Гигиеническое нормирование химических веществ в почве

Методология нормирования ЭХВ в почве

Проведение исследований по гигиеническому нормированию химических веществ в почве начинается со сбора информации, позволяющей оценить значение данного вещества в санитарной практике, выявить его физико-химические константы. С этой целью следует установить, в каких количествах изучаемое вещество встречается в природе, в каких производственных процессах и в каких количествах оно используется в сельском хозяйстве, каковы уровни загрязнения почвы, параметры токсичности вещества и механизм токсического действия, данные о нормативах в смежных средах, количественные и качественные методы обнаружения вещества и его метаболитов в почве, воде, воздухе и растениях, а при необходимости и в биологическом материале.

За исходную концентрацию пестицидов, минеральных удобрений, микроудобрений, стимуляторов роста растений принимают концентрации, которые создаются в почве при рекомендуемых максимальных нормах расхода препаратов, принятых в сельскохозяйственной практике.

Р - норма расхода ЭХВ, кг/га,

С - концентрация ЭХВ в почве, мг/кг

d - плотность почвы, кг/дм³

h - глубина пахотного слоя, дм

За исходную концентрацию для химических веществ, поступающих в почву со сточными водами, промышленными выбросами, выхлопными газами автомобилей, принимают уровень естественного содержания в почвах.

Центральным методологическим вопросом гигиенического регламентирования ЭХВ в почве является определения критерия их безопасности для здоровья населения.

В основу теории и практики гигиенического нормирования ЭХВ в почве положен критерий (первое положение теории), допускающий возможность поступления и содержание ЭХВ в почве в виде примесей к естественному ее составу в количествах, безопасных для здоровья людей и окружающей среды. Следовательно, не всякое поступление ЭХВ в почву рассматривается как опасное загрязнение. Этот подход не препятствует широкой химизации народного хозяйства в любом регионе страны, при условии соблюдения системы гигиенических регламентов, основанных на ПДК ЭХВ в почве, которые гарантируют охрану здоровья населения и почвы от опасного загрязнения.

Предлагаемое определение ПДК соответствует приведенному критерию вредности. Под ПДК ЭХВ в почве следует подразумевать максимальное его количество (в мг/кг пахотного слоя абсолютно сухой почвы), установленное в экстремальных почвенно-климатических условиях, которое гарантирует отсутствие отрицательного прямого или опосредованного через контактирующие с почвой среды воздействия на здоровье человека, его потомство и санитарные условия жизни населения.

Второе положение теории нормирования ЭХВ в почве состоит в том, что при оценке безопасности поступления химических веществ в почву исходят из недопустимости превышения порога адаптационной возможности организма самых чувствительных групп населения и порога экологической адаптационной (самоочищающей) способности почвы при изолированном, комплексном, комбинированном или сочетанном действии химических веществ на организм человека и окружающую среду (порог безопасного действия).

Под порогом безопасного действия химических веществ, поступающих в организм людей из почвы, подразумевается такое их действие (одномоментное, суточное, годовое, в течение всей жизни), которое не вызывает функциональных, биохимических, структурных изменений в организме выше границ, при превышении которых могут наступить сдвиги в организме, опасные для здоровья человека или его потомства.

Под порогом вредного биологического воздействия нормируемого химического вещества следует подразумевать такое его действие, при котором количественные физиологическое, биохимические или структурные изменения переходят в качественные, имеющие характер предпатологии.

Под порогом экологической адаптационной возможности (самоочищающей способности почвы) следует подразумевать такое действие нормируемого вещества на почву, при котором количественные изменения самоочищающей способности переходят в качественные, выражающиеся в нарушении времени и скорости процессов самоочищения, характерных для данного вида почвы в определенном климато-ландшафтном регионе.

Таким образом, в почве допускается такое содержание ЭХВ, которое гарантирует отсутствие отрицательного воздействия на здоровье населения как при прямом контакте человека с почвой (заглатывание и вдыхание почвенной пыли, поступление через кожу), так и опосредованно при миграции токсического вещества по одной или нескольким экологическим цепям (почва-растение-человек; почва-растение-животное-человек; почва-атмосферный воздух-человек; почва-вода-человек и др.) или суммарно по всем цепям, а также не нарушает процессов самоочищения почвы и не влияет на санитарные условия жизни.

