Нормирование качества окружающей среды

Нормирование антропогенных воздействий на окружающую среду. В настоящее время хозяйственная деятельность, человека по своим масштабам стала соизмеримой с процессами, происходящими в природе. Совершенно очевидно, что человечество не может бесконтрольно продолжать загрязнять окружающую среду, но оно не может и прекратить или хотя бы снизить темпы хозяйственной деятельности. Единственно приемлемый путь выхода из сложившейся ситуации - установление рациональных, экологически приемлемых норм, определяющих отношение к природе. Рациональное отношение не сводится к охране природы. Оно включает и использование природных ресурсов без ущерба для установившихся структурно-функциональных связей между составными частями экосистем и обеспечение их возобновления. Таким образом, в наше время (различных воздействий на природу) требуются всесторонняя регламентация, количественные оценки её состояния и законодательное регулирование величины антропогенной нагрузки.

Антропогенное воздействие химических загрязняющих веществ является существенным фактором риска для здоровья человека и функционирования природных экосистем. Приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха, воды водоемов и почвы в настоящее время являются практически одни и те же вещества: тяжелые металлы, хлорированные и полиароматические углеводороды (ПАУ), диоксины. Находясь в окружающей среде даже на уровнях, не вызывающих выраженных токсических эффектов, эти созданные человеком загрязняющие вещества (ксенобиотики) оказывают хроническое действие, приводящее к снижению иммунитета и нарушению адаптации организма, в первую очередь у детей и людей с повышенной чувствительностью.

На рис. 14.1 приведены данные об ориентировочной численности населения, проживающего на территориях Российской Федерации с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха некоторыми вредными веществами. Из представленного рисунка видно,что более 22 млн чел. проживает на территориях с повышенным содержанием мелкодисперсной пыли с диаметром 5... 10 мкм. На втором месте по массовости воздействия находится бенз(а)пирен (13,9 млн чел.), на третьем - фенолы (более 10 млн чел.).

Однако степень экологического риска воздействия химических антропогенных факторов на природную среду и здоровье населения зависит не только от их концентрации в различных природных средах, но и целого комплекса параметров: абсолютной токсичности соединений; степени их накопления в отдельных компонентах экосистем и на разных трофических уровнях; скорости разрушения и выведения их из организма; распространенности в окружающей среде и особенности воздействия на различные уровни организации живого вещества.

В основе современного законодательства государств, в том числе и России, регулирующего антропогенные нагрузки на окружающую природную среду и обеспечивающего безопасность среды для человека, лежит система экологического нормирования.

В соответствии с природоохранным законодательством Российской Федерации нормируется качество окружающей природной среды, устанавливаются предельно допустимые нормы воздействия, гарантирующие экологическую безопасность населений сохранение генофонда, обеспечивающие рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности (см., в частности, Закон РФ «Об охране окружающей среды» 2002 г., п. 4, ст. 25). Под антропогенным воздействием в российском законодательстве понимается деятельность, связанная с реализацией экономических рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.

Законодатель подразумевает наложение граничных условий (нормативов, регламентов) как на само воздействие, гак и на факторы среды, отражающие и воздействие, и реакции экосистем.

Экологическое нормирование предполагает учет допустимой нагрузки на экосистему. Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества окружающей среды.

Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование основано на знании воздействий, оказываемых разнообразными факторами на живые организмы и здоровье населения. Одним из важных понятий в токсикологии и в нормировании качества окружающей среды является понятие вредного вещества.

Основным свойством, определяющим качества загрязнителей, считается их вредность по отношению к человеку, отдельным сельскохозяйственным организмам (растениям и животным), биотической компоненте экосистемы или к биосфере в целом. Иными словами, вредность рассматривается как свойство загрязнителей, вызывающее нежелательные, опасные или губительные изменения в живом. В свою очередь, вредность определяется на основе следующих критериев:

1) потенциальная токсичность, устанавливаемая в токсикологических экспериментах;

2) устойчивость в окружающей среде, связанная с химическим и физическим строением загрязнителей скоростью их биологического разрушения или выведения из экосистемы в процессе самоочищения;

3) биоаккумулятивность, т. е. способность накапливаться в тканях и органах живых организмов;

4) распространенность загрязнителей в окружающей среде, связанная, прежде всего с основными путями их транспорта;

5) масштаб производства загрязнителей человеком, связанный с их долевым содержанием в отходах промышленности и сельского хозяйства.

