленных выбросов, как правило, обусловлены одновременным действием большого количества веществ. При этом определить непосредственно степень влияния каждого индивидуального компонента практически невозможно.

Одним из критериев нормирования запаха является порог ощущения запаха (ПОЗ), т.е. такая концентрация одоранта в воздухе, при которой запах не воспринимается органами обоняния человека. Значения ПОЗ для большинства неприятнопахнущих веществ значительно ниже допустимых концентрация этих веществ.

Для характеристики загрязнения воздуха неприятными запахами введено понятие единицы запаха (ЕЗ). За единицу запаха принято считать такое количество индивидуального пахучего вещества или смеси веществ, которое, будучи полностью растворенным в 0,0283м³ (в куб. футе) чистого воздуха, ощущается половиной тестируемых лиц из группы, включающей не менее 8 человек. Интенсивность запаха пробы загрязненного воздуха определяется числом объемов воздуха, необходимого для разбавления пробы до концентрации ПОЗ. Суммарный выброс неприятнопахнущих веществ, выраженный в единицах запаха, определяют произведением интенсивности запаха на объем выбрасываемого потока.

Интенсивность ощущаемого запаха пропорциональна логарифму отношения объема пахнущего вещества к объему воздуха, в котором этот одорант содержится. Из этого следует, что с увеличением концентрации в 10 раз интенсивность запаха увеличивается в 2 раза. Таким образом, соотношение между силой ощущения и концентрацией носителей запаха является достаточно сложным.

Эти обстоятельства вызвали необходимость устанавливать для загрязняющих воздух веществ два вида ПДК: максимальную разовую и среднесуточную. Размерность ПДК для воздуха – мг/м³.

Первая вводится с целью предупреждения негативных рефлекторных реакций при кратковременном воздействии и обозначается ПДК_м.р., а вторая – для предупреждения токсического действия – ПДК_с.с..

Максимальная разовая концентрация устанавливается из условия отсутствия рефлекторных реакций в организме при действии в течении 20 мин, и поэтому при контроле загрязненности воздуха такими веществами пробы берутся однократно в течение 20…30 мин. Таким образом, для тех веществ, которые оказывают немедленное, но временное раздражающее действие, устанавливают ПДК_м.р..

Для веществ, оказывающих резорбтивное действие ( см. выше) при накоплении в организме, устанавливают ПДК_с.с..

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. При этом учитывается среднесуточная концентрация за год, а не в отдельные сутки.

Например, ПДК_с.с. для свинца устанавливается из расчета предотвращения накопления в организме такого количества вещества за 70 лет жизни человека, при котором начнет проявляться его отрицательное действие в виде сужения сосудов, разрушения нервной системы и др. явлений. При этом, если концентрация свинца в атмосфере воздуха в отдельные сутки значительно превышает ПДК_с.с., равную 0,0003 мг/м³, то это не является нарушением санитарных норм при условии, что в среднем за год она выдерживается в пределах нормативной величины.

С ПДК_с.с. сравнивают концентрации веществ, определяемые несколько раз в течение суток (обычно - 4 раза) При этом учитывают следующие обстоятельства.

Во-первых, из-за неустойчивости направлений ветра примеси могут присутствовать или отсутствовать в населенном пункте: ветер может быть направлен от источника выброса к населенному пункту или в сторону от него, Поэтому концентрации могут быть выше или ниже ПДК_с.с. в течение того или иного отрезка времени.

Во-вторых, вредные вещества могут обладать как рефлекторным, так и резорбтивным действием на организм. Например, то или иное вещество может оказать рефлекторное воздействие при значительно более низкой концентрации, чем резорбтивное. Таковы летучие вещества, обладающие резким запахом или раздражающим действием, например, аммиак, метилмеркаптан, сероводород. Другие вещества, не обладая раздражающим действием (не имея запаха, цвета), ядовиты при низких концентрациях, т.е. отравление, начинается раньше, чем человек способен ощутить присутствие этих веществ. Таким соединением является, в частности, угарный газ, для которого ПДК_с.с.=1,0 мг/м³.
Поэтому существует следующее правило: если рефлекторное действие токсиканта начинается при более низкой концентрации, чем резорбтивное, то ПДК_м.р.=ПДК_с.с.. Таким образом, для тех веществ, которые обладают немедленным раздражающим действием, а также свойствами накопления в организме, вызывающими патологические изменения, устанавливают ПДК_м.р. и ПДК_с.с., и при этом они равны между собой.

