ПДК в воздушной среде

ПДК_р.з. - предельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³. Это концентрация при ежедневной (кроме выходных дней) работе в пределах 8 часов или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не должна вызывать в состоянии здоровья настоящего и последующих поколений заболеваний или отклонений, обнаруживаемых современными методами исследования. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

ПДК_м.р. - предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в воздухе населенных мест мг/м³. Эта концентрация при вдыхании в течение 20 минут не должна вызывать рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека.

ПДК_.с.с. - предельно допустимая среднесуточная концентрация токсичного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³ . Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неограниченно продолжительном вдыхании.

В настоящее время действуют «ПДК вредных газов, паров и аэрозолей в воздухе рабочей зоны», установленные для 445 загрязняющих веществ, и «ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест», включающие 109 загрязняющих веществ, наиболее распространенные из которых приведены в табл. 2.1.1.

Таблица 2.1.1

Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в воздухе населенных пунктов (мг/м³ ) (ГН 2.1.6.695-98)

В настоящее время утверждены нормативы ПДК некоторых радиоактивных веществ в воздушной и водной средах (табл. 2.1.2).

Таблица 2.1.2

ПДК радиоактивных веществ в природных объектах

(НРБ-99. СП 2.6.1.758-99)

Установлено, что для канцерогенных веществ и ионизирующей радиации не существует нижних пределов безопасности, любое их количество, превышающее природный фон, опасно для живых организмов, если не непосредственно, то генетически, в цепи последующих поколений.

В настоящее время ожесточились требования к содержанию токсичных веществ в дымовых газах, образующихся при сжигании отходов и ископаемых твердых топлив. В табл. 2.1.3 приведены нормативы, действующие в большинстве стран Европы.

Таблица 2.1.3

ПДК в водной среде

· ПДК_в –предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л.Эта концентрация не должа оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей жизни, а также на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

· ПДК_в.р. –Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоёма, используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л.

Оценка качества водных экосистем основана на нормативных и директивных документах, использующих прямые гидрогеохимические оценки. В табл. 2.4 в качестве примера приведены критерии оценки химического загрязнения поверхностных вод.

Для воды установлены предельно допустимые концентрации более чем 960 химических соединений, которые объедееинены в три группы по следующим лимитирующим показателям вредности (ЛПВ): санитарно-токсикологическому (с.-т.); общесанитарному (общ.); органолептическому (орг.).

ПДК некоторых вредных веществ в водной среде представлены в табл. 2.1.4.

Самые высокие требования предъявляются к питьевой воде. Государственный стандарт на воду, используемую для питья и в пищевой промышленности (CанПиН 2.1.4.1074-01), определяет благоприятные для человека органолептические показатели воды: вкус, запах, цвет, прозрачность, а также безвредность её химического состава и эпидемиологическую безопасность.

Таблица 2.1.4

ПДК вредных веществ в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л

(ГН 2.1.5.689-98)

Питьевая вода в любое время года не должна содержать менее 4 г/м³ кислорода, а наличие в ней минеральных примесей (мг/л) не должно превышать: сульфатов (SO₄ ^2-) – 500; хлоридов (Cl ^-) – 350; железа (Fe²⁺ + Fe³⁺) – 0,3; марганца (Mn²⁺) – 0,1; меди (Cu²⁺) – 1,0; цинка (Zn²⁺) – 5,0; алюминия (Al ³⁺) – 0,5; метафосфатов (PO₃ ^-) – 3,5; фосфатов (PO₄ ^3-) – 3,5; сухого остатка – 1000. Таким образом, вода пригодная для питья, если ее общая минерализованность не превышает 1000 мг/л. Очень малая минерализованность воды (ниже 1000 мг/л) тоже ухудшает её вкус, а вода, вообще лишённая солей (дистиллированная), вредна для здоровья, так как её употребление нарушает пищеварение и деятельность желез внутренней секреции. Иногда по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается содержание сухого остатка до 1500 мг/л.

Показатели, характеризующие загрязнение водоёмов и питьевой воды веществами, отнесёнными к 3 и 4 классам опасности, а также физико-химические свойства и органолептические характеристики воды относятся к дополнительным. Их используют для подтверждения степени интенсивности антропогенного загрязнения водоисточников, установленного по приоритетным показателям.

Применение различнх критериев оценки качества вод должно основываться на преимуществе требований того водопользования, чьи критерии жестче. Например, если водный объект одновременно служит для питьевых и рыбохозяйственных целей, то к оценке качества вод могут предъявлять более строгие требования (экологические и рыбохозяйственные).

ПХЗ-10 (показатель химического загрязнения). Этот показатель особенно важен для территорий, где загрязнение химическими веществами наблюдается сразу по нескольким веществам, каждый из которых многократно превышает ПДК. Его расчитывают только при выявлении зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.