Нормативы качества окружающей среды и основных продуктов питания базируются на концепции пороговости воздействия

Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов. В основе нормирования лежит понятие предельно допустимой концентрации.

Предельно допустимая концентрации (ПДК) - максимальная концентрация загрязняющего химического вещества в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени не вызывает негативных последствий для живых организмов (в том числе человека) и их потомков.

В первую очередь были разработаны нормативы условий среды, приемлемых для человека. Тем самым было положено начало работам в области санитарно-гигиенического нормирования. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов, и принцип «Защищен человек - защищены и экосистемы» в сущности, неверен.

Экологическое нормирование предполагает учет допустимой нагрузки на экосистему.

Допустимой считается такая антропогенная нагрузка на экосистему, под воздействием которой отклонения от нормального состояния системы не превышают естественных изменений и, следовательно, не вызывают нежелательных последствий у живых организмов и не ведут к ухудшению качества среды.

Следует отметить, что к настоящему времени не только в России, но и в других странах известны лишь единичные попытки учёта допустимой экологической нагрузки, что вызвано в первую очередь чрезвычайной сложностью природных экологических систем и необходимостью концептуального решения вопроса о том, какие показатели состояния экосистем должны использоваться при экологическом нормировании. Таким образом, существующие нормативы в подавляющем большинстве являются санитарно-гигиеническими, т. е. ориентированы на сохранение

здоровья населения.

Санитарно-гигиеническое нормирование устанавливает концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии в течение определенного времени почти не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Таким образом, санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды и различные пути поступления вредных веществ в организм, хотя редко отражает комбинированное действие (одновременное или последовательное действие нескольких веществ при одном и том же пути поступления). Кроме того, оно не всегда учитывает эффекты комплексного поступления вредных веществ в организм различными путями и с различными средами - с воздухом, водой, пищей, а также через кожные покровы, совокупного воздействия всего многообразия физических, химических и биологических факторов окружающей среды. Существуют лишь ограниченные перечни веществ, обладающих эффектом суммации при их одновременном содержании в атмосферном воздухе.

В результате производственной деятельности человечества техногенные изменения в биосфере опережают адаптивные возможности человеческого организма и природных экосистем. Происходят глубокие изменения в разных средах обитания: воздушной, водной, почвенной, организменной. Возникает вопрос: токсические поражения, какой из сред наиболее негативно сказываются на здоровье человека и на состоянии экосистем? Проведенные исследования показали, что именно последствия антропотехногенного воздействия на атмосферу становятся причиной глобальных изменений в биосфере. К такого рода негативным последствиям относятся:

1) парниковый эффект и глобальное изменение климата, разрушение озонового слоя, проникновение губительного жесткого ультрафиолетового излучения, выпадение кислотных дождей и радиоактивных осадков, трансграничные переносы загрязняющих веществ и др.;

2) одновременное нахождение в атмосфере множества разнообразных загрязняющих веществ, увеличивающих риск возникновения опасных негативных эффектов у отдельных живых организмов и целых экосистем вследствие усиления комбинированного воздействия (синергизма);

3) облегченный доступ загрязняющих веществ в организм человека (легкие, затем кровь) непосредственно из атмосферного воздуха в процессе дыхания (20 000 л в сутки) (установлено, что загрязняющее вещество, поступающее в организм человека ингаляционным путем, т. е. в процессе дыхания, действует в 80-100 раз сильнее, чем при поступлении через желудочно-кишечный тракт);

4) трудность защиты от ксенобиотиков (можно не употреблять загрязненные продукты питания и недоброкачественную воду, но нельзя избежать влияния загрязненного воздуха).

Нормирование качества воздуха. Под качеством атмосферного воздуха понимают совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК_рз) концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья людей (табл. 14.1).

Как следует из определения, ПДК_рз представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества на взрослую работоспособную часть населения в течение периода, установленного трудовым законодательством.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК_мр) - концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 мин рефлекторных реакций в организме человека.

Таблица 14.

Понятие ПДК_мр используется при установлении научно-технических нормативов - предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. В результате рассеяния примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент не должна превышать ПДК_мр.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК_сс) _ это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.

Таким образом, ПДК_сс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДК_сс может служить эталоном для оценки состояния воздушной среды в селитебной зоне (зона населённых пунктов, предназначенная для размещения жилого фонда и общественных зданий). Учитывая, что существует несколько видов ПДК воздушной среды, совершенно недопустимо говорить о ПДК воздуха вообще, не уточняя, о каком нормативе идет речь.

В последнее время растет число публикаций, описывающих отдельные эффекты действия загрязняющих веществ на отдельные виды живых организмов, в том числе атмосферных примесей на растительность. Так, установлено, что лишайники и хвойные породы деревьев в большей степени, чем прочие автотрофные организмы, реагируют на присутствие в воздухе кислых газов, в первую очередь сернистого ангидрида. Некоторые исследователи предлагают установить предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ для диких видов живых организмов, обитающих в природных экосистемах, с тем, чтобы использовать эти нормативы при оценке ущерба и ограничении воздействия на особо охраняемые природные объекты. Однако до введения государственных нормативов еще далеко.

Нормирование качества воды. В соответствии с действующими правилами и нормами (Государственный регламент) питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь соответствующие органолептические свойства (т. е. воспринимаемые органами чувств): температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость. Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

По санитарному признаку устанавливаются микробиологические и паразитологические показатели качества воды (число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в с единице объема, количество цист гельминтов).

Токсикологические показатели качества воды, характеризующие безвредность ее химическою состава, определяются содержанием химических веществ, которое не должно превышать установленных нормативов. Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Рыбохозяйственное нормирование. ПДК химических веществ для рыбохозяйственных водоемов в отличие от гигиенических норм устанавливают в ходе экспериментов на водных организмах (гидробионтах) с помощью приемов и методов водной токсикологии. Биотестирование токсичности вещества - это токсикологический эксперимент, в ходе которого определяют параметры токсичности: максимально не действующую концентрацию (МНК), летальные (ЛД|₁₀₀) и полулетальные (ЛД₅₀) дозы (индекс обозначает долю погибших опытных организмов при соответствующей концентрации химического вещества).

Опыты по установлению ПДК рыбохозяйственных водоемов проводят с водными организмами, представляющими основные трофические звенья водной экосистемы, промысловыми рыбами, кормовыми беспозвоночными, водорослями. У разных видов тест-организмов наблюдаются большие различия в чувствительности. Поэтому выявляют самое слабое звено среди всех использованных организмов и устанавливают максимально не действующую концентрацию, которую принимают за основу в расчетах ПДК.

Нормирование и контроль загрязнения почвы. Принцип контроля загрязнения почв - это проверка соответствия концентраций загрязняющих веществ установленным нормам и требованиям (Государственному регламенту). Понятие ПДК для почвы несколько отличается от такового для других сред.

ПДК загрязняющих веществ в почве - это максимальная концентрация загрязняющего вещества, которая не вызывает прямого или опосредованного негативного воздействия на здоровье человека и способность почв к самоочищению.

Так, ПДК пестицидов в почве представляет собой максимальное содержание остатков пестицидов, при котором они мигрирую в сопредельные среды в количествах, не превышающих гигиенические нормативы, а также не влияют отрицательно на биологическую активность самой почвы.

Таким образом, существуют различные нормативы предельно допустимых концентраций веществ в различных средах: ПДК в воздухе рабочей или жилой зоны, ПДК рыбохозяйственных водоемов, ПДК в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, ПДК в продуктах питания и т. д.

Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем, но в них не указан источник воздействия и не регулируется его деятельность. Требования, предъявляемые к источникам воздействия, отражены в научно-технических нормативах.

К научно-техническим нормативам относятся нормативы выбросов и сбросов вредных веществ (ПДВ и ПДС), а также технологические, строительные, градостроительные регламенты, содержащие требования по охране окружающей природной среды. В основу установления научно-технических нормативов положен следующий принцип: при условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание любой примеси в воде, воздухе и почве должно удовлетворять требованиям санитарно-гигиенического нормирования.

Научно-техническое нормирование предполагает введение ограничений деятельности хозяйственных объектов в отношении загрязнения окружающей среды, иными словами, позволяет определять предельно допустимые потоки вредных веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду, почву. Таким образом, от предприятий требуется не собственно обеспечение тех или иных ПДК, а соблюдение пределов выбросов и сбросов вредных веществ, установленных для объекта в целом или конкретных источников, входящих в его состав. Зафиксированное превышение величин ПДК_В или ПДК_мр в окружающей среде само по себе не является нарушением со стороны предприятия, хотя, как правило, служит сигналом невыполнения установленных научно-технических нормативов (или свидетельством необходимости их пересмотра).

Система контроля, основанная на дифференцированном определении концентрации вредных веществ и сопоставлении их с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), недостаточно эффективна. Следует иметь в виду, что во многих случаях при установлении ПДК учитывается только прямое токсикологическое взаимодействие и игнорируются реально существующие косвенные факторы, которые могут обусловить возможные отдаленные последствия

Не менее серьезным недостатком контроля, основанного на системе ПДК, является то, что изолированное действие отдельных химических веществ без учета реальной экологической ситуации не отражает истинной картины. Изолированного действия не существует - действует вся сумма факторов, взаимодействие которых может усиливать или ослаблять эффект воздействия каждого. На сегодняшний день установлено всего около 1000 ПДК вредных веществ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования и около 700 ПДК загрязняющих веществ для рыбохозяйственных водоемов. В то же время, известно, что число загрязняющих веществ антропогенного происхождения в диапазоне концентраций 10^-4... 10^-7 % в водоемах и водотоках превысило миллион наименований и ежегодно синтезируется свыше четверти миллиона новых химических веществ. Такое несоответствие усугубляется тем, что не более 10 % общего числа нормированных вредных веществ анализируется методами на уровне ПДК.

Не дает возможности получать адекватную оценку состояния водных экосистем и использование методов биотестирования - экспериментальное определение токсичности воды для гидробионтов, основанное на регистрации реакций тест-объектов. Возможность экстраполяции результатов экспериментов по биотестированию, полученных в условиях близких к природным, на естественные водоёмы, крайне ограничена, так как при разработке и стандартизации методик биотестирования невозможно учесть все особенности жизнедеятельности организма в природной среде.

Таким образом, широко распространенная система государственного контроля, основанная на дифференцированном определении концентрации отдельных контролируемых вредных веществ, как и методы биотестирования, не может дать адекватной оценки состояния водных экосистем. Это происходит потому, что на водные экосистемы помимо химического загрязнения негативное влияние оказывают многие другие антропогенные факторы, например тепловое и биологическое загрязнения. Все это обусловливает необходимость дальнейшей концептуальной разработки новых экспериментальных методов и подходов, обеспечивающих возможность непосредственной оценки состояния природных экосистем и отдельных их компонентов.

Контрольные вопросы и задания

1 Чем вызвана необходимость нормирования антропогенного воздействия на природную среду?

2 Как определяется вредность загрязняющих веществ?

3. Назовите основные отличия систем нормирования качества компонентов окружающей среды.

4. Дайте определение ПДК. Что лежит в основе экологического и санитарно-гигиенического нормирования?

5. Чем объясняется малоэффективность экологического контроля по нормативам ПДК?