Если порог разового воздействия вещества на организм больше порога среднесуточного воздействия, то для вещества устанавливаются различные величины ПДК_м.р. и ПДК_с.с.. Т.е. если при более низкой концентрации начинается токсичное (отравляющее) действие, то ПДК_м.р. превышает ПДК_с.с. в 2-10 раз. Например, озон: ПДК_м.р.=0,16 мг/м³, ПДК_с.с.=0,03; SO₂: ПДК_м.р.=0,5 мг/м³, ПДК_с.с.=0,05; NO: ПДК_м.р.=0,4 мг/м³, ПДК_с.с.=0,06; хлорофос: ПДК_м.р.=0,04 мг/м³, ПДК_с.с.=0,02.

Для веществ, порог токсического воздействия которых на организм пока не известен, а также для особо опасных веществ устанавливают только ПДК_м.р. Для условий производственных помещений для всех нормируемых веществ устанавливаются только ПДК_м.р. Например, H₂SO₄ – ПДК_м.р=0,015; H₂S – ПДК_м.р=0,008 мг/м³.

Наряду с национальными ПДК существуют международные нормативы, рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения. Они близки к усредненным межнациональным нормативам.

Ряд вредных веществ, поступая в атмосферный воздух, превращается в другие вещества, часто более токсичные. При сравнении ожидаемых расчетных приземных концентраций с ПДК, проводимом с целью проверки достаточности предусмотренных мероприятий для защиты атмосферы, следует делать соответствующий пересчет. Например, оксиды азота в дымовых газах, поступающих в атмосферу с продуктами сгорания топлива, приблизительно на 97% состоят из оксида азота, для которого величина ПДК_м.р=0,4 мг/м³. В атмосферном воздухе около 80% NO самопроизвольно окисляется до NO₂, имеющего ПДК_м.р=0,085 мг/м³. Поэтому при сравнении с ПДК расчетную величину выбросов оксидов азота следует привести к NO и отдельно – к NO₂ с учетом поправки на увеличение молекулярной массы, происходящее вследствие окисления NO в NO₂.

Следует отметить, что находящийся в атмосфере диоксид азота под действием солнечного излучения может вступать в другие реакции:



где М – вещество, принимающее избыток энергии.

Аналогичным образом может происходить превращение SO₂ в SO₃



с последующим образованием паров серной кислоты.

Образующиеся при этом озон и кислоты характеризуются более высокой токсичностью и агрессивностью по сравнению с исходными соединениями. Это обстоятельство требует обязательного учета при определении приземных концентраций соответствующих веществ при их рассеивании в атмосфере.

Еще один пример трансформации химических соединений в атмосфере связан с фотохимическими реакциями фторхлоруглеродов. Так, в результате разложения фреонов под действием УФ-лучей образуется хлор, являющийся одним из разрушителей озонового слоя. При этом токсичность образующегося хлора (ПДК_м.р.= 0,1мг/м³) в 1000 раз превышает токсичность исходных фреонов (ПДК_м.р.=100 мг/м³).
4.1. Раздельное нормирование загрязняющих веществ в

воздухе
Процесс гигиенического нормирования сталкивается с существенными затруднениями организационного, технического, физиологического характера.

Мы знаем, что экологическая ниша человека (как совокупность его требований к режимам различных факторов) неизменна, где бы он ни находился. Это означает, что условие СПДК должно соблюдаться в любых местах пребывания человека: на работе, дома, на отдыхе. Очевидно, что содержание примесей в воздухе рабочего помещения неизбежно больше, чем на площадке предприятия, и тем более – за ее пределами, т.е. в населенных пунктах, куда примеси доходят в той или иной мере рассеянными. В этих условиях нереально иметь одинаковые ПДК для того или иного загрязняющего вещества (см. схему выбросов и их рассеивания).




Поэтому разработаны так называемые принципы раздельного нормирования загрязняющих веществ. Это значит, что для каждого вредного вещества устанавливаются несколько максимальных разовых ПДК в воздушной среде: как минимум две. В частности, одно значение ПДК устанавливается в воздухе рабочей зоны (ПДК_р.з.), под которой понимают пространство в 2 м от пола, где находятся места постоянного или временного пребывания работающих, другое – в атмосфере воздуха населенного пункта (ПДК_а.в.).

