КГ Акулов

Глава 7

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

ВВОДЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Воснову современного водно-санитарного законода­

тельства, направленного на гигиеническую регламентацию загрязнения водных объектов, положено представление о П ДК . Обязанности М инистерства здравоохранения СССР

по разработке П ДК в воде определяю тся «Основами законодательства Сою за ССР и союзных республик о здравоохранении» (1969), а необходимость решения вопро­ сов охраны водных объектов от загрязнения на основе гигиенических нормативов — «Основами водного законода­ тельства Союза ССР и сою зных республик» (1970).

Предельно допустимой концентрацией химического ве­ щества в воде водных объектов назы вается максимальная концентрация, которая при воздействии на человека в течение всей его жизни прямо или опосредованно (через изменение органолептических свойств воды) не вы зы вает отклонений в состоянии организма, выходящ их за преде­ лы приспособительных физиологических реакций, обнару­ живаемых современными методами исследования сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последу­ ющих поколений, а такж е не ухудшает гигиенические условия водопользования населения.

Теоретической базой этого определения является прин­ цип пороговости эф ф екта, который предусматривает су­ ществование концентраций (или доз) химического агента, не проявляющих своего действия по тому или иному признаку. С практических позиций, допущение о сущ е­ ствовании порога токсического действия позволяет дать конкретные рекомендации для технологии и санитарной техники. Важным теоретическим моментом является воп­ рос, какую степень биологической реакции организма принимать за пороговую . При П ДК, не ухудшающей здоровья, сами собой отпадаю т нозологический и даж е синдромологический уровни, свидетельствующие о явной патологической реакции организма, требующей лечебного воздействия. В последнее время утвердилось мнение, что за пороговый уровень воздействия долж ны быть приняты физиологические реакции, носящие приспособительный, адаптивный характер и свойственные здоровому организ­ му; при этом их следует отличать от компенсаторных физиологических реакций, целью которых является заме­ щение нарушенной функции, а не адаптация здорового организма. Несмотря на ясность этого вопроса в теорети­ ческом плане, в практике гигиенического нормирования при оценке полученных экспериментальных данных он остается одним из самых сложных.

В предложенном определении П Д К находят отражение те направления неблагоприятного влияния загрязнения водного объекта на население, о которых говорилось в предыдущ ей главе. Перечисленными тремя направлениями исчерпывается возможное неблагоприятное влияние хими­ ческих загрязнений на условия хозяйственно-бытового водопользования, и они долж ны быть положены в основу изучения вещ ества, поступающего в водный объект, при нормировании его содержания в воде. Однако с диалекти­ ческих позиций нельзя рассматривать вещество в неизмен­ ном состоянии. Необходимо выяснить, с какой скоростьюоно изменяется в условиях водного объекта; важно знать возмож ны е пути этого изменения и его результаты . Из этих задач склады вается еще одно направление исследова­ ний. От результатов изучения стабильности и трансформа­ ции вещ ества зависят план и объем исследований его вредного действия. П оэтому исследования по гигиениче­ скому нормированию вещества следует начинать с изуче­ ния его стабильности и трансформации.

У казанные положения легли в основу методической схемы экспериментальных исследований по гигиеническо­ му нормированию химических веществ в воде водных объектов, предложенной в 1945 г. С. Н. Черкинским. Ме­ тодическая схема была одобрена широкой гигиенической общественностью и таким образом исследования по гиги­ еническому нормированию впервые получили признание в качестве нового научного направления. С накоплением опы та методическая схема наполнялась новым содержани­ ем и соверш енствовалась (табл. 11).

И зучение стабильности вещества в водной среде имеет целью определить продолжительность сохранения его в воде в неизмененном виде, установить скорость его распада или превращения. Существенное значение имеет определение роли факторов, в наибольшей степени влия­

ющих на освобождение воды от химического загряз­ нения.

Предварительное изучение физико-химических свойств и структуры вещ ества позволяет составить представление

овозможных изменениях его структуры и свойств в

порядка и м ож ет быть аппроксимирована экспоненциаль­ ной кривой. П оэтому наиболее объективной характеристи­ кой стабильности вещества является время его полураспа­ да Тда. По этому показателю вещества делятся на ста­

вещество стабильно, исследования в этом направлении прекращ аю т и переходят к следующему этапу исследова­ ний (см. табл. 1 1 ). Если вещество нестабильно или умерен­ но стабильно, на последующих этапах эксперимента долж ­

трех остальных разделов схемы, является установление пороговой концентрации, т. е. концентрации, стоящ ей на грани между действующими и недействующими. В отно­ шении прямого (токсического) влияния необходимо не только определить пороговую, но и экспериментально установить максимальную недействующую (подпороговую) концентрацию.

