«интегрального индекса техногенного загрязнения»

Ю.А.Игнатьев, М.Л.Александрова, Г.Н.Кульбицкий, Е.В.Бабаина

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ИНДЕКС ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ КАК МЕРА ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ЧЕЛОВЕКОМ ПРОДУКЦИИ

Федеральное государственное учреждение науки «ИНСТИТУТ ТОКСИКОЛОГИИ» Федерального медико-биологического агентства, г. Санкт-Петербург, Россия

Y.

A.

Ignatyev,

M.

L.

Alexandrova,

G.

N.

Kulbitsky,

E.

V.

Babaina

INTEGRAL INDEX OF TECHNOGENIC POLLUTION AS A MEASURE OF GOODS CHEMICAL SAFETY CONSUMED BY A MAN

Federal State Scientific Institution «Institute of Toxicology»,

Federal Medical-Biological Agency

St. Petersburg, Russia

Ключевые слова:
[интегральный индекс техногенного загрязнения,
уровень химической безопасности для здоровья человека, лимитирующий показатель вредности, приоритетные техногенные загрязнители
]

Keywords:
[the
integral index of
technogenic pollution, the
level of chemical safety, the limiting parameter of harm, the priority technogenic pollutants
]

РЕФЕРАТ

Цель:
Рассмотреть и представить для обсуждения новый количественный метод оценки уровня химической безопасности объектов окружающей среды, товаров, продукции и услуг, основанный на определении вновь вводимого параметра – «интегрального индекса техногенного загрязнения», получить экспериментальные результаты в применении к природной воде из различных источников.

Материалы и методы
: Использовались химические и инструментальные физико-химические методики определения химических элементов методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборах МГА-915, Perkin-Elmer; химических органических соединений методами газо-жидкостной, жидкостной хроматографии с детектированием на флюориметрическом и масс-спектральных детекторах на приборах «Хроматэк-Кристалл 5000.2», LC -20 «Prominence», GCMC-QP2010 nc Plus фирмы Шимадзу. Измерения выполнены в аккредитованных лабораториях Института токсикологии.

Результаты:
Разработана количественная методика оценки уровня химической безопасности объектов окружающей среды, товаров, продукции и услуг. Основу методики составляет вводимая количественная мера оценки уровня химической безопасности - интегральный индекс техногенного загрязнения Ipol. Определены основные уровни химической безопасности потребляемой человеком продукции: высший, высокий, допустимый, низкий и чрезвычайно низкий, соответствующие различным диапазонам величин Ipol. Определён порядок процедуры оценки уровня химической безопасности и отмечены сопутствующие трудности. В качестве примера приведена оценка уровня химической безопасности природной воды из различных источников ленинградской области и проведено их ранжирование.

Выводы:

Разработанная методика может быть использована для оценки уровня химической безопасности объектов окружающей среды, товаров, продукции и услуг. В частности, в системе Федерального медико-биологического агентства, а также в системе Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в органах по экологической сертификации продукции, товаров и услуг.

The purpose:

To regard and discuss a new quantitative method of chemical safety level estimation of environmental objects, goods, productions and services based on the determination of technogenic pollution index. To get the results and the contamination range for various natural water sources.

Materials and methods:
Chemical and tool physical-chemical techniques of definition of chemical elements by atomic-absorbtion spectroscopy on devices MGA-915 and Perkin-Elmer, chemical organic compounds by methods of gas-liquid and liquid chromatography with detecting on fluorimetric and mass spectral detectors on devices «Hromatek Crystal 5000.2», LC-20 «Prominence», GCMS-QP2010 nc Plus Shimadzu were used. Measurements were executed in the accredited laboratories of Institute of toxicology.

Results:
The quantitative technique to estimate the chemical safety level of an environmentals, the goods, production and services is developed. The method is based on the introduction of new parameter – “the integral index of technogenic pollution Ipol.” The procedure order to estimate the chemical safety level is certain and accompanying difficulties are noticed.The basic levels of chemical safety of production consumed by the person are established as maximum, high, admissible, low and extremely low and сorrelated to a proper range of different Ipol values. As an example the estimation of natural water chemical safety levels and ranging from various sources of North-West region of Russia is resulted.

Conclusions:
from our point of view the offered method may be used for chemical safety level estimation of environmental objects, goods, productions and services. In particular it may be used in the systems of Federal medical-biological agency and in ecological sertification centers accredited by Federal agency of technical regulation and metrology of Russia.

Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют качество всего потребляемого по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем. [1,2]. Для лучшего представления о предлагаемой методике, напомним, что «экологическая безопасность - состояние защищенности жизненно важных интересов человека, общества, окружающей природной среды, при котором достигается предотвращение или ограничение угроз, возникающих в результате антропогенных или природных воздействий на систему "человек - среда обитания"» [3]. Сложился определённый стереотип представления о том, что экологическая безопасность понимается прежде всего как безопасность окружающей среды в результате техногенной деятельности человека, в то время как экологической безопасности продукции, товаров и услуг для здоровья человека уделяется меньшее внимание. Основным предметом рассмотрения в настоящей работе и является последнее – рассмотрение механизма количественной оценки уровня экологической безопасности продукции (товаров) для здоровья человека. В качестве продукции могут выступать и объекты окружающей среды – природная вода, почва.

Вопрос оценки уровня экологической безопасности актуален, т.к. термин «экологическая безопасность» часто звучит с количественным подтекстом («высокая» или «низкая» экологическая безопасность), но конкретная количественная оценка уровня при этом не делается. Экологическая безопасность многофакторна и включает по крайней мере безопасность химическую, радиационную, бактериологическую. В дальнейшем изложении мы будем руководствоваться химическим фактором экологической безопасности объектов окружающей среды и продукции для здоровья человека.

В литературе имеются попытки количественно оценить уровень экологической безопасности , например территорий, путём ранжирования степени их загрязнения техногенными факторами [4], однако количественный механизм оценки уровня экологической безопасности объектов окружающей среды и потребляемой человеком продукции отсутствует.

Детерминированные техногенные параметры входят в списки обязательно контролируемых величин в системе Роспотребнадзора при выпуске продукции в хозяйственный оборот. При этом пороговым уровнем являются величины предельно допустимых концентраций (ПДК) приоритетных техногенных загрязнителей для данного вида продукции. Превышение ПДК служит причиной запрета выпуска продукции в хозяйственный оборот, в то время как количественные величины пусть и небольших значений найденных концентраций техногенных загрязнителей, меньших ПДК, но тем не менее присутствующих в продукции, в дальнейшем, как правило, не учитываются. Теряется огромный массив информации. Присутствие же в организме следовых количеств вредных ксенобиотиков, попадающих при потреблении такой продукции, недопустимо.

Для введения количественной характеристики уровня химической безопасности объектов окружающей среды и потребляемой продукции для здоровья человека требуется найти и определить меру безопасности. Этой мерой, на наш взгляд, наилучшим образом отвечает вводимая нами величина – «интегральный индекс техногенного загрязнения Ipol» определяемый суммой отношений Ci/ПДКi, где Ci - экспериментально определённая концентрация техногенного загрязнителя в продукции, ПДКi — предельно допустимая концентрация (уровень) данного техногенного загрязнителя в данной продукции. При этом техногенные загрязнители нормируются по одному и тому же лимитирующему показателю вредности ЛПВ в случае комбинированного действия смеси веществ [5].

Упоминание об индексе загрязнения как меры степени загрязнения имело место в СанПиН 4630-88 для воды водоёмов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [6]. При этом степень загрязнения «допустимая», «умеренная», «высокая», «чрезвычайно высокая» соотносилась с индексом загрязнения соответственно равным 0, 1, 2, 3. Предложенная классификация водных объектов в последующем документе СанПиН 2.1.5.980-00 отсутствует [7]. В СанПиН 2.1.4.1116-02, касающегося гигиенических требований к качеству воды, расфасованной в ёмкости, предназначенной для питьевых целей и приготовления пищи вводится категорийность качества питьевой воды (питьевая вода «первой категории качества» и «высшей категории качества»), определяемая по разной остаточной концентрации техногенных загрязнителей [8]. По сути это есть категорийность безопасности питьевой воды. Данный подход можно было бы перенести и на классификацию загрязнённости пищевой и иной продукции (товаров), потребляемых человеком, однако этого не произошло.

Подобная оценка класса загрязнения воды и водоёмов описана в ныне действующих СанПиН 2.1.5.980-00, где вводится два класса эколого-гигиенического качества, когда сумма отношений Ci/ПДКi <
1 («норма») и Ci/ПДКi > 1 («патология»).

Мы предлагаем соотнести уровень химической безопасности продукции для здоровья человека с мерой химической безопасности - индексом техногенного загрязнения следующим образом: «уровень химической безопасности продукции для здоровья человека — количественная оценка содержания в продукции (услуге) техногенных загрязнителей, проводимая по интегральному индексу техногенного загрязнения Ipol относительно величин ПДК, ПДУ, с учётом классификации загрязнителей по лимитирующему показателю вредности ЛПВ».