ПДК_р.з. – это концентрация, которая при ежедневной, кроме выходных дней, работе в течение 8 ч. или при другой продолжительности рабочего дня, но не более 41 ч. в неделю в течение всего рабочего стажа, не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Как видим, при нормировании загрязняющих веществ учитывается экспозиция, т.е. время пребывания людей в зоне загрязнения, что связано с возможностью хронических и острых отравлений. На территории предприятия содержание примесей в воздухе принимается равным 0,3 от ПДК_р.з.. Снижение нормы содержания примесей на территории предприятия в три раза по сравнению с ПДК_р.з. вызывается тем, что воздух

территории предприятия используется для вентиляции производственных

помещений, где концентрация примесей периодически может быть весьма высокой, т.е. превышать ПДК_р.з.. Поэтому приточный воздух, используемый для проветривания рабочих помещений, должен быть менее загрязненным.

Для помещений ЭВМ и компьютеров в ряде случаев ПДК_р.з. устанавливается не из гигиенических, а из технических соображений и бывает на порядок более жесткой, чем ПДК для таких же веществ в других цехах. В этих случаях соблюдение требования о том, что в местах воздухозабора и на заводской площадке загрязнение воздуха не должно превышать 30% ПДК_р.з, также может не учитываться, т.к. соблюдение технических требований по чистоте воздуха в помещении, где расположена ЭВМ, может быть достигнуто более экономным способом – очисткой небольшого количества воздуха, которое обычно требуется для таких помещений.

ПДК_а.в. – это максимальная концентрация примеси, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отделенные последствия, и на окружающую среду в целом.

Как видим, разница в определениях существенная: ПДК_р.з. безвредна только для ограниченного пребывания человека в загрязненной зоне (8 часов и только в течение рабочего стажа), в то время как ПДК_а.в. – не должна лимитировать состояние организма в течение всей жизни человека при неограниченном по времени вдыхании загрязненного вещества.

Таким образом, необходимость раздельного нормирования загрязненных веществ определяется известным законом толерантности: на предприятии в течение рабочего дня загрязненным воздухом дышат практически здоровые, прошедшие необходимое медицинское освидетельствование работники, а в населенных пунктах – круглосуточно находятся не только взрослые, но и дети, пожилые люди, беременные и кормящие женщины, люди, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой, дыхательной системы. Например, в жилом районе не допускается ощущение посторонних запахов во избежание дискомфорта, а в рабочей зоне требуется не нанести ущерб здоровью за время пребывания трудящихся на работе. Поэтому всегда ПДК_р.з.>ПДК_а.в.. Так, среднесуточная ПДК для H₂S установлена равной 0,008 мг/м³ с двукратным запасом исходя из того, что наиболее чувствительные люди ощущают запах H₂S уже при 0,016 мг/м³, а для рабочей зоны ПДК равна 10 мг/м³. При такой концентрации запах ощущается, но вреда организму (в течение рабочего дня) не наносит. Для SО₂ ПДК_р.з.=10 мг/м³, а ПДК_а.в.=0,5 мг/м³.

Величины ПДК для наиболее распространенных загрязнителей атмосферного воздуха приведены в приложении 1.

Учитывая большую разницу между ПДК для жилых районов и ПДК_р.з., при наличии на заводе мероприятий, необходимых для соблюдения ПДК в жилой зоне, в большинстве случаев автоматически обеспечивается соблюдение приземных концентраций на заводской территории менее 30% от ПДК_р.з..

В случае тех веществ, для которых ПДК_р.з. довольно жесткие (например, по Cr⁺⁶ 0,0015 мг/м³ м.р. и с.с.), может возникнуть ситуация, когда ПДК в жилой зоне соблюдается, а приземные концентрации на заводской территории (при том же количестве выбросов от источника, при котором проводилась проверка для жилой зоны) в 30% от ПДК_р.з. не укладываются. Аналогичное явление наблюдается, если выбросы поступают через низкие трубы, находящиеся в зоне аэродинамической тени при расположении источника на значительном расстоянии от жилого района. В перечисленных случаях целесообразна дополнительная проверка соблюдения требуемой чистоты воздуха на заводской площадке.

Очень важным является процесс установления ПДК. В 1964г. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) рекомендовано различать четыре уровня опасности загрязнения воздуха: отсутствие влияния, раздражение, хронические заболевания и острые заболевания. К первому уровню относятся случаи, когда еще не обнаруживается никакого прямого или косвенного воздействия загрязнения на человека.