П ороговые концентрации вещества по органолептиче­ скому признаку вредности устанавливаются для запаха, вкуса, окраски, способности к пенообразованию. Принци­ пиальное значение имеет взгляд на запах, привкус, окра­ ску и т. д. не как на физические, а как на органолептиче­ ские свойства воды. Поэтому исследование влияния веще­ ства на запах и вкус воды производится в эксперименте на добровольцах.

Конечной целью исследования является установление такой концентрации изучаемого вещества, при которой его влияние на органолептические свойства воды еще не

ограничивает ее использование для хозяйственно-бытовых и питьевых нужд населения.

Теоретической основой поиска пороговых концентра­ ции по этим признакам является психофизический закон Вебера — Фехнера, согласно которому интенсивность ощу­ щ ения пропорциональна логарифму концентрации веще­ ства, в данном случае в воде. Результаты исследования

оси абсцисс отлож ены логарифмы испытанных концентра­

центрации вещ ества, которые сообщ ают воде интенсив­ ность запаха (вкуса) силой в 1 балл. Эта величина являет­ ся пороговой концентрацией по изучаемому признаку.

Пороговые концентрации веществ по окраске и пенооб­ разованию устанавливаются в лабораторных эксперимен­ тах. За пороговую по окраске принимается концентрация

способности к пенообразованию принимается концентра­ ция, при которой после стандартного взбалтывания в цилиндрах вместимостью 1000 мл отсутствует крупнопу­ зы рчатая пена, а высота мелкопузырчатой у стенок цилиндра не превышает 1 мм.

Наименьшая из полученных пороговых величин реко­ мендуется как пороговая концетрация по органолептиче­ скому признаку вредности.

Затем изучается влияние вещества на санитарный режим водного объекта или на процессы естественного самоочищения от органического природного и антропоген­ ного загрязнений. Это влияние может проявиться двояко: либо торможением биохимических процессов самоочище­ ния вследствие бактерицидных свойств вещ ества, либо нарушением кислородного режима, если исследуемое ве­ щество способно к быстрому химическому или биохимиче­ скому окислению. Конечный результат воздействия будет один и тот ж е — развитие гнилостных анаэробных процес­ сов в водном объекте, образование поверхностных пленок, всплывание осадка, появление грибковых и водорослевых обрастаний. В результате водный объект может стать непригодным не только в качестве источника питьевого водоснабжения, но даж е для купания, водного спорта и прочих культурно-бытовых целей.

Представление о влиянии вещества на санитарный режим водного объекта склады вается из учета изменения динамики биохимического потребления кислорода и про­ цесса нитрификации под влиянием различных концентра­ ций вещества. Эксперименты проводятся в лабораторных условиях. Конечной целью их является нахождение кон­ центраций вещества, вызываю щ их пороговый эф ф ект. За последний принимается отклонение кривой динамики Б П К или нитрификации от контрольной, не выходящ ее за пределы ±15%.

Наиболее сложным и трудоемким разделом комплек­ сной программы исследования вещества с целью гигиени­ ческого нормирования является изучение его токсических свойств. Врач-гигиенист не может получить прямого отве­ та о степени и характере токсичности химического веще­ ства для человека в силу понятных соображений гуманно­ сти. Не могут дать своевременный ответ на этот вопрос и наблюдения из практики, ибо исследователь имеет дело с новыми, ранее неизвестными, веществами и, прежде чем допустить их использование, им должна быть дана соот­ ветствую щая гигиеническая оценка.

Единственно возможным путем изучения токсических свойств вещества с гигиеническими целями является ток­

синологический эксперимент на лабораторных животных. Обоснование необходимости и целесообразности экспери­ ментального метода в гигиеническом нормировании было

дано С. Н. Черкинским в 1949 г.