Уровни химической безопасности предлагается ранжировать следующим образом:

- «продукция высшего уровня химической безопасности для здоровья человека» — продукция, не содержащая стойких опасных токсичных загрязнителей, содержание других техногенных загрязнителей, нормированных по одному и тому же ЛПВ, по интегральному индексу техногенного загрязнения Ipol не превышает величины 0,25 (Ipol <0,25),

- «продукция высокого уровня химической безопасности для здоровья человека» - продукция, в которой не содержится стойких опасных токсичных загрязнителей, содержание других техногенных загрязнителей, нормированных по одному и тому же ЛПВ, по интегральному индексу техногенного загрязнения Ipol находится в пределах 0,25 < Ipol < 0,75,

- «продукция допустимого уровня химической безопасности для здоровья человека» - продукция, не содержащая стойких опасных токсичных загрязнителей продукция, содержание других техногенных загрязнителей, нормированных по одному и тому же ЛПВ, по интегральному индексу техногенного загрязнения Ipol находится в пределах 0,75 < Ipol < 1,0.

- «продукция низкого уровня химической безопасности для здоровья человека» -продукция, в которой содержание техногенных загрязнителей, нормированных по одному и тому же ЛПВ, по интегральному индексу техногенного загрязнения находится в пределах 1< Ipol < 5.

- «продукция чрезвычайно низкого уровня химической безопасности для здоровья человека» - продукция, содержание в которой техногенных загрязнителей, нормированных по одному и тому же ЛПВ, по интегральному индексу техногенного загрязнения Ipol > 5.

1

Вышеприведённые определения и значения интегрального индекса техногенного загрязнения для загрязнителей одного типа по ЛПВ приведены в таблице 1.

Дав определения различных уровней химической безопасности и соответствующих им значений интегральных индексов техногенного загрязнения, необходимо перейти к описанию критериев выбора техногенных загрязнителей. Целесообразно выделить приоритетные загрязнители окружающей среды вообще, и приоритетные техногенные загрязнители данной продукции, потребляемой человеком, в частности. Что касается первых, то этот вопрос рассмотрен в работах [9,10]. Выделяются приоритетные техногенные загрязнители, подвергающиеся межсредовому переносу, стойкие токсичные (около 35 базовых органических и неорганических соединений), биоаккумулирующие и токсичные (43 базовых органических и неорганических соединений). Получить информацию о возможных техногенных загрязнителях продукции можно из источников [9 -17].

Что касается приоритетных техногенных загрязнителей данного вида продукции, то их перечень в первом приближении даётся в соответствующих санитарных правилах и нормах, других нормативных документах Роспотребнадзора. При наличии испытаний по обязательному списку приоритетных загрязнителей данного вида продукции, проведённых в системе Роспотребнадзора в рамках контроля безопасности продукции, возможно определить интегральный индекс техногенной загрязнённости и соответствующий уровень химической безопасности, позволяющий ранжировать различные однородные виды продукции по степени загрязнённости. К сожалению, такая задача в настоящее время перед службой Роспотребнадзора не ставится, из получаемых экспериментальных данных информация извлекается не полностью.

Расширение списков испытуемых параметров позволит более полно представить возможную техногенную загрязнённость продукции и определить соответствующий уровень химической безопасности. В итоге процедура оценки уровня химической безопасности продукции для здоровья человека представляется следующим образом: составление списка испытуемых параметров для данного вида продукции с использованием отечественных и международных норм и критериев выбора приоритетных загрязнителей, проведение испытаний по составленному списку, оценка содержания техногенных загрязнителей данной продукции относительно существующих ПДК, ПДУ, определение интегрального индекса техногенного загрязнения, соотнесение интегрального индекса техногенной загрязнённости с заданными диапазонами уровней химической безопасности.

Отметим, что определённая сложность возникает при выборе ПДК для расширенного списка техногенных загрязнителей. Ниже приведён пример применения предлагаемой нами методики для ранжирования загрязнённости воды хозяйственно-питьевого назначения.

2,

Результаты исследования.
Нормы безопасности для воды, потребляемой населением, содержат наиболее полные списки техногенных загрязнителей в сравнении с другими объектами, продукцией и товарами [7,8]. Для достаточно объективной характеристики техногенной загрязнённости воды можно использовать результаты уже проведённых испытаний в рамках соответствующих СанПиН. В таблице 2 приведены результаты исследования проб природной воды

Значения интегрального индекса техногенного загрязнения определяются:

Ipol = Σ ( Сi / ПДКi ) с.-т. Ipol = Σ ( Сi / ПДКi ) орг.