Расчет ведут по десяти соединениям, максимально превышающим ПДК, по формуле:

ПХЗ-10 = С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ + С₃/ПДК₃ + …С₁₀/ПДК₁₀,

где С₁, С₂, С₃ … С₁₀ – концентрация химических веществ в воде: ПДК-рыбохозяйственные.

При определении ПХЗ-10 для химических веществ, по которым относительно удовлетворительное значение загрязнения вод отсутствует, отношение С/ПДК условно принимают равным 1.

Для установления ПХЗ-10 рекомендуют проводить анализ воды по максимально возможному числу показателей.

В дополнительные показатели включены общепринятые физико-химические и биологические характеристики, дающие общее представление о составе и качестве вод. Эти показатели используют для дополнительной характеристики процессов, происходящих в водных объектах. Кроме того, в дополнительные характеристики включают показатели, учитывающие способность загрязняющих веществ накапливаться в донных отложениях и гидробионтах.

Коэффициент донной аккумуляции КДА вычисляют по формуле:

КДА = С_д.о./С_в,

где С_{д. о.} и С_в - концентрация загрязняющих веществ соответственно в донных отложениях и воде.

Коэффициент накопления в гидробионтах:

К_н = С_г/С_в,

где С_г - концентрация загрязняющих веществ в гидробионтах.

Критические концентрации химических веществ (КК)определяют по методике определения критических концентраций загрязняющих веществ, разработанной Госкомгидрометом в 1983 г.

Усредненные значения КК некоторых загрязняющих веществ составляют, мг/л: медь – 0,001…0,003; кадмий – 0,008…0,020; цинк – 0,05…0,10; ПХБ – 0,005; бенз(а)пирен – 0,005.

При оценке состояния водных экосистем достаточно надежными показателями являются характеристики состояния и развития всех экологических групп водного сообщества.

При выделении рассматриваемых зон используют показатели по бактерио-, фито-, и зоопланктону, а также по ихтиофауне. Кроме того, для определения степени токсичности вод применяют интегральный показатель – биотестирование (на низших ракообразных). При этом соответствующая токсичность водной массы должна наблюдаться во всех основных фазах гидрологического цикла.

Основные показатели по фито- и зоопланктону, а также по зообентосу приняты на основании данных региональных служб гидробиологического контроля, характеризующих степень экологической деградации пресноводных экосистем.

Параметры показателей, предлагаемые для выделения на данной территории зон, должны формироваться на материалах достаточно продолжительных наблюдений (не менее трёх лет).

Следует иметь в виду, что индикаторные значения видов могут быть различны в разных климатических зонах.

При оценке состояния водных экосистем важны показатели по ихтиофауне, особенно для уникальных, особо охраняемых водных объектов и водоёмов первой и высшей рыбохозяйственной категории.

БПК –биологическая потребность в кислороде – количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ (исключая процессы нитрификации) за определенное время инкубации пробы (2, 5, 20, 120 суток), мг О₂ /л воды (БПК_п – за 20 суток, БПК₅ – за 5 суток).

Окислительный процесс в этих условиях осуществляется за счет микроорганизмов, использующих органические компоненты в качестве пищи. Метод БПК состоит в следующем. Исследуемую сточную воду после двухчасового отстаивания разбавляют чистой водой, взятой в таком количестве, чтобы содержащегося в ней кислорода с избытком хватило для полного окисления всех органических веществ в сточной воде. Определив содержание растворенного кислорода в полученной смеси, её оставляют в закрытой склянке на 2, 3, 5, 10, 15 суток, определяя содержание кислорода по истечении каждого из перечисленных периодов времени (период инкубации). Уменьшение количества кислорода в воде показывает, сколько его за это время израсходавано на окисление органических веществ, находящихся в сточной воде. Это количество, отнесенное к 1 л сточной воды, и является показателем биохимического потребления кислорода сточной водой за данный промежуток времени (БПК₂, БПК₃, БПК₅, БПК₁₀, БПК₁₅).

Следует отметить, что биохимическое потребление кислорода не включает его расход на нитрификацию. Поэтому полное БПК следует проводить до начала нитрификации, которая начинается обычно спустя 15-20 суток. БПК сточных вод рассчитывается по формуле:

БПК = ,

где а₁ – концентрация кислорода в подготовленной для определения пробе в начале инкубации (в «нулевой день »), мг/л; а₂ – концентрация кислорода в разбавляющей воде в начале инкубации, мг/л; b₁ – концентрация кислорода в пробе в конце инкубации, мг/л; b₂ – концентрация кислорода в разбавляющей воде в конце инкубации, мг/л; V – объем сточной воды, содержащейся в 1 л пробы, после всех произведенных разбавлений, мл.

ХПК –химическая потребность в кислороде, определенная бихроматным методом, т.е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, мг О₂/л воды.