В качестве биологической модели в токсикологических исследованиях использую тся лабораторные животные (млекопитающие). Конечный результат этих исследова­ ний— установление максимальной недействующей дозы вещ ества — и сложность его достижения обусловливают этапность в планировании и проведении токсикологиче­ ских экспериментов. Исследования начинаются с гак назы ваемы х острых опытов, при которых вещество вво­ дится животным однократно, с помощью зонда, внутриже-

видовой и половой чувствительности лабораторных живот­ ных. С помощью статистических методов определяют среднесмертельную дозу (Л Д 50), которая служит мерой токсичности и используется для сравнения токсичности различны х веществ. Во время острых опытов проводятся те или иные функциональные физиологические или биохи­ мические пробы. Результаты этих исследований наряду с клинической картиной интоксикации и сроками гибели животных позволяю т составить ориентировочное пред­ ставление о характере токсического действия веществ, механизме интоксикации.

На втором этапе исследований, в подострых токсико­ логических экспериментах, реш аю тся две задачи. Первая из них — определение степени выраженности кумулятив­ ных свойств вещества, вторая — изучение механизма ин­ токсикации, ее патогенеза. В этих экспериментах, как правило, испытываю тся дозы , составляющ ие десяты е и сотые доли от среднесмертельной. Выбранные дозы веще­ ства вводятся per os ежедневно отдельным группам животных в течение 10— 30— 60 дней. Об эф ф екте куму­ ляции судят по количеству летальных исходов или по изменениям функционального состояния организма живот­ ных. В конце эксперимента вычисляется коэффициент кумуляции, являю щ ийся мерой кумулятивных свойств. В других сериях подострых опытов изучаю тся патогенетиче­ ские механизмы интоксикации.

При выборе доз, планировании режима, способа и длительности затравки, подборе регистрируемых показа­ телей функционального состояния организма животных и тестов, по которым они оцениваются, исходят из резуль­ татов острых опытов и данных литературы (токсикологи­ ческой и клинической) о характере токсического действия аналогичных вещ еств, сходных по химической структуре.

Взаимодействие химического агента и организма оценива­ ется по показателям токсикодинамики (функциональное состояние организма) и токсикокинетики (распределение, накопление и выведение вещества), а результаты экспери­ мента должны дать представление о патогенетических механизмах интоксикации.

Результаты острых и подострых токсикологических опытов служат основой для планирования наиболее ответ­ ственного заключительного этапа токсикологических ис­ следований — хронического санитарно-токсикологического эксперимента. Его сущность — токсикологическим мето­ дом добиться санитарной (гигиенической) цели: опреде­ лить дозу исследуемого вещ ества, не вы зы ваю щ ую при длительном (хроническом) контакте с ним организма отклонений в его состоянии, выходящих за пределы адаптационных физиологических реакций. Эта доза полу­ чила название максимальной недействующей (МНД), или подпороговой. Для убедительного ее обоснования необхо­ димо, чтобы в том же эксперименте были найдены действую щ ая доза и пороговая доза. Минимальное число доз, которые испытываю тся в хроническом эксперимен­ те,— три. При выборе методов оценки функционального состояния организма животных основываю тся на резуль­ татах подострых опытов, отбирая наиболее характерны е, патогенетически обусловленные, тесты, а такж е тесты , свидетельствующие об иммунобиологических реакциях ор­

минимально действующие, пороговые и максимальные недействующие дозы находятся в диапазоне от 0,01 до

сти острого опыта дает представление о диапазонах и примерном соотношении доз, испытываемых на каждом этапе эксперимента. На этом рисунке видны расширение

ные величины доз на последнем этапе, в хроническом эксперименте, когда идет поиск предела вредного влияния вещества на организм. Достоверность и объективность устанавливаемой при этом пороговой и максимальной недействующей дозы долж ны основываться на вниматель­ ном анализе имеющихся незначительных изменений реак­ ции животных на введение вещества в сопоставлении с результатами подострых экспериментов.

Трудность учета и оценки незначительных и неустой­ чивых отклонений функций организма в хроническом

Эффект, %

Рис. 17. Диапазоны доз, испытываемых на разных этапах санитарнотоксикологического эксперимента.

использованной в эксперименте, к среднесмертельной; цифрами обозначены диапа­ зон доз, испытанные в остром (I), подостром (2) и хроническом (3) экспериментах.

санитарно-токсикологическом эксперименте обусловлива­ ют необходимость широкого применения методов вариаци­ онной статистики. Широко используются методы вычисле­ ния средней арифметической и ее стандартной ошибки, различные методы корреляционного и регрессионного анализа, дисперсионный анализ и др. Статистические методы позволяю т обнаружить наличие связи между изменениями отдельных тестов, исследованных в экспери­ менте, и облегчаю т построение патофизиологической мо­ дели процесса интоксикации. Такой подход к анализу результатов токсикологических экспериментов обеспечи­ вает объективность и надежность рекомендуемых порого­ вых и подпороговых концентраций.

