Методические указания по основам экологии и охраны природы

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
им. Н.Н.БУРДЕНКО
ФАУСТОВ А.С., ФЕРТИКОВА Т.Е., ПОПОВ В.И.,
КАМЕНЕВ В.И., МЕХАНТЬЕВА Л.Е., ЛЕОНОВ В.И.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОСНОВАМ ЭКОЛОГИИ И ОХРАНЫ ПРИРОДЫ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА
ВОРОНЕЖ – 2008 г.
2
УДК 615.11+504.06 (07.07)
ББК 51.21
М 545
Методические указания по основам экологии и охраны природы для
студентов фармацевтического факультета / сост. А.С. Фаустов, Т.Е. Фертикова,
В.И. Попов и др.; Воронежская гос. мед. акад. – Воронеж: ИСТОКИ, 2008. –
162 с.
Методические указания подготовлены в соответствии с учебными планом и
программой по специальности 040500 «Фармация» (2004).
Методические указания ставят своей целью формирование у студентов
понимания значимости экологии как комплексной междисциплинарной науки,
решающей профессиональные задачи по охране окружающей среды от
антропогенного воздействия. Содержат сведения по разделам общей и частной
экологии, включающим вопросы охраны окружающей природной среды от
загрязнения промышленными сточными водами, промышленными выбросами и
промышленными отходами, в частности химико-фармацевтических предприятий.
Один из разделов посвящен пищевым и биологически активным добавкам.
Методические указания предназначены для студентов фармацевтических
факультетов медицинских вузов.
Рецензенты: д.м.н., профессор Ю.И. Степкин;
д.м.н., О.В. Филиппова.
Методические указания рекомендованы к изданию и внедрению в учебный
пр о цесс кафедр ы о бщей гигиены решением ЦМС ВГМА от 12.05.2005 г.
(протокол № 7).
© Фаустов А.С.,
© Фертикова Т.Е.,
© Попов В.И.,
© Каменев В.И.,
© Механтьева Л.Е.,
© Леонов В.И.,
© Издательство ИСТОКИ»
3
СОДЕРЖАНИЕ
Тема 1. “Основы общей экологии”. Попов В.И.
6
1.1. Термины и определения.
6
1.2. Экология как наука.
17
1.2.1. Исторические сведения о формировании науки «экологии».
17
1.2.2. Разделы экологической науки.
19
1.2.3. Роль экологии в современных условиях.
21
1.2.4. Взаимосвязь экологии с другими науками.
22
1.3. Законодательная база экологии.
25
1.3.1. Экологическая сертификация.
25
1.3.2. Законы РФ в области обеспечения экологической безопасности.
28
1.3.3. Международные организации и программы.
30
1.4. Контрольные вопросы.
31
1.5. Темы рефератов.
31
1.6. Литература.
31
Тема 2. “Отбор проб и определение органолептических, физических и
обобщенных
показателей сточных вод химико-фармацевтических
предприятий”. Фертикова Т.Е.
33
2.1. Термины и определения.
33
2.2. Современное состояние гидросферы и водопользования.
34
2.3. Сточные воды.
37
2.3.1. Классификация сточных вод.
37
2.3.2. Загрязняющие вещества в сточных водах.
40
2.3.3. Нормирование загрязнителей.
41
2.3.4. Защита водоемов от загрязнения.
46
2.3.5. Плата за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты.
48
2.4. Отбор проб и пробоподготовка сточных вод.
50
2.5. Органолептические и физические методы анализа сточных вод химикофармацевтических предприятий.
52
2.5.1. Органолептические показатели.
53
2.5.2. Физические показатели.
53
2.5.3. Обобщенные показатели.
54
2.6. Контрольные вопросы.
55
2.7. Темы рефератов.
56
2.8. Литература.
56
4
Тема 3. “Физико-химические и химические методы анализа сточных вод
химико-фармацевтических предприятий”. Фертикова Т.Е.
58
3.1. Методы очистки и обеззараживания сточных вод.
58
3.1.1. Очистка сточных вод.
58
3.1.2. Обеззараживание сточных вод.
63
3.2. Физико-химические и химические методы анализа сточных вод
химико-фармацевтических предприятий.
63
3.2.1. Сравнительная характеристика современных физико-химических
методов анализа сточных вод.
64
3.2.2. Физико-химические и химические показатели сточных вод.
65
3.3. Контрольные вопросы.
68
3.4. Темы рефератов.
69
3.5. Литература.
69
Тема 4. “Загрязнение атмосферного воздуха промышленными выбросами”.
Леонов В.И.
70
4.1. Термины и определения.
70
4.2. Общая характеристика воздушной среды современного города.
72
4.2.1. Экопатология
населения,
обусловленная
загрязнением
атмосферного воздуха.
73
4.2.2. Виды атмосферных загрязнений и источники загрязнения
воздушного бассейна.
76
4.2.3. Нормирование загрязнителей.
80
4.3. Промышленные выбросы.
83
4.3.1. Классификация предприятий в зависимости от содержания
выбросов и оценки опасности для окружающей среды.
85
4.3.2. Учет и инвентаризация промышленных выбросов.
87
4.3.3. Платежи за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
89
4.3.4. Очистка промышленных выбросов.
90
4.4. Отбор проб воздуха. Методы анализа проб воздуха.
97
4.5. Контрольные вопросы.
100
4.6. Темы рефератов.
101
4.7. Литература.
101
Тема 5. “Загрязнение окружающей среды промышленными отходами”.
Механтьева Л.Е.
103
5.1. Термины и определения.
103
5.2. Загрязнение окружающей среды.
104
5.2.1. Характеристика видов загрязнения окружающей среды.
104
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
Тема 6.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
5
5.2.2. Загрязнение окружающей среды пестицидами.
107
5.2.3. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами.
111
Отходы производства и потребления.
113
5.3.1. Классификация отходов.
113
5.3.2. Нормативные документы по отходам.
119
5.3.3. Требования к процессам обращения с отходами.
122
5.3.4. Плата за размещение отходов.
129
Оценка состояния почвы населённых мест.
131
Ситуационная задача.
