3.2.1 Нормирование качества окружающей природной среды

Нормативы качества окружающей природной среды устанавливаются для оценки её состояния с целью сохранения естественных экологических систем. Они ограничивают воздействие вредных факторов. Их обосновывают, исходя из общего принципа естественной адаптационной возможности организма человека, после реализации которой возникает «предболезнь» (по выражению Протасова В.Ф.), а затем, при сохранении той же интенсивности воздействия, развиваются патологические эффекты.

К нормативам качества окружающей природной среды относятся:

• нормативы, установленные в соответствии с химическими показателями состояния окружающей среды, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ, включая радиоактивные вещества;

• нормативы, установленные в соответствии с физическими показателями состояния окружающей природной среды, в том числе нормативы предельно допустимых уровней радиоактивности, теплоты;

• нормативы, установленные в соответствии с биологическими показателями состояния окружающей природной среды, в том числе видов и групп растений, животных и других организмов, используемых как индикаторы качества окружающей среды, а также нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов.

При установлении нормативов качества окружающей среды учитываются природные особенности территорий и акваторий, назначение природных объектов, особо охраняемых территорий.

Выделяют два основных вида нормативов качества ОПС, определяемых как:

• предельно допустимая концентрация (ПДК) химического вещества;

• предельно допустимый уровень (ПДУ) физического воздействия на природную среду.

К этим понятиям на практике пришли на основании анализа различных вариантов решения проблемы выбора ограничительного показателя:

• полного запрета опасного производства продукции;

• запрета поступления загрязняющего вещества в окружающую среду и любого воздействия (контакта) на человека;

• ограничения (регламентации) содержания вредных веществ в компонентах природной среды и уровней воздействия на работающих и население в целом.

По экономическим соображениям выбран последний вариант, который является компромиссом между экологией и экономикой, т.е. обеспечивает взаимоприемлемое сочетание экологических и экономических интересов.

ПДК и ПДУ – это критерии предупреждения (недопущения) вредного воздействия не на природу, а на человека. Реакции экосистем на внешние воздействия часто запаздывают, а потому на них нельзя ориентироваться.

Актуальность разработки ПДК И ПДУ предопределена действием экосистемных законов Либиха и Шелфорда.

Нормирование химического загрязнения окружающей природной среды

Особое внимание в практике природоохранной деятельности различных стран уделяется изучению воздействия на природную среду химических веществ как из-за их опасности, так и огромного количества.

ПДК – это максимальное количество вредного вещества в единице объеме или массы водной, среды воздушной или почвенной, при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных воздействий у его потомства.

ПДК устанавливается в законодательном порядке или рекомендуется компетентными организациями как норматив.

Процесс разработки ПДК одного загрязняющего вещества длительный (3-4 года) и дорогостоящий (4-5 млн. грн.). Он осуществляется путем моделирования вредного действия вещества вначале теоретически, а затем экспериментально (биотестированием методами токсикометрии) в лабораторных условиях на животных, а также людях-добровольцах.

В основе разработки нормативов лежит анализ закономерностей отклика живых организмов на воздействие химических веществ, исследование взаимосвязи между величиной воздействия (концентрацией), временем воздействия (экспозицией) и эффектом. При этом используются различные уравнения такой связи. Наиболее простым является «уравнение Хабера»:

, (3.1)

где – эффект;

–концентрация вещества;

–время воздействия вещества.

«Уравнение Хабера» применимо для токсичных химических веществ с кумулятивным действием. В других случаях можно использовать формулу Майера:

, (3.2)

где – константа, зависящая от свойств вещества.

Пользуясь «уравнением Хабера», эффекты различных химических веществ можно сравнить, если одну из переменных фиксировать, т. е. по времени проявления реакции на одну и ту же концентрацию или по концентрациям, на которые проявляются эффекты за фиксированное время воздействия. Под временем воздействия (экспозицией) понимают период, в течение которого организм находится под воздействием исследуемого фактора, в частности, химического вещества. Отличия во времени реагирования на одно и то же вещество у разных тест-организмов будут отражать отличия в их чувствительности.

При разработке ПДК используются методы медицинской и ветеринарной токсикологии, а также формулировки применяемых понятий. Приведем некоторые из них.

Токсикант – ядовитое, вредное для здоровья вещество. Для оценки токсичности проводятся опыты на животных с последующей экстраполяцией данных на человека. Количество вредного вещества, поступившего в организм, отнесенное к массе тела (мг/кг), называется дозой. Количество веществ, отнесенных к единицам объема или массы воздуха (мг/м³), воды (мг/л) или почвы (мг/г), называется концентрацией. Смертельные дозы и концентрации называются соответственно летальной дозой (ЛД) и летальной концентрацией (ЛК) (от лат. Letalik– смертельный ). Доза, которая вызывает гибель 50% подопытных организмов, обозначается как ЛД₅₀или ЛК₅₀. В зависимости от степени токсичности ядовитых веществ выделяют 4 класса опасности (наиболее опасен 1-й класс). Воздействуя на организм, вредные вещества вызывают острые и хронические отравления: острые возникают после однократного введения и могут приводить к смертельному исходу; хронические развиваются в результате систематического воздействия доз, не приводящих к острому отравлению. Хронические отравления вызывают, например, соединения свинца, марганца, ртути и других тяжелых металлов. Острые отравления вызывают такие вещества, как синильная кислота, угарный газ.

Для большинства веществ устанавливают две пороговые концентрации: минимальную при остром отравлении () и минимальную при хроническом ().

Следует иметь в виду, что одни и те же концентрации вредных веществ по-разному воздействуют на организмы в зависимости от того, где они находятся: в воздухе, воде или почве. Поэтому ПДК вредных веществ в разных средах сильно различаются.

Теоретическими принципами научной методологии разработки ПДК являются положения, вытекающие из закономерностей реагирования на токсическое воздействие:

1. эффект действующего вещества пропорционален его концентрации (следует из уравнений Хабера и Майера);

2. биологическое действие любого, в частности химического, фактора подчиняется принципу пороговости, ниже которого эффекты воздействия не обнаруживаются (требует установления дозы вещества, не вызывающего неблагоприятных изменений);

3. биологическая направленность вредного вещества также вызывает отрицательную реакцию организма и является лимитирующим показателем вредности (ЛПВ) вещества.

При разработке санитарно-гигиенических ПДК применяют три основных ЛПВ:

• общесанитарный;

• органолептический;

• санитарно-токсикологический.

Выбор для использования при разработке ПДК типа ЛПВ определяются сущностью последнего, а именно:

• ЛПВ общесанитарный характеризует способность природной среды (вода, почва) к самоочищению;

• ЛПВ органолептический характеризует «неприятность» природной среды (воздух, вода) и приводит к отказу потребителем от её использования; этот ЛПВ является субъективным, т.к. чувствительность физиологических рецепторов человека очень высока, вследствие чего ПДК, установленные по органолептическому признаку, часто являются более жесткими, чем установленные по другим признакам вредности;

• ЛПВ санитарно-токсикологический характеризует возможность наличия в природной среде (воздух, вода) токсических веществ.

Таким образом, для одного и того го же вещества могут быть установлены различные предельные концентрации по каждому из перечисленных признаков вредности. Так, например, ионы меди оказывают токсическое воздействие при концентрации 10 мг/л, нарушают процессы самоочищения в водоеме при концентрации 5 мг/л, а придают вкус при концентрации 1,0 мг/л.

При разработке ПДК в ходе токсикологического эксперимента идет проверка по каждому показателю (порогу действия, т.е. дозе, и лимитирующему показателю вредности загрязняющего вещества), а окончательная величина выбирается по уровню наименьшей из значений концентрации («доза-эффект»), установленных по разным признакам вредности, т.е. по принципу учета «слабого звена».

В зависимости от времени проявления эффектов воздействия (экспозиции) выделяют различные типы токсичности: острое или хроническое токсикологическое действие. Для каждого типа токсичности находят свои значения параметров. Острое токсическое действие проявляется в относительно более короткий период времени, и концентрации химических веществ, характеризующие параметры их токсичности, значительно выше таковых для хронического токсического действия.

Во всех сферах природопользования антропогенные нагрузки на ОПС должны обеспечивать безопасность среды обитания человека и не приводить к деградации природных экосистем. В то же время нормирование в разных сферах природопользования включает различные позиции. В связи с этим существуют определенные методологические особенности нормирования химических вредных веществ, т.е. установления ПДК, в каждой природной среде: атмосфере, гидросфере, почве.