44,

3,

В таблицах 3 и 4 дано ранжирование проб воды по уровням химической безопасности. Из данных следует, что ранжирование объектов по разным ЛПВ разное. Очевидно в результатах исследований надо отдельно пояснять, к какому ЛПВ следует относить найденный уровень химической безопасности данного объекта окружающей среды или продукции, потребляемой человеком. Вероятно также в дальнейшем для оценки уровня химической безопасности не следует учитывать химические элементы, физиологически необходимые организму человека, когда концентрация этих элементов не превосходит ПДК (например фтор, магний, селен, цинк). Кроме того, возникает вопрос учёта естественного природного фона химических элементов в таких объектах как почва и продукция сельского хозяйства (мясосырьё, растительное сырьё для пищевых продуктов). Очевидно в этом случае природный фон будет являться нижней допустимой границей, учитываемой при оценке содержания химического элемента в объекте как техногенного загрязнителя.

Перечисленные вопросы нуждаются в дальнейшем уточнении и доработке.

Выводы.
Рассматриваемая методика позволяет количественно определить уровень химической безопасности объектов окружающей среды, потребляемого сельхозсырья, пищевой и иной продукции, для здоровья человека по вновь вводимой мере экологической безопасности – интегральному индексу техногенной загрязнённости. На примере проб природной воды, взятых из различных источников, показана возможность ранжирования объектов по величине интегрального индекса техногенной загрязнённости. Методика может быть рекомендована для применения в системе Роспотребнадзора как достаточно простой способ количественной оценки уровня химической безопасности продукции перед её выпуском в хозяйственный оборот, инспекционных, контрольных или иных целей.

Литература

1.Слепян Э.И. Экологическая сертификация жилой среды – значение, содержание, осуществление. Региональная экология. №1-2, 1996, с.39-54.

2. Слепян Э.И. Экологический риск. Региональная экология. №1-2, 2002, с.62-82.

3. Федеральный закон от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" (с изменениями от 22 августа, 29 декабря 2004 г., 9 мая, 31 декабря 2005 г., 18 декабря 2006 г., 5 февраля, 26 июня 2007 г.).

4. Приваленко В.В., Безуглова О.С. Экологические проблемы антропогенных

ландшафтов Ростовской области. т. 1. Экология города Ростова-на-Дону. СКНЦ ВШ, Ростов-на-Дону, 2003. 290 с.

5. Игнатьев Ю.А. Индекс техногенного загрязнения как мера экологической

безопасности продукции и товаров, потребляемых человеком. Тезисы Второго СанктПетербургского Международного экологического форума «Окружающая среда и здоровье человека» 1 – 4 июля 2008 года, Санкт-Петербург, Россия

6. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения.

СанПиН4630–88. Министерство здравоохранения СССР. Москва. 1988 г.

7.Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов.Гигиенические требования к охране поверхностных вод. СанПиН 2.1.5.980-00. Минздрав России Москва. 2001 г.

8. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1116-02. Минздрав России. Москва. 2002 г.

9. Онищенко Г. Г., Новиков С. М., Рахманин Ю. А., Авалиани С. Л., Буштуева К. А. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Под ред. Ю. А. Рахманина, Г. Г Онищенко. М., НИИ ЭЧ и ГОС, 2002. — 408 с.

10. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду Р2.1.10.1920-04 Москва.: Федеральный центрГоссанэпиднадзора Минздрава России, 2004.-143 с.

11. «Критерии оценки риска для здоровья населения приоритетных химических веществ, загрязняющих окружающую среду» Методические рекомендации. М.: Санэпидмедиа, ГУ НИИ ЭЧ и ГОС им. А. С. Сысина РАМН, Центр Госсанэпиднадзора в г. Москве, 2003.

12. «Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ». Министерство здравоохранения РФ.

13.Стокгольмская конвенция по стойким органическим загрязнителям. Стокгольм. 2001 г.

14. Стойкие токсичные вещества (Persistant Toxic Substances). Программа ООН по

окружающей среде UNEP. 1998 г.

15.Перечень токсичных веществ. Американское Агентство по охране окружающей среды. США.

16. Роттердамская конвенция о процедуре предварительного обоснованного согласия в отношении отдельных опасных химических веществ и пестицидов в международной торговле.UNEP. 1999 г.

17. Уровни минимального риска опасных веществ. Агентство по токсичным веществам и регистру болезней ATSDR . США. 1998 г.

Таблица 1

Соотношения между уровнями химической безопасности потребляемой человеком продукции и соответствующими интегральными индексами техногенного загрязнения

Уровень экологической безопасности продукции, потребляемой человеком	Интегральный индекс техно- генного загрязнения продукции Ipol
Высший Высокий Допустимый Низкий Чрезвычайно низкий	< 0,25 0,25< Ipol <0,75 0,75< Ipol <1,0 1< Ipol <5 > 5

Таблица 2

Результаты исследования природной воды различных производителей из артезианских скважин на территории Ленинградской области

№ пп	Показатель	ЛПВ	Полученные значения концентраций мг/дм3			ПДК мг/дм3
			ООО «Аквалайн»	ООО «Лидер»	ООО «Родник»
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.	Нитраты Нитриты Азот аммиака Фосфаты Фториды Алюминий Барий Бериллий Бор Железо Кадмий Кобальт Кремний Магний Марганец Медь Молибден Мышьяк Никель Ртуть Свинец Селен Стронций Сурьма Хром Цинк Фосфорсодерж. пестициды Хлорсодержащ. пестициды Азотсодерж. пестициды Фенолы Нефтепродукты ПАВ Полихлориров. бифенилы Бенз(α)пирен	орг. орг. орг. орг. орг. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. орг. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. орг. орг. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. с.-т. орг. с.-т. с.-т. с.-т. орг. орг. орг. с.-т. с.-т.	0,12 < 0,003 <0,05 <0,04 1,70 <0,01 0,25 < 0,0001 0,34 <0,05 < 0,0002 < 0,005 0,50 0,80 0,012 < 0,005 < 0,001 < 0,005 < 0,001 < 0,00005 0,0017 < 0,005 0,28 < 0,001 < 0,001 < 0,005 <0,01 <0,001 < 0,01 < 0,0005 < 0,01 < 0,01 < 0,00001 < 0,0000001	0,45 <0,003 0,10 0,13 <0,19 <0,01 0,18 < 0,0001 <0,10 <0,05 < 0,0002 < 0,005 2,10 7,50 0,019 < 0,005 < 0,001 < 0,005 < 0,001 < 0,00005 < 0,001 < 0,005 0,12 < 0,001 < 0,001 < 0,005 <0,01 <0,001 < 0,01 < 0,0005 < 0,01 < 0,01 < 0,00001 <0,000001	<0,10 0,006 <0,05 <0,04 1,50 0,18 0,05 < 0,0001 <0,01 0,25 < 0,0002 < 0,005 2,0 15,50 0,021 0,006 < 0,001 < 0,005 0,012 < 0,00005 < 0,001 < 0,005 0,16 < 0,001 < 0,001 0,012 <0,01 <0,001 < 0,01 < 0,0005 < 0,01 < 0,01 < 0,00001 < 0,000001	45,0 3,0 1,5 3,5 1,5 0,2 0,7 0,0002 0,5 0,3 0,001 0,1 10,0 65,0 0,05 1,0 0,07 0,05 0,02 0,0005 0,01 0,01 7,0 0,005 0,05 5,0 0,1 0,002 0,1 0,001 0,05 0,1 0,001 0,00001

Таблица 3

Ранжирование уровней химической безопасности воды для здоровья человека по санитарно-токсикологическому лимитирующему показателю вредности

№ пп	Проба воды	Ipol с.-т.	Уровень экологической безопасности
1. 2. 3.	ООО «Лидер» ООО «Аквалайн» ООО «Родник»	0,487 1,300 1,794	высокий низкий низкий

Таблица 4

Ранжирование уровней химической безопасности воды для здоровья человека по органолептическому лимитирующему показателю вредности

№ пп	Проба воды	Ipol орг.	Уровень экологической безопасности
1. 2. 3.	ООО «Аквалайн» ООО «Лидер» ООО «Родник»	0,139 0,453 1,360	высший высокий низкий

Авторы:

1.	Игнатьев Юрий Алексеевич, кандидат физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник	__________________ (дата, подпись)
2.	Александрова Марина Леонидовна, кандидат химических наук, руководитель лаборатории	__________________ (дата, подпись)
3.	Кульбицкий Глеб Никандрович, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник	__________________ (дата, подпись)
4.	Бабаина Елена Владимировна, научный сотрудник	__________________ (дата, подпись)

Статья опубликована в журнале «Медицина экстремальных ситуаций» ноябрь¸ 2010 г.