В Украине при установлении ПДК принимается первый, самый низкий из указанных ВОЗ уровней. Для его определения используются высокочувствительные тесты, такие, как изменение биопотенциалов головного мозга, позволяющие обнаружить минимальные воздействия токсических веществ на организм человека при кратковременном их вдыхании. Кроме того, для определения хронического (длительного) воздействия токсических веществ проводятся эксперименты на животных в специальных камерах с применением физиологических, биохимических, иммунобиологических и др. тестов, а также используются материалы эпидемиологических исследований заболеваний населения. К полученным лабораторным данным о пороге воздействия в ряде случаев вводятся дополнительно коэффициенты запаса, значительно снижающие эти пороги (иногда в 100 раз).

ПДК устанавливается на основании экспериментов на подопытных животных, что требует достаточно длительного времени. На первом этапе установления ПДК определяются основные токсикометрические характеристики исследуемых веществ, но фактически установленные в результате экспериментов нормативы считаются временно допустимыми концентрациями (ВДК). На втором этапе эти исследования продолжаются и носят проверочный характер, а на третьем этапе осуществляются клинико-статистические исследования работающих в течение 3-х лет для проверки правильности полученных в экспериментах на животных значений. Только после второго этапа полученные нормативы могут быть утверждены в качестве ПДК.

Действия некоторых веществ настолько характерно, что позволяет даже без приборов судить о наступлении опасных признаков. Например, сернокислотное загрязнение атмосферы ощущается в виде кислого привкуса во рту, а при более высоких концентрациях вызывает слезотечение, сильный кашель, удушье. Индикатором избытка SO₂ в воздухе могут быть и хвойные деревья (особенно – голубые ели). Они погибают первыми.

Очень сильно раздражает слизистые оболочки диоксид азота: при его контакте с влагой в организме образуются азотистая и азотная кислоты. Кислоты разъедают стенки альвеол легких, и сыворотка крови начинает поступать в полость легких. Если своевременно не перекрыть доступ жидкости в альвеолы, то отек легких может привести к смерти. Диоксид азота сильно повреждает растения и способствует развитию хлороза. Вредное действие диоксида азота усиливается в присутствии диоксида серы.

Оксид азота не раздражает дыхательные пути, и поэтому человек может его не почувствовать. При вдыхании NO образует с гемоглобином крови метгемоглобин, который препятствует процессу переноса кислорода в организме.

Действие озона на организм подобно действию NO₂, и также вызывает отек легких. Озон значительно токсичнее оксидов азота при действии на растительность, вызывая появление серебристой пятнистости листьев. Угнетение роста растений, вызванное озоном, усиливается в присутствии небольших концентраций диоксида серы.

Особо опасное действие на живые организмы оказывает 3,4-бензпирен – полициклический ароматический углеводород, который поступает в атмосферу при горении и сухой перегонке топлива. БП – один из наиболее сильных канцерогенов, вызывающих раковые заболевания, особенно органов дыхания. Появление БП вероятно во всех случаях, когда органическое топливо сгорает не полностью: от работы двигателей (при взлете современного самолета в атмосферу поступает 2…10 мг БП; плохо отрегулированный двигатель внутреннего сгорания может дать и больше) до тления сигарет, металлургических, литейных, нефтеперерабатывающих и коксохимических производств.

ПДК устанавливаются для среднестатического человека (правда, с некоторым запасом). Но ослабленные болезнью и другими факторами люди могут почувствовать себя дискомфортно при более низких концентрациях вредных веществ, чем ПДК. Доказано, что степень воздействия вредных веществ на организм человека во многом связана с количеством выкуриваемых сигарет в день, а значит, и с поступлением в организм СО, никотина, формальдегида, ПАУ, диоксинов и нитрозоаминов. Обычный фильтр сигареты задерживает лишь 5…10% канцерогенных ПАУ и тератогенов (веществ, поражающих генный аппарат человека). Именно курение способствует аккумулированию в крови соединений свинца из выбросов карбюраторных двигателей, работающих на этилированном бензине. Проведенные обследования показали, что у курильщиков, выкуривающих 12…16 сигарет в день, рак легких встречается в 15…20 раз чаще, чем у некурящих, живущих в тех же условиях. Рак легких у курящих женщин превалирует над заболеванием раком молочной железы Средняя продолжительность жизни курящих уменьшается при этом на 5…7 лет. Цитологические исследования показали, что курение (даже не интенсивное) может вызвать стерильность мужчин и женщин (отсутствие способности к оплодотворению). Кроме того, рождение детей с весом ниже обычного (в среднем на 200г) у курящих женщин наблюдается в два раза чаще, чем у некурящих, а мертворождаемость на 64% выше. Дети курящих матерей болеют в 3,5 раза чаще и отстают в физическом и умственном развитии.