Химическое потребление кислорода, выраженное числом миллиграммов кислорода на 1 л сточной воды, вычисляют по формуле:

ХПК = ,

где а – объем раствора соли Мора, израсходованного на титрование в холостом опыте, мл; b – объем того же раствора, израсходованного на титрование пробы, мл; N – нормальность титрованного раствора соли Мора; V – объем анализируемой сточной воды, мл; 8 – эквивалент кислорода.

По отношению БПК_п/ХПК судят об эффективности биохимического окисления веществ.

ПДК в почве

ПДК_п –предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы, мг/кг. Эта концентрация не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Вопрос установления ПДК загрязняющих веществ в почвах весьма сложен. С одной стороны, почвенный покров – среда, гораздо менее подвижная, чем поверхностные воды и атмосфера, и аккумуляция поступающих в почву химических соединений может происходить в течение долгого времени, постепенно приближаясь к предельно допустимым концентрациям. Поэтому основным фактором определения предельно допустимых выбросов (ПДВ) для какого-либо предприятия или группы предприятий должно быть предполагаемое время работы, в течение которого в почве прилегающих территорий накопится количество выбрасываемого загрязняющего вещества, достигающее ПДК. С другой стороны, активная микробиологическая жизнь почвы и протекающие в ней физико-химические процессы способствуют трансформации посторонних веществ, поступающих в почву, причем направление и глубина этого процесса определяются многими факторами. В ряде случаев разрушение и миграция загрязняющих веществ так мала, что ими можно пренебречь; в других случаях результаты протекания процессов деградации и миграции посторонних химических соединений в почве сопоставимы с темпами поступления, и предел их накопления в почве обусловливается равновесием между процессом поступления загрязняющих веществ и удалением в результате разрушения или миграции. Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах определяется не только химической природой и токсичностью, но и особенностями самих почв. В отличие от воздуха и воды, почвы зонально-генетического ряда настолько отличаются друг от друга по химическому составу и свойствам, что для них не могут быть установлены унифицированные уровни ПДК. Эти уровни должны варьировать в зависимости от биоклиматических особенностей природной зоны, свойств почвы, возделываемых культур, системы удобрений, агротехники и т. п.

Принципы нормирования химических загрязнений почвы несколько отличаются от принятых для атмосферного воздуха и природных вод, поскольку поступление вредных веществ в организм человека и животных непосредственно из почвы происходит в исключительных случаях и в незначительных количествах. В основном химические соединения, находящиеся в почве, поступают в организм через другие субстраты, контактирующие с почвой, - воду, воздух, растения. Поэтому при определении ПДК загрязняющих веществ в почве особое внимание уделяется тем соединением, которые могут мигрировать в атмосферу, грунтовые или поверхностные воды или накапливаться в растениях, снижая качество сельскохозяйственной продукции.

От других компонентов биосферы почва отличается ещё и тем, что загрязняющие вещества поступают в неё не только с атмосферными выпадениями, поливными водами, в составе балластных веществ и различных отходов, но и вносятся как удобрения и ядохимикаты. При этом в почвах сложно проследить тенденции изменения уровней загрязнения, так как для этого требуются длительные наблюдения. Исключение составляет лишь некоторые виды пестицидов, способные быстро разлагаться под воздействием внешних факторов. Установленные в настоящее время нормативы их содержания в почве приведены в табл. 2.1.5.

Особое внимание уделяется разработке нормативов содержания в почве ТМ, негативно влияющих на почвенные процессы, плодородие почв и качество сельскохозяйственной продуктивности почв, загрязненных ТМ, - одна из наиболее сложных проблем охраны биоценозов.

Таблица 2.1.5

ПДК пестицидов в почве, мг/кг воздушно-сухой почвы

(СанПиН 42-128-4275-87)

В результате отсутствия объективной оценки почвенно-экологического состояния территории разными исследователями установлены различные уровни фитотоксичности почв (табл. 2.1.6).

Таблица 2.1.6

Суммарные концентрации микроэлементов в поверхностном слое

почв, считающиеся предельными в отношении фитотоксичности,

мг/кг сухой массы (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989)

Реальную угрозу для экосистем представляет не валовое содержание токсикантов, а содержание их подвижных форм, поэтому в последние годы медики-гигиенисты проводят нормирование не только по общему содержанию загрязняющих веществ, но и по концентрации подвижных форм.

В настоящее время для ряда ТМ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) содержания тяжелых металлов в почвах (табл. 2.1.7, 2.1.8) (Обобщенные …, 1990; ГН 2.1.7.020-94).

Таблица 2.1.7

Предельно допустимые концентрации (ПДК) тяжелых металлов в почвах, мг/кг (Обобщенные …, 1990)

Таблица 2.1.8

Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов

и мышьяка в почвах, мг/кг (ГН 2.1.7.020-94)

Принятые фоновые содержания элементов в основных типах почв, согласно письма ЦСИ Госкомприроды РСФСР от 18.12.90 № ЦС-299/15-73, приводятся в таблице 2.1.9 (Обобщенные …, 1990).

Таблица 2.1.9