В подостром и хроническом экспериментах наряду с изучением состояния подопытных животных в период затравки большое внимание уделяется изучению так назы ­ ваемых отдаленных последствий. Под ними понимают изменение репродуктивной функции у животных, появле­ ние новообразований, атеросклеротических изменений. Влияние на репродуктивную функцию подопытных живот­ ных долж но быть изучено во всем его многообразии (гонадотоксическое, эмбриотоксическое, влияние на раз­ витие поколения, полученного от подопытных животных и т. д.). Очень информативной и чувствительной является оценка аллергенных свойств вещества.

К огда известны все пороговые и подпороговые концен­ трации, их сравнивают и отмечают наименьшую по абсо­ лютной величине. Эта концентрация и предлагается в

качестве предельно допустимой. П оказатель, по которому установлена ее наименьшая абсолю тная величина, назван лимитирующим показателем вредности. Например, для

нию П ДК направляю тся в Министерство здравоохранения

СССР. Утвержденные Главным государственным санитар­ ным врачом СССР нормативы использую тся в практике государственного санитарного надзора, проектных и стро­ ительных организаций. Публикация П ДК осущ ествляется в виде списков.

Постоянно растущ ие запросы санитарной практики, обусловленные высокими темпами развития народного хозяйства, его широкой химизацией, требую т интенсифи­

можно отказаться от проведения полного комплекса эк ­ спериментов по описанной классической методической схеме, пользуясь расчетными или экспрессэкспериментальными методами.

Установлено, что отношение ЛД 50 к МНД в хрониче­ ском эксперименте не превыш ает 200 000. П оэтому для веществ, у которых отношение ЛД 50 к пороговой концен­ трации по органолептическому признаку вредности дости­ гает 0,5— 1 млн. и выше, можно не проводить хроническо­ го эксперимента, а рекомендовать ПДК с достаточной степенью надежности на уровне величины пороговой концентрации по органолептическому признаку вредности.

Анализ материалов по гигиеническому нормированию химических веществ во всех средах с помощью методов корреляции и регрессии показал наличие, тесноту и

численные величины связей параметров хронической ток­ сичности (МНД и пороговых доз) с параметрами острой токсичности, рядом физико-химических свойств вещества, гигиеническими нормативами для атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны. При наличии достаточной величи­ ны коэффициента корреляции по полученным уравнениям регрессии можно составить представление о величине М НД для вновь вводимых В технологию веществ до проведения хронического экспе имента.

В главе VI достаточно подробно освещен вопрос о причинах, не позволяю щ их пользоваться методом натур­ ных наблюдений в целях гигиенического нормирования. Однако в методической схеме исследований (см. табл. 11) предусмотрены не только экспериментальные приемы гигиенического нормирования, но такж е в качестве этапа проверки экспериментальных данных на практике комплексные гигиенические наблюдения в районе ниже спуска промыш ленных сточных вод с целью выявления возможного влияния вредных веществ на здоровье и условия водопользования населения. С внедрением экспе­ риментального метода гигиенической оценки химических вещ еств возмож ность выявления зависимости между уров­ нем их содерж ания в воде водного объекта и состоянием здоровья населения стала более реальной. В этих услови­ ях при организации натурных наблюдений уже известны лимитирующие признаки вредности загрязняю щ их водный объект вещ еств, а такж е характер их токсического дей­ ствия, что позволяет проводить эти наблюдения более целенаправленно.

Имеющ ийся в этом направлении опыт позволил устано­ вить неблагоприятную роль химического фактора, связан­ ного с питьевым водоснабжением, лишь в условиях резкого несоответствия качества воды гигиеническим тре­ бованиям и нормативам. Это проявлялось в росте неин­ фекционных заболеваний желудочно-киш ечного тракта, снижении показателей физического развития детей- и изменении других неспецифических показателей здоровья населения.

Глава 8

УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ, ОЧИСТКА И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД

Вода хозяйственно-питьевого водопровода после ис­ пользования ее в быту поступает через санитарно­ технические устройства (раковины, ванны, унитазы, пис­ суары и пр.) в канализационную сеть. К аж ды й из прием­ ников снабжен сифоном (гидравлический затвор, предох­ раняющ ий помещения от попадания в них газов из