132
5.5.1. Условие задачи.
132
5.5.2. Решение задачи.
134
Контрольные вопросы.
135
Темы рефератов.
135
Литература.
135
“Пищевые и биологически активные добавки”. Каменев В.И.
137
Пищевые добавки.
137
6.1.1. Общие сведения о пищевых добавках.
137
6.1.2. Классификация пищевых добавок.
138
6.1.3. Основные группы пищевых добавок и их токсико-гигиеническая
оценка.
142
6.1.3.1. Пищевые добавки, обеспечивающие необходимый
внешний вид и органолептические свойства продуктов. 142
6.1.3.2. Пищевые добавки, предотвращающие микробную и
окислительную порчу продукта.
146
6.1.3.3. Пищевые добавки, необходимые в технологическом
процессе производства продуктов питания.
148
6.1.4. Установление безопасности пищевых добавок и регулирование
их применения.
150
Биологически активные добавки (БАД).
156
6.2.1. Общие сведения о БАД.
156
6.2.2. Цели использования БАД в питании человека.
157
6.2.3. Контроль качества БАД.
159
Контрольные вопросы.
161
Темы рефератов.
161
Литература.
162
6
Тема 1. “Основы общей экологии”. Попов В.И.
Цель занятия:
1. Ознакомление с предметом и задачами экологии, местом экологии в системе
медико-биологических наук.
2. Формирование понимания экологии как науки о взаимосвязи общества и
природы.
3. Изучение связи экологии с социальными процессами, роли экологического
образования и воспитания.
При изучении данной темы необходимо усвоить, что природа
представляет собой сложный комплекс живых организмов и неживых объектов,
тесно связанных друг с другом. Рассмотрев предмет и основные задачи
экологии, необходимо проследить взаимосвязь экологии с другими
биологическими и техническими науками.
Место проведения занятия: учебно-профильная лаборатория кафедры общей
гигиены.
1.1. Термины и определения.
Антропогенная нагрузка – степень прямого и косвенного воздействия
людей и их хозяйственной деятельности на природу в целом или на ее
отдельные компоненты и элементы (ландшафты, природные ресурсы и т. д.).
Антропогенное загрязнение [агнл. anthopogenic pollution] – загрязнение
среды, возникающее в результате биологического существования и
хозяйственной деятельности людей, в том числе их прямого или косвенного
влияния на интенсивность природного загрязнения.
Антропогенные вещества [англ. anthropogenic substances] –
химические соединения, привносимые в окружающую среду человеком. Могут
быть аналогами природных соединений и легко включаться в естественный
круговорот веществ, рано или поздно утилизируясь в экосистемах.
Антропогенные факторы – совокупность факторов окружающей
среды, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью
человечества за период его существования. А. ф. оказывают влияние на
структуры экосистемы, изменение химического состава и режима атмосферы,
рек, океанов, а также почв при загрязнении продуктами технологии и
радиоактивными веществами.
7
Бедствие экологическое – любое (природное, природно-антропогенное,
антропогенное) изменение природной среды, ведущее к ухудшению здоровья
населения или к затруднениям в ведении хозяйства.
Безопасность эколого-гигиеническая – 1) обеспечение гарантии
предотвращения экологически значимых катастроф и аварий в результате
совокупности определенных действий; 2) степень соответствия существующих
или предполагаемых экологических условий задачам сохранения здоровья
населения для обеспечения длительного и устойчивого социальноэкономического развития; 3) комплекс состояний, явлений и действий,
обеспечивающий экологический баланс на Земле на том уровне, к которому
может без серьезного ущерба адаптироваться человечество.
Воздействие антропогенное [гр. anthropos человек + genos рождение] –
сумма прямых и опосредованных (косвенных) влияний человечества на
окружающую среду.
Воздействие кумулятивное – 1) суммирование всех порций одного
фактора с усилением общего влияния, но с сохранением характера воздействия;
2) перемена характера воздействия фактора в связи с его качественным
изменением вследствие количественного увеличения; 3) усиливающееся
воздействие химического или другого агента, связанное с его накоплением в
особи, пищевой цепи, экосистеме или их совокупности.
Всемирный день окружающей среды – учрежден на Конференции
ООН по окружающей среде 5 июня 1972 г. Отмечается ежегодно во всем мире
для привлечения внимания общественности к проблемам окружающей среды.
Геогигиена – научная дисциплина, исследующая медицинские аспекты
глобальных последствий деятельности человека: прямые воздействия на его
здоровье и опосредованные — через изменения экосистем.
Геосферы (Geospheres – от греч. Ge – земля + Sphaira – шар) –
концентрические, сплошные или прерывистые оболочки Земли, различающиеся
между собой по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим
свойствам, возникшие в результате дифференциации вещества Земли под
действием ее гравитационного поля в условиях разогрева земных недр: ядро
Земли, мантия Земли, земная кора, гидросфера, атмосфера, магнитосфера,
биосфера.
Государственная экологическая экспертиза [англ. state ecological
examination] – система государственных природоохранительных мероприятий
по проверке экологической безопасности проектов, планов и мероприятий в
области хозяйственного строительства и использования природных ресурсов.
8
Проводится специально уполномоченными органами государственного
природоохранительного контроля, является обязательной для всех
министерств, ведомств, предприятий и организаций.
Государственные стандарты по охране природы [англ. state
environmental protection standards] –
государственные документы,
устанавливающие обязательные нормативные правила использования и
показатели качества природной среды. Разрабатываются министерствами,
ведомствами, научно-исследовательскими и общественными организациями.
Естественная экологическая система – объективно существующая
часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные
границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и
неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и
связаны между собой обменом веществ и энергии.
Загрязнение – привнесение в среду или возникновение в ней новых,
обычно нехарактерных для нее физических, химических, информационных или
биологических агентов, а также превышение в рассматриваемое время
естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний)
концентрации перечисленных агентов в среде, что нередко приводит к
негативным последствиям. Иногда З. возникает в результате естественных
причин (З. природное), но чаще – под влиянием деятельности человека (З.
антропогенное). Помимо этого деления, рассматривают З. по средам жизни: З.
атмосферы (атмосферное), воды (гидросферы, океана, пресных вод), почвы,
геологической среды и т. д. З. также классифицируют по его характеру:
физическое (электромагнитное, радиоактивное, световое, тепловое, шумовое и
т. д.); химическое (нефтяное, тяжелыми металлами, их солями, окислами
веществ и т. п.) и биологическое (микробное, в т. ч. бактериальное и др.). Особо
выделяют механическое З. (замусоривание) и информационное З. По величине
территории, охватываемой З., различают: глобальное (фоново-биосферное),
региональное, локальное, точечное З.; по силе и характеру воздействия –
фоновое, импактное (impact удар, толчок) в значении “местное, но очень
заметное”, обычно аварийное (напр., разлив нефти при авариях танкера); по
продолжительности – перманентное, временное и т. д.; по источникам –
промышленное, транспортное, сельскохозяйственное, коммунально-бытовое.
Уровень З. контролируется различными нормативами, прежде всего предельно
допустимыми концентрациями – ПДК (количеством вредных веществ в среде,
на пищевых объектах и т. п., практически не влияющим на здоровье человека) и
предельно допустимыми выбросами – ПДВ (макс. количеством загрязнителей,
9
попадающих в среду за единицу времени, превышение которого ведет к
неблагоприятным последствиям в природе и для здоровья человека).
З. среды – 1) привнесение в к.-л. среду или возникновение в ней новых,
обычно нехарактерных для нее физических, химических или биологических
агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня
концентрации перечисленных агентов в рассматриваемый период;
2) увеличение количества физических, химических или биологических агентов
сверх недавно наблюдавшейся нормы. З. физическое – загрязнение среды,
проявляющееся отклонениями от нормы температурно-энергетических,
волновых, радиационных и др. физических свойств. З. тепловое
(термальное) – форма физического загрязнения среды, характеризующаяся
периодическим или длительным повышением температуры против
естественного уровня. З. световое – форма загрязнения среды, связанная с
периодическим или постоянным превышением уровня естественного
освещения местности источниками искусственного освещения. З. шумовое –
форма физического загрязнения среды, характеризующаяся превышением
уровня естественного шумового фона. Основной источник – технические
устройства, установки, транспорт, бытовая техника и т. п. З.
электромагнитное – форма физического загрязнения среды, связанная с
нарушением ее электромагнитных свойств. З. радиоактивное – форма
физического загрязнения, связанного с превышением естественного
радиационного фона и уровня содержания в среде радиоактивных элементов и
веществ. З. химическое – загрязнение среды, формирующееся в результате
изменения ее естественных химических свойств или при поступлении в среду
химических веществ, несвойственных ей, а также в концентрациях,
превышающих фоновые (естественные). З. биологическое – проникновение в
экосистемы видов, чуждых данным сообществам или обычно там
отсутствующих (напр., элодеи в Европу, водяного гиацинта в Америку,
болезнетворных организмов в воды рек и т. д.). Возникает, как правило, в
результате деятельности человека. З. механическое – загрязнение окружающей
среды относительно инертными в физико-химическом отношении бытовыми и
производственными отходами (строительный и бытовой мусор, упаковочные
материалы, пластмассы и т. д.).
З. вторичное – опасные, высокотоксичные химические вещества,
образующиеся непосредственно в природной среде, источником которых
послужили первичные загрязнители. З. региональное – загрязнение
окружающей среды на значительной территории, но не охватывающее всю
10
планету. З. глобальное – загрязнение среды физическими, химическими или
биологическими агентами, которые можно обнаружить вдали от их источников
практически в любой точке планеты. З. Мирового океана (морей) –
1) поступление в Мировой океан количества загрязнителей, превышающего
способность морской воды к самоочищению, а потому накапливающихся и
нарушающих естественные процессы, происходящие в нем; 2) прямое или
косвенное поступление веществ или энергии в морскую среду, включая
прибрежные и устьевые районы, что приводит к вредным последствиям для
жизни организмов и к опасности для здоровья человека, препятствует развитию
жизни в море, приносит ущерб качеству морской воды и всем сторонам
человеческой деятельности, в том числе рыболовству и рыбоводству. З.
естественное (природное) – загрязнение среды, источником которого являются
к.-л. природные процессы и явления, не обусловленные деятельностью
человека (извержения вулканов, наводнения, оползни и т. п.).
Загрязненная (зараженная) территория – местность, пункты и
отдельные объекты, содержащие возбудителей инфекционных и паразитарных
заболеваний, химические, радиоактивные и другие вещества в количествах,
представляющих опасность для людей и животных, находящихся на данной
территории.
Загрязнитель(и) – 1) любой природный и антропогенный физический
или информационный агент, химическое вещество и биологический вид
(главным образом микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или
возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки естественного фона;
2) объект, служащий источником загрязнения среды (предприятие и т. д.). З.
первичные – загрязнители, непосредственно поступающие в среду или
выбрасываемые из источников загрязнения. Способствуют образованию и
накоплению вторичных загрязнителей. З. стойкие – загрязнители, с трудом
входящие или совсем не входящие в цикл естественного кругооборота веществ
и вследствие этого длительное время сохраняющиеся в окружающей среде,
(напр., некоторые виды пластмасс и другие чуждые природе материалы,
изотопы радиоактивных материалов). Особо опасны З. с., способные
аккумулироваться в живых организмах и оказывать на них негативное
воздействие.
Задачи социально-гигиенического мониторинга – а) формирование
федерального информационного фонда; б) выявление причинно-следственных
связей между состоянием здоровья населения и воздействием факторов среды
обитания человека; в) обеспечение межведомственной координации
11
деятельности по ведению мониторинга в целях обеспечения санитарноэпидемиологического благополучия населения, выработки предложений для
принятия решений федеральными органами исполнительной власти, органами
исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органами местного
самоуправления (Постановление Правительства РФ от 1 июня 2000 г. № 426
“Об утверждении Положения о социально-гигиеническом мониторинге”).
Законы Вернадского:
• Закон биогенной миграции атомов В.И.Вернадского – закон, согласно
которому миграция химических элементов на земной поверхности и в
биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии
живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде,
геохимические особенности которой обусловлены живым веществом.
• Закон максимума биогенной энергии (Закон В.И.ВернадскогоЭ.С.Бауэра) – закон, согласно которому любая биологическая или другая
система с участием живого, находясь в состоянии динамического равновесия
с окружающей ее средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое
воздействие на среду.
• Закон постоянства живого вещества биосферы В.И.Вернадского – закон,
согласно которому количество живого вещества в биосфере постоянно.
Следствие: любое изменение количества живого вещества в одном месте
биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру его перемену в
другом/других местах, но с обратным знаком.
Закон неустранимости отходов – в любом хозяйственном цикле
образующиеся отходы неустранимы, они могут быть лишь переведены из
одной формы в другую или перемещены в пространстве.
Здоровье среды – состояние (качество среды), необходимое для
обеспечения здоровья человека и других видов живых существ.
Индикация загрязнения – выявление загрязнителей в природной среде
или в отдельных ее компонентах (почвах, водах, атмосфере) и установление их
качественного или количественного состава.
Катастрофа экологическая – 1) аномалия, возникающая в природе
(длительная засуха, массовый мор скота и т.п.), нередко связанная с прямым
или косвенным воздействием человека на природные процессы и приводящая к
особо неблагоприятным экономическим последствиям или массовым болезням
населения определенного региона; 2) авария технического устройства (атомной
электростанции, танкера и т.п.), в результате которой происходят крайне
12
неблагоприятные изменения в среде, массовая гибель живых организмов,
наносится большой экономический ущерб.
Кризисные экологические ситуации – пространственно значительные
и глубокие нарушения экологического равновесия, приводящие экосистемы
(биоценозы) в критическое состояние с возможной последующей гибелью.
Критерий экологический – признак, на основании которого
производится оценка, определение или классификация экологических систем,
процессов и явлений. Вопрос о К. э. очень важен для экологического
обоснования проекта, экологического планирования, прогнозирования,
экологической экспертизы и эколого-экономической оценки. К. э. может быть
природозащитным (сохранение целостности экосистемы, вида организма, его
местообитания и т. п.), антропоэкологическим (воздействие на человека, на его
популяции) и хозяйственным, вплоть до воздействия на всю систему
“общество–природа”.
Литобиосфера [гр. lithos камень] – 1) часть биосферы, занимающая
верхние слои литосферы (до 1–3, по некоторым данным, максимально 8,5 км
глубины); 2) область распространения живых организмов (по трещинам,
подземным водоемам) и ясно различимых биогенных осадочных пород –
“былых биосфер”.
Литосфера (земная кора) [гр. lithos камень + sphaira шар] – верхняя
твердая оболочка Земли, располагающаяся на мантии. Л. различна на материках
и под океанами. Материковая кора состоит из прерывистой слоистой оболочки
и расположенных под ней гранитного и еще ниже базальтового слоев. Общая
толщина литосферы составляет 35–45 км (в горных областях до 50–70 км).
Океаническая кора имеет толщину 5–10 км и состоит из тонкого (в среднем
менее 1 км) слоя осадков, под которым находятся основные породы (базальт,
габбро).
Макроэкология – научная дисциплина, в которой на основе системного
подхода наиболее крупные обобщения “классической” экологии объединены с
экологией человека, наукой об окружающей среде и проблемами
взаимоотношений человека и природы.
Международный Союз охраны природы и природных ресурсов
(МСОП) – неправительственная международная организация, ведущая
исследования и пропаганду охраны природы и рационального использования
природных ресурсов. Создана в 1948 г. по инициативе ЮНЕСКО. Издает
международные “Красные книги”. Штаб-квартира в г. Морж (Швейцария).
13
Мониторинг [лат. monitor предостерегающий] – 1) система
долгосрочных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния и
изменения объектов. Принято делить М. на базовый (фоновый), глобальный,
региональный и импактный (в особо опасных зонах и местах), а также по
методам ведения и объектам наблюдения; 2) в наиболее полном виде М. –
многоцелевая информационная система, основные задачи которой –
наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды под влиянием
антропогенного воздействия с целью предупреждения о создающихся
критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей,
благополучия других природных и созданных человеком объектов и т. д.
Контроль за загрязнением водной и воздушной сред осуществляют
гидрометеорологическая, санитарная и другие службы.
Мониторинг экологический – слежение за качеством и состоянием
всех слагаемых объектов окружающей среды.
Ноосфера [гр. noos разум + sphaira шар] – “мыслящая оболочка”, сфера
разума, качественно новая фаза; высшая стадия развития биосферы, связанная с
возникновением и развитием в ней цивилизованного человечества. Период,
когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим
фактором развития на Земле. Понятие ноосферы введено французскими
учеными Э. Леруа и П. Тейяром де Шарденом (1927). В.И. Вернадский развил
представление о ноосфере как качественно новой форме организованности,
возникающей при взаимодействии природы и общества, в результате
преобразующей мир творческой деятельности человека, опирающейся на
научную мысль.
Нормативы
в
области
охраны
окружающей
среды
(природоохранные нормативы) – установленные нормативы качества
окружающей среды и нормативы допустимого воздействия на нее, при
соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование
естественных экологических систем и сохраняется экологическое
разнообразие.
Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду –
нормативы, которые установлены в соответствии с показателями воздействия
хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и при которых
соблюдаются нормативы качества окружающей среды.
Нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую
среду – нормативы, которые установлены в соответствии с величиной
допустимого совокупного воздействия всех источников на окружающую
14
среду и (или) отдельные компоненты природной среды в пределах
конкретных территорий и (или) акваторий и при соблюдении которых
обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических
систем и сохраняется биологическое разнообразие.
Нормативы качества окружающей среды – нормативы, которые
установлены в соответствии с физическими, химическими, биологическими и
иными показателями для оценки состояния окружающей среды и при
соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда.
Нормирование качества среды (воды, воздуха, почв) – установление
пределов, в которых допускается изменение ее естественных свойств. Обычно
норма определяется по реакции самого чуткого к изменениям среды вида
организмов (организма-индикатора), но могут применяться также санитарногигиенические и экономически целесообразные нормативы.
Охрана окружающей среды – деятельность органов государственной
власти Российской Федерации, органов местного самоуправления,
общественных и иных некоммерческих общественных объединений,
юридических и физических лиц, направленная на сохранение и
восстановление природной среды, рациональное использование и
воспроизводство природных ресурсов, предотвращение негативного
воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и
ликвидацию ее последствий.
Оценка экологическая – определение состояния среды жизни или
степени воздействия на нее каких-то факторов.
Природоохранительное законодательство [англ. natural conservation
law] – совокупность нормативно-правовых актов, определяющих порядок и
условия охраны природы, деятельности в этом направлении государственных и
общественных организаций, права и обязанности природопользователей, их
ответственность за нарушение природоохранительных норм и правил.
Природоохранительные нормы [англ. conservation norms] – базовые
эколого-правовые требования, обращенные ко всем природопользователям,
регулирующие общественные отношения в сфере взаимодействия человека и
природы и направленные на удовлетворение интересов общества в сфере
охраны природы и обеспечения оптимального качества окружающей среды.
Природоохранительные стандарты [англ. nature protection standards] –
взаимосвязанные
официальные
нормативно-технические
документы,
устанавливающие комплекс норм, правил и требований в области охраны
природы и рационального природопользования.
15
Природоохранительный контроль [англ. conservation control] –
совокупность государственных и общественных мероприятий по наблюдению
за
состоянием
природной
среды
и
проверка
выполнения
природоохранительных требований всеми предприятиями, учреждениями,
организациями и гражданами. Объекты контроля – природная среда,
антропогенные воздействия на природу, деятельность организаций и
учреждений по охране, рациональному использованию и воспроизводству
природных ресурсов, оздоровлению окружающей среды. Цель: сбор,
обобщение и передача компетентным органам информации для принятия
превентивных, восстановительных либо карательных мер.
Пробоотборники – устройства, предназначенные для отбора,
кратковременного сохранения и исследования проб воздуха, воды, пищевых
продуктов, почвы и др. объектов окружающей среды при санитарногигиенических и химических исследованиях в условиях меняющихся
концентраций и состава проб.
Прогноз экологический [гр. prognosis предвидение, предсказание] –
предсказание поведения экосистем, определяемого естественными процессами
и воздействием на них человечества. По масштабам прогнозируемых явлений
П. э. делят на глобальный (биосферный, или физико-географический),
региональный (в пределах нескольких стран, одного материка, океана, моря),
национальный (в пределах государства) и локальный (для относительно
небольших территорий). Необходимость П. э. возникла в связи с остротой
современных экологических проблем (нарушение озонового экрана, кислотные
осадки, эрозия почв и др.).
Самоочищение природной среды [англ. selfpurification of natural
environment] – способность природной среды разрушать, перерабатывать или
переводить в индифферентное состояние попадающие в нее загрязняющие
компоненты. Протекает непрерывно в тесной связи с круговоротом веществ в
природе, включает процессы самоочищения воды, почв, ландшафтов.
Саморегулирование природной (окружающей) среды [англ.
autoregulation of natural environment] – совокупность процессов,
обеспечивающих сохранение на определенном уровне типичных состояний,
режимов и внутренних связей в природной среде. Способность природной
среды к восстановлению баланса внутренних свойств после природного или
антропогенного влияния. Основана на принципе обратной связи отдельных
подсистем и экологических компонентов, составляющих природную систему.
16
Экологическая доктрина – концентрированное выражение системы
официальных взглядов и положений, вырабатываемых политическим
руководством государства и провозглашающих основные цели, принципы,
направления и формы его деятельности по обеспечению рационального
взаимодействия между обществом и природой, сохранению надлежащего
качества среды обитания живых существ, включая человека.
Экологическая катастрофа [англ. ecological catastrophe] – крайне
неблагоприятное изменение условий природной среды на обширной
территории, возникающее в результате действия разрушительных естественных
или антропогенных сил и сопровождающееся большим экологическим
ущербом – массовой гибелью живых организмов, разрушением экологических
систем и деградацией природных территориальных комплексов.
Экологическая медицина – раздел общей патологии и экологии
человека, направленный на изучение, оценку, прогноз и коррекцию
компенсаторно-приспособительных
процессов,
предпатологических
и
патологических состояний организма с учетом воздействия физических,
химических, биологических и информационных факторов окружающей и
производственной среды.
Экологическая ниша (Eсological niche – от фр. Niche – гнездо) – место
в биогеоценозе, которое занимает вид, не конкурируя с другими видами за
источник энергии. Экологическая ниша есть совокупность всех факторов
среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Обычно
экологические ниши заняты одним видом. Экологическая ниша – по
Ю.Одуму – профессия вида.
Экологическая опасность для человека – превышение факторами
природной
среды
параметров,
установленных
для
нормальной
жизнедеятельности человека, и связанное с этим отрицательное воздействие на
его здоровье.
Экологическая проблема – глобальная проблема человечества,
возникшая с началом индустриальной деятельности человечества и особенно
обострившаяся во второй половине XX века. Кроме индустриализации,
углублению экологической проблемы способствовали ядерные испытания,
проводимые в трех средах географической оболочки Земли. К экологическим
проблемам относятся: 1. – сокращение площади лесов в умеренном и в
тропическом поясах, следствием чего является сокращение источников
поступления кислорода в атмосферу; 2. – опустынивание территорий в
результате нерациональной хозяйственной деятельности; 3. – уменьшение
17
биологического разнообразия растений и животных Земли из-за разрушения
среды их обитания и др.
Экологическая экспертиза – комплексная оценка проектов
хозяйственного строительства и использования природных ресурсов на предмет
их соответствия требованиям экологической безопасности и системы
рационального природопользования.
Экологический риск – вероятность наступления события, имеющего
неприятные последствия для природной среды и вызванного негативным
воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными
ситуациями природного и техногенного характера.
Экологический ущерб [англ. ecological damage] – ущерб, нанесенный
экологическим системам той или иной территории действиями человека, не
соответствующими природоохранительным нормам и требованиям, либо
возникший под влиянием разрушительных стихийных сил.
Экологическое благополучие [англ. ecological prosperity] – состояние
экосистемы, при котором обеспечивается нормальное воспроизводство всех ее
звеньев, а также необходимый, с точки зрения человека, уровень ее социальноэкологических функций.
Экологическое нарушение – 1) отклонение от обычного состояния
(нормы) экосистемы любого иерархического уровня организации (от
биогеоценоза до биосферы). Э. н. может произойти в одном из экологических
компонентов или в экосистеме в целом, быть причинно внешним или
внутренним, иметь антропогенный или естественный характер, быть
локальным, региональным или глобальным; 2) любое временное или
постоянное отклонение условий жизни от благоприятных для человека.
Экологическое нормирование – процесс разработки регламентов
антропогенного воздействия на окружающую среду, соблюдение которых
гарантирует нормальное функционирование экосистем. Центральный
методологический вопрос экологического нормирования – о норме экосистем и
критериях нормальности.
1.2. Экология как наука.
1.2.1. Исторические сведения о формировании науки «экологии».
Термин «экология» происходит от греческих «ойкос» (дом) и «логос»
(наука). Таким образом, при дословном переводе экология занимается
изучением «природного дома», живущих в нем организмов (в том числе и
человека) и всех процессов, делающих этот «дом» пригодным для жизни.
18
В вышедшем в свет в 1866 г. труде «Всеобщая морфология организмов»
Геккель называл экологией «общую науку об отношениях организмов со
средой обитания». Условия обитания Геккель делил на неорганические и
органические. Неорганические условий существования, к которым
вынуждены приспосабливаться живые организмы, – это физические и химические особенности мест обитания (минеральное питание, состав воды, свойства
почв и др.) и климат (свет, тепло, влажность и др.). Органические условия
существования складываются из взаимоотношения организма с другими
организмами, с которыми он вступает В контакт.
Экология, подобно многим другим областям знаний, зародилась и
развивалась вместе с человечеством. Древние цивилизации Китая,
Месопотамии и Египта накопили множество сведений о растениях, животных,
взаимодействиях между ними, влиянии человека на природу. Однако
«крещение» экологии как науки произошло в 1866 г., когда немецкий биолог
Эрнст Геккель выпустил книгу «Всеобщая морфология организмов», в которой
впервые прозвучало определение экологии как «общей науки об отношении
организмов к окружающей среде, куда мы относим все «условия
существования» в широком смысле этого слова».
В последующие годы понятие экологии и ее составляющих было
дополнено многими учеными: К. Мебиусом, внесшим понятие «биоценоз»;
Д. Гриннелом, обосновавшим понятие «экологическая ниша» (1928 г.);
В.Н. Сукачевым, который ввел в науку термин «биогеоценоз»; А. Тенсли,
сформулировавшим
понятие
«экологическая
система»
(1935 г.);
В.И. Вернадским, обосновавшим многие экологические понятия в книге
«Биосфера» (1926 г.), а затем в монографии «Химическое строение биосферы
Земли и ее окружения».
В современной науке существует тенденция чрезмерного расширения
рамок экологии даже по сравнению с первоначальной трактовкой Геккеля. Так,
с точки зрения известного американского эколога Ю. Одума (1963 г.), экология
имеет дело с биологией групп организмов и функциональными процессами на
земле, в океане и пресных водах, поэтому ее лучше рассматривать как науку о
структуре и функциях природы.
Склонность расширять предмет экологии особенно свойственна
небиологам. По мнению известного российского эколога С.С. Шварца (1973 г.),
экология, возникшая более 100 лет назад как учение о взаимосвязи «организм –
среда», на наших глазах становится теоретической основой поведения человека
индустриального общества в природе.
19
Долгое время термин «экология» употреблялся только сравнительно
узким кругом биологов. Крутой перелом произошел в 60 – 70 годы XX столетия, когда антропогенные изменения окружающей среды приобрели такие
размеры, при которых сам человек становился их жертвой. В июне 1972 г.
Организация Объединенных Наций (ООН) провела в Стокгольме первое
международное совещание по окружающей среде, на котором обсуждались
различные аспекты экологических проблем и впервые был четко поставлен
вопрос об экологии человека. С этого момента началось бурное развитие
«экологии» вообще и «экологии человека», в частности.
В настоящее время наметилась тенденция к отождествлению экологии с
наукой об окружающей среде. Междисциплинарный комплекс проблем,
относящихся к различным отраслям науки, связан с одним тревожащим
человечество фактором – возрастающим влиянием человеческой деятельности
на окружающую среду. Из числа проблем прикладного характера, в решении
которых экология как биологическая дисциплина играет важнейшую роль,
можно назвать охрану окружающей среды. Так как экология дает ответы на
вопросы, сколько организмов населяет данную местность, где и когда их можно
встретить и почему, она является биологическим фундаментом, на который
опирается человек при принятии решений, направленных на сохранение
природной среды.
С позиций системного подхода на современном этапе экологией можно
считать науку, изучающую экосистемы, их состав, структуру, функционирование и эволюцию.
1.2.2. Разделы экологической науки.
В настоящее время в экологии выделяются разделы, изучающие
органический мир на уровне особи (организма), популяции, вида, биоценоза и
биосферы. Имеются: аутэкология (экология особей), демэкология (экология
популяций), эйдэкология (экология вида) и синэкология (экология сообществ).
Аутэкология (от греч. autos – сам) – раздел экологии, в задачу которого
входит установление пределов существования особи (организма) и тех
пределов физико-химических факторов, в диапазоне которых организм может
существовать. Изучение реакций организма на воздействия факторов среды
позволяет выявить не только пределы, в которых он может существовать, но и
физиологические и морфологические изменения, характерные для данных
особей. Следовательно, аутэкология изучает взаимоотношения организма с
внешней средой, в основе которых лежат его морфофизиологические реакции
на воздействия среды. С изучения этих реакций начинается любое
20
экологическое исследование. Причем основное внимание уделяется
биохимическим реакциям, интенсивности газового и водного обмена, а также
другим физиологическим процессам, которые определяют состояние
организма.
Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные
группировки особей одного вида, то есть популяции – элементарные
надорганизменные макросистемы. Важнейшая задача демэкологии – выяснение
условий формирования популяции, а также внутрипопуляционных группировок
и их взаимоотношений, структуры, динамики численности популяции.
Эйдэкология (от греческого eidos – образ, вид) или экология видов –
наименее разработанный раздел современной экологии. Вид как уровень
организации живой природы, как надорганизменная биологическая
макросистема только начинает становиться объектом экологических
исследований. В экологической науке в основе интеграции живых организмов в
системы традиционно лежит следующая схема: особь (организм) – популяция –
биогеоценоз (экосистема) – биосфера. Вид в этой схеме не нашел отражения,
несмотря, например, на то, что структура природы определяется двумя
системами – видовой и биогеоценотической. Таким образом, любая новая особь
(организм) и популяция как представители конкретного вида одновременно
входят в состав определенного биоценоза, то есть, как бы имеют двойное
подчинение. Эту вторую систему интеграции живой природы можно
представить следующей схемой: особь – популяция – вид – биосфера.
Синэкология (от греч. syn – вместе) или экология сообществ
(биоценология), изучает ассоциации популяций разных видов растений,
животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, их формирование и
развитие, структуру, динамику, взаимодействия с физико-химическими
факторами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности. Базируясь
на аут-, дем- и эйдэкологии, синэкология приобретает собственный четко
выраженный характер. Синэкологические исследования направлены, например,
на изучение сложного многовидового комплекса взаимосвязанных организмов
(биоценоз), существующего в строго определенной физико-химической среде,
качественной и количественной стороны каждого из его компонентов во
взаимодействии друг с другом.
21
Экология человека как отрасль междисциплинарных знаний занимает
определенный уровень в системной организации современной медикобиологической науки (рис. 1).
Геохимическая
экология
Радиационная
экология и
экология
неионизирующих
излучений
Космическая
экология
ОБЩАЯ
ЭКОЛОГИЯ
Экология
Геоэкология:
экология Крайнего Севера,
высокогорья, Мирового океана
Биоэкология
Экология человека:
экологическая
эргономика
Социоэкология:
экология
народонаселений,
урбоэкология
Рис. 1. Разделы экологической науки (Агаджанян Н.А., 2002 г.).
1.2.3. Роль экологии в современных условиях.
Следует отметить, что стремительно развивающийся в настоящее время
глобальный экологический кризис поставил человечество в очень трудное
положение. Одно из серьезных проявлений этого кризиса – его негативное
влияние на здоровье человека. В последние годы возник еще целый ряд новых
факторов, обусловленных человеческой деятельностью, которые ведут к
углублению экологического кризиса. Одним из них является интенсивно
осуществляющееся сегодня расширение всемирных экономических связей,
получившее название глобализации. В этом процессе большую роль играют
транснациональные компании, финансовый оборот которых возрос с 626 млрд.
долларов в 1970 г. до 4,3 триллиона долларов в 1998 г. Но он привел к
значительным изменениям в состоянии природных ресурсов и окружающей
среды. По данным ученых, только за последние 25 лет потребление углеводородного топлива увеличилось в 5 раз. Во столько же раз возросло
поглощение атмосферного кислорода при сгорании топлива. С 1760 по 1990 гг.
концентрация углекислого газа в атмосфере повысилась в 1,3 раза. Результатом
является заметное изменение климата на Земле.
22
Таким образом, к глобальным факторам эколого-социальных проблем
современности можно отнести (Ушаков И.Б., 2004):
• рост населения Земли, нищета (1225 млн. чел.) и голод (750 млн. чел.);
• глобализация экономики, рост потребления и истощение ресурсов Земли;
• изменение климата;
• глобальные загрязнения (2 млрд чел. – только по воде);
• рост природных и техногенных катастроф, насилие и терроризм;
• разрушение биосферы и сокращение биоразнообразия;
• появление новых, в том числе неспецифических форм заболеваний.
В условиях, требующих найти выход из экологического кризиса,
который может стать необратимым, если с ним не бороться, важнейшая роль
принадлежит экологической науке. Экология приобретает все большее
значение в различных сферах жизни общества. Это обусловливает основные
направления ее современного развития:
1. интегрирующее, состоящее в том, что благодаря системному подходу
современная экология объединяет в единое целое знания в разнообразных
биологических науках;
2. общенаучное, представляющее собой процесс взаимообогащения экологии и
других областей знания, которое служит прогрессу науки в целом;
3. природоохранное, заключающееся в том, что экология обнажает
необходимость природоохранной деятельности, участвуя в выработке ее
юридических норм и следя за строгим исполнением соответствующих
законов;
4. духовное, выражающееся в осознании имеющихся сегодня экологических
проблем, необходимости их решения на разных уровнях государственного и
общественного устройства, что должно проявляться в каждодневном
поведении отдельного человека и общества в целом, постоянном и
непрерывном экологическом воспитании и образовании населения;
5. мировоззренческое, состоящее в том, что экология заставляет человека
переосмыслить свое место в нашей земной жизни, понимать ее
исключительную
сложность,
вырабатывать
мировоззрение,
соответствующее реальной действительности, что невозможно без
выполнения важнейших принципов экологической этики.
1.2.4. Взаимосвязь экологии с другими науками.
Экология – относительно молодая наука по сравнению с давно
развивающимися традиционными разделами биологии, такими как ботаника и
зоология. Она изучает взаимоотношения организмов между собой и со средой
23
обитания. Причем в отличие от любой другой биологической науки, которая
также изучает только взаимодействие организмов со средой, экология
затрагивает ту область, которая обусловливает развитие, размножение и
выживание особей, структуру и динамику популяций и сообществ.
Развитие представлений о природе способствовало сближению экологии
с другими науками. Биологические науки, кроме экологии, изучают жизнь на
молекулярном, клеточном, органно-тканевом или организменном уровне.
Любой вид животного или растения утверждает себя во внешней среде,
приспосабливается к ней не как сумма отдельных особей, а как единое
функциональное целое – популяция, то есть живые организмы интегрируются в
надорганизменные макросистемы. Группа сходных индивидуумов одного вида
объединяется в группировки, называемые популяциями. В современной
экологии популяция рассматривается как элементарная единица процесса
микроэволюции, которая способна реагировать на изменения среды
перестройкой своего генофонда. Популяции разных видов, в свою очередь,
создают многовидовые сообщества – биоценозы. Биоценозы формируют
биологические макросистемы еще более высокого ранга – биогеоценозы
(экосистемы), из которых слагается биосфера нашей планеты.
Близкой по содержанию наукой к экологии является гигиена. Уже из
формулировки понятий «гигиена» и «экология человека» ясно, что эти науки
изучают, по сути, одни и те же явления, а именно — влияние факторов среды
на человека, и таким образом оценивают роль разнообразных факторов на
формирование здоровья населения. Однако есть и различия в структуре данных
научных дисциплин (табл.1).
24
Таблица 1.
Итоговая интегральная оценка гигиены и экологических дисциплин
(Ушаков, 2004 г.)
Экология
Экология
человека
Медицинская
экология
Экологическая
медицина
Человек,
Окружающая
среда,
окружающая среда
биообъекты
Здоровье человека Окружающая Факторы среды, Окружающая
Окружающая
и способы его
среда,
здоровье
среда, здоровье среда, здоровье
человека (при- человека (примат
сохранения
экосистема
человека
мат экологии)
медицины)
Предмет
Объект
Элементы
Профилактическая Область знаКомплексная Отрасль науки Система знаний,
область медицины, ний, изучаю- междисципли- на стыке меди- рассматривающая
изучающая вли- щая взаимоот- нарная область, цины и эколо- все аспекты возяние условий
ношения орга- исследующая
гии, изучаю- действия окружажизни и труда на низмов и их со- общие законы щая общие за- ющей человека
здоровье человека обществ, вклю- взаимоотноше- кономерности среды на его здои разрабатываю- чая человека, с ния (взаимодей- взаимодей- ровье, акцентирущая меры преду- окружающей ствия) биосферы ствия окружа- ющая внимание на
преждения забои антропосисте- ющей среды с факторы, непоссредой.
леваний, обеспече- Развивалась в мы, популяций и людьми в сфе- редственно ведуния жизнедеятель- русле биоло- индивидуумов, ре их здоровья. щие к «заболеваниям среды»
ности, укрепления
влияние природгии.
здоровья и проной и социаль(Кливленд, 1986).
ной среды на чедления жизни.
ловека и группы
людей.
Ключевые
слова
Определение
Гигиена
Человек и
человеческая
популяция
Экосистема
Окружающая Окружающая
Человек,
среда, человек среда, человек окружающая среда
Система
Окружающая
«человек и чело- среда, антропо
веческая популя- (медико)ция – окружаю- экологические
щая среда»
системы
Медикоэкологические
системы
Закономерности Закономерно- Закономерности Свойства ант- Закономерности
влияния окружаю- сти изменений
влияния
ропо (медико)влияния
щей среды на здо- в экосистемах окружающей экологических
окружающей
ровье человека ( в
среды на
систем, прояв- среды на здоровье
т.ч. производстздоровье
ляющиеся в
человека
венная и
изменениях
человека
социальная)
здоровья
Способы внедрения Тезаурус
Методы
Опред
еление
25
Гигиена
Экология
Экология
человека
Диагностика
Диагностика
состояния среды и состояния срездоровья человека, ды и биообъекобследование и на- тов и наблюдеблюдение, инстру- ние, инструментально-лабора- ментально-латорный, экспери- бораторный,
ментальный,
экспериментальный,
стастатистический
тистический
Медицинский
Гигиеническая
диагностика,
нормирование,
экспертиза
природопользования,
воспитание
Экологический
Медицинская
экология
Экологическая
медицина
Диагностика состояния среды и здоровья
человека, обследование и наблюдение,
инструментально-лабораторный,
экспериментальный, статистический.
Междисцип- Экологический, Медицинский,
линарный
медицинский экологический
Экологическая диагностика, нормирование, экспертиза
природопользования, страхование и воспитание (заимствованы из
гигиены или пока не разработаны).
Использование экологического подхода в различных научных
дисциплинах привело к формированию и созданию новых научных
направлений, позволяющих осуществлять комплексный подход в рассмотрении
и поиске путей решения основных экологических проблем.
1.3. Законодательная база экологии.
1.3.1. Экологическая сертификация.
Под экологической сертификацией понимается деятельность по
подтверждению соответствия продукции установленным экологическим
требованиям. Введена сертификация продукции, услуг и иных объектов (далее
– продукция), направленная на предотвращение причиненного вреда
имуществу потребителей и обеспечения экологической безопасности населения
в соответствии с Законом РФ «О защите прав потребителей».
Правовые основы обязательной и добровольной сертификации, права,
обязанности и ответственность ее участников закреплены в Законе РФ «О
сертификации продукции и услуг».
26
Цели экологической сертификации:
• защита потребителей от приобретения (использования) продукции, опасной
для их жизни, здоровья и имущества, а также для окружающей среды;
• регулирование отношений в сфере взаимодействия общества и природы для
сохранения природных богатств и улучшения среды обитания человека;
• обеспечение интеграции нашей экономики в мировом рынке.
Задачи экологической сертификации:
• создание экологически справедливого рынка;
• защита изготовителя от нечестной конкуренции, содействие рекламе, сбыту
и
повышению
конкурентоспособности
продукции
с
лучшими
экологическими характеристиками;
• предотвращение поступления в страну недоброкачественных с
экологической точки зрения иностранных товаров;
• приостановление или прекращение реализации продукции, не отвечающей
установленным экологическим требованиям;
• укрепление за рубежом репутации экспортируемой экологически безопасной
отечественной продукции;
• обеспечение улучшения качества окружающей среды и ресурсосбережения;
• содействