Нормирование качественного и количественного состава природных сред

Под нормированием состава окружающей природной среды

понимают установление предельных значений показателей качественного и количественного состава, при которых состояние окружающей среды соответствует физиологическим требованиям человека, а также объектов растительного и животного мира. Понятие «качественный состав» подразумевает наличие или отсутствие в окружающей среде каких-либо ингредиентов. Понятие «количественный состав» — показатель, характеризующий концентрации компонентов.

Как показано на рис. 7.3, нормативы качества природных сред можно условно подразделить на санитарно-гигиенические и экологические. Санитарно-гигиенические нормативы определяются исключительно с позиций обеспечения безопасности жизнедеятельности человека, а экологические — это нормативы, обеспечивающие устойчивое существование экосистем. В свою очередь, каждый из двух видов нормативов может быть подразделен на качественные и количественные нормативы.

Рис. 7.3. Классификация нормативов качества окружающей среды.

Основным санитарно-гигиеническим показателем, используемым в количественном нормировании состава окружающей среды, является величина ПДК вещества в том или ином компоненте окружающей среды — воде, воздухе, почве. Величина ПДК подразделяется на два основных вида — ПДК среднесуточный (ПДК_СС) и ПДК максимальный разовый (ПДК_мр). Среднесуточный ПДК показывает безопасный уровень воздействия вещества на организм человека при постоянном контакте с этим веществом. Максимальная разовая величина ПДК характеризует безопасную концентрацию конкретного вещества при кратковременном контакте, длящемся приблизительно 20—30 мин. Очевидно, что за короткое время организм человека может без вреда выдержать более высокую концентрацию вредного вещества в окружающей среде, чем в случае непрерывного длительного контакта с указанным агентом. Поэтому численные значения ПДК максимальной разовой оказываются выше, чем значения ПДК_СС. Например, значение ПДК_мр в воздухе населенных мест составляет 0,5 мг на один кубический метр воздуха, в то время как среднесуточная концентрация при тех же условиях — 0,05 мг^[1].

Величина ПДК определяется по каждому компоненту окружающей среды — воздуху, воде и почве. При этом значения ПДК по одному и тому же веществу, но для различных природных сред существенно различаются, так как характер воздействия веществ на организм во многом определяется тем, как вещество поступает внутрь организма. Кроме этого, выделяют ПДК для населенных мест, ПДК рабочей зоны.

Существует целая группа соединений, опасных для здоровья в любых концентрациях. К таким веществам в первую очередь относят боевые отравляющие, даже отдельные молекулы некоторых из них способны вызывать негативные изменения в живых организмах, а следовательно, приводить к экосистемным нарушениям. Для таких веществ значение ПДК, как правило, отсутствует или приравнивается к нулю.

Значение ПДК устанавливают в ходе экспериментов на лабораторных животных, метаболизм которых максимально приближен к человеческому, например метаболизм лабораторных крыс. В ходе экспериментов устанавливается значение летальной дозы, при которой погибает 50% испытуемых организмов (ЛД₅₀), а затем это значение пересчитывается на человеческий организм путем сопоставления величин биомассы.

В последние десятилетия были созданы многочисленные химические соединения, широко используемые в различных отраслях народного хозяйства. Новые вещества и материалы появляются так быстро, что надежные сведения об их воздействии на организм человека и животных удается получить с определенным запозданием. В таких случаях, когда исследования по особенностям воздействия веществ и материалов на живые организмы еще не завершены, а вещество или материал уже активно используются, применяют показатель ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ), представляющий собой временный гигиенический норматив.

Более или менее полные исследования по количественному и качественному воздействию химических веществ на живые организмы проведены для человеческого организма, т. е. в части санитарно-гигиенического нормирования количественного и качественного состава окружающей среды, в то время как по большинству видов животных и растений есть лишь разрозненные сведения, касающиеся в основном качественной стороны воздействия, например приносит то или иное вещество пользу и вред животным и растениям и в чем именно это заключается. Трудности экологического нормирования, и в том числе определения величин ПДК для представителей растительного и животного мира, заключаются прежде всего в многообразии представителей флоры и фауны, что делает проведение полномасштабных исследований в области экологического нормирования длительной и затратной задачей. В настоящее время для нормирования воздействия, в том числе и ингредиентного, на растительный и животный мир используют так называемый принцип слабого звена, заключающийся в определении пороговых концентраций вредных веществ лишь для наиболее чувствительных к таким воздействиям организмов, что позволяет гарантировать сохранение видового разнообразия флоры и фауны в целом. Указанные трудности в части экологического нормирования касаются не только ингредиентного состава природных сред, но и их физических параметров, таких как температура среды, условия освещенности, уровни шумового, электромагнитного и радиоактивного воздействия. Такого рода загрязнения носят название параметрических. Например, наибольшей устойчивостью к действию радиоактивных излучений в большинстве случаев обладают микроорганизмы, в то время как растения сравнительно легко повреждаются ионизирующим излучением.

В экологическом нормировании для описания общего состояния компонентов природных сред применяют целый ряд комплексных показателей. Для описания состояния атмосферы используют комплексный индекс состояния атмосферы (ИЗА"). ИЗА" — комплексный индекс загрязненности атмосферы, показатель, характеризующий содержание в атмосферном воздухе нескольких (п) загрязняющих веществ одновременно. Комплексный индекс загрязненности атмосферы рассчитывается как сумма индексов загрязненности, рассчитанных по каждому отдельному загрязнителю (ИЗА,). Для расчета индекса загрязнения по отдельному загрязняющему веществу (Q необходимо найти соотношение между фактической среднегодовой концентрацией данного вещества в атмосфере (С,) и величиной его среднесуточной ПДК в атмосферном воздухе и полученное частное возвести в степень (а,), зависящую от класса опасности рассматриваемого вещества. Возведение в степень позволяет привести степень вредности вещества к степени вредности диоксида серы, т. е. вещества III класса опасности, и получить таким образом возможность сравнивать между собой вещества различной степени токсичности. Если рассматриваемый загрязнитель атмосферы относится к I классу опасности, то показатель степени в расчете индекса загрязненности этим веществом принимается равным числу 1,7; если вещество относится ко II классу опасности, то показатель степени в расчете принимается равным числу 1,3; в случае веществ III класса опасности частное возводится в первую степень; при IV классе опасности загрязнителя показатель степени в расчете берется равным числу 0,9. Расчетная формула для определения значения индекса загрязненности атмосферы (ИЗА) имеет следующий вид:

где а, — коэффициент, зависящий от класса опасности вещества г; Q — среднегодовая концентрация загрязняющего вещества i в воздухе, мг/м³; ПДК_СС.— величина среднесуточной ПДК вещества i в воздухе, мг/м³.

Комплексный индекс загрязненности атмосферы позволяет сравнивать между собой состояние атмосферного воздуха в различных географических точках. Для этого достаточно лишь, чтобы комплексный индекс был определен для одного и того же набора загрязняющих веществ. Считается, что уровень загрязненности атмосферы низкий, если значение комплексного индекса загрязненности не превышает величины 5. Если величина комплексного индекса загрязненности превышает величину 14, то уровень загрязненности воздуха оценивается как очень высокий.

Показатель, аналогичный комплексному индексу загрязненности атмосферы, разработан и для оценки состояния водных объектов. Таким показателем является индекс загрязненности воды (ИЗВ):

где N — количество показателей, используемых для расчета индекса; остальные обозначения аналогичны уравнению (7.1).

К числу показателей, используемых для расчета индекса загрязненности воды, принадлежат концентрация растворенного кислорода, значение pH, величина БПК (биохимическое потребление кислорода), а также содержание основных солей, определяющих уровень жесткости воды и эвтрофированности водоема. Чем большее число показателей используется при определении величины ИЗВ, тем более полно он отражает экологическое и санитарно-гигиеническое состояния водного объекта.

В зависимости от величины ИЗВ водоемы делятся на семь классов загрязненности. Очень чистым водоем считается, если ИЗВ менее 0,25. При этом класс загрязненности такого водоема I. Ко II классу загрязненности относятся водоемы с величиной ИЗВ от 0,25 до 0,75. Такие водоемы называются чистыми. Если ИЗВ оказывается более 5, то водоем относят к VII классу загрязненности — чрезвычайно грязный.

Кроме ИЗВ при оценке качества воды и экологического состояния водоема иногда используют показатель, называемый индексом сапробности. Этот показатель основан на установлении относительной встречаемости водных организмов определенных биологических видов, которые являются индикаторами содержания в воде органических веществ.

Для характеристики уровня загрязненности почв используют показатель суммарного коэффициента загрязнения (Z_c), который определяется суммированием коэффициентов концентрации загрязняющих веществ (К_с), присутствующих в почве. Коэффициент концентрации загрязнителя в почве рассчитывается путем деления фактической концентрации загрязнителя (С_;) в почве на величину фоновой концентрации этого вещества (Сф.):

где п — количество загрязнителей, по которым рассчитывается суммарный коэффициент загрязнения.

Если величина суммарного коэффициента загрязнения почвы оказывается меньше 16, то загрязнение почвы характеризуется как допустимое; при значении больше 128 загрязнение характеризуется как чрезвычайно опасное Система нормирования качественных и количественных параметров компонентов окружающей природной среды позволяет сравнительно точно определять пределы допустимых воздействий на окружающую среду и обеспечивать не только приемлемые параметры среды обитания человека, но и сохранять устойчивость природных биотических сообществ.

• [1] ГН 2.1.6.1338 — 03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющихвеществ в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы, утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 21.05.2003.