Третьим положением теории гигиенического нормирования ЭХВ в почве является требование о проведении исследований в экстремальных почвенно-климатических условиях, способствующих максимальной миграции изучаемого химического вещества в контактирующие с почвой среды (вода, воздух, растение), а также обеспечивающих наиболее интенсивное воздействие ЭХВ на процессы самоочищения и почвенный микробиоценоз. Это положение обеспечивает значительный коэффициент гигиенической прочности разработанных для почвы ПДК.

Для создания экстремальных условий эксперимент следует проводить на таком типе почвы, который обладает максимальной фильтрующей, минимальной сорбционной и поглотительной способностью. Таким типом почвы является песчаная.

Соблюдение принципа экстремальности обеспечивается также проведением исследований при микроклиматических параметрах (температура, влажность, УФ-излучение и др.), способствующих максимальной миграции ЭХВ в контактирующие среды. Помимо почвенных и микроклиматических условий, для создания экстремальности необходимо использовать в эксперименте растения-концентраторы, максимально накапливающие изучаемое ЭХВ при наименьшем его содержании в почве. Такими растениями чаще всего могут быть для хлорорганических пестицидов и производных мочевины представители рода крестоцветных (редис Сакса), для фосфорорганических пестицидов и тяжелых металлов - злаковые (кукуруза, овес, пшеница). Из них выбирают одно растение, которое концентрирует изучаемое ЭХВ в наибольшей степени. Это растение носит название фитотеста (ФТ). На ФТ-растении и проводят основные исследования по установлению пороговой концентрации ЭХВ в почве, при которой в изучаемом растении-концентраторе будет накапливаться ЭХВ на уровне ДОК для данного вида растения. Затем рассчитывают на весь суточный рацион пищевых продуктов растительного происхождения (0.9 кг/сутки), принимая условно, что в них может накапливаться столько же ЭХВ, сколько в растении-концентраторе при пороговой концентрации ЭХВ в почве. Этот расчет осуществляют для нахождения максимального количества ЭХВ, поступающего в организм человека в экстремальных условиях с пищевыми продуктами растительного происхождения. Затем сравнивают найденную величину с максимально допустимой дозой поступления данного ЭХВ в организм человека, которая не должна быть превышена. Экстремальные условия эксперимента создают значительный запас прочности при гигиеническом нормировании для конкретных (региональных) почвенно-климатических условий. Величина коэффициента запаса колеблется от 10 до 20.

Четвертым положением является требование о проведении всех исследований в стандартных и, следовательно, сопоставимых почвенных и микроклиматических условиях. Такие условия создаются при использовании единого, имитирующего, стандартного модельного почвенного эталона, основанного на постоянном гранулометрическом и физико-химическом составе песчаной почвы и единых микроклиматических параметрах.

Пятое положение - исследование проводят не в натурных, а только в единых, соспоставимых экспериментальных условиях на лабораторных модельных установках.

Шестое положение - в ходе эксперимента должны быть проведены всесторонние исследования по выявлению наиболее узкого места в процессах миграции; детоксикации; влиянии на органолептические свойства, пищевую ценность выращиваемых растений; воздействия на организм подопытных животных и почвенный микробиоценоз нормируемого химического вещества; здоровье и санитарные условия населения. При этом определяют пороговые количества химического вещества по общесанитарному, миграционно-водному, миграционно-воздушному, органолептическому, фитоаккумуляционному (транслокационному), санитарно-токсикологическому показателям вредности. На основе пороговых количеств по каждому показателю выбирают лимитирующий показатель вредности, по которому устанавливается ПДК.

Седьмое положение - ПДК ЭХВ в почве является единой величиной для любых почвенно-климатических условий с коэффициентом запаса прочности гигиенического нормирования для региональных почвенно-климатических условий.

Восьмое положение - по найденной единой ПДК химического вещества в почве определяют региональную ПДК для условий конкретного почвенно-климатического региона. При расчете этой величины учитывают ведущие факторы, от которых зависят миграция, детоксикация, образование метаболитов ЭХВ в почве: температура и влажность почвы, содержание гумуса, рН, пористость, бактериальная обсемененность и пр. На основании исследований, проведенных на натурных образцах почвы данного региона, находят коэффициенты, характеризующие воздействие этих факторов на процессы миграции и детоксикации ЭХВ. Значения поправочных коэффициентов используют с учетом найденной ПДК для расчета величин предельно допустимого уровня внесения (ПДУВ) и безопасного остаточного количества (БОК) изучаемого химического соединения для конкретных почвенно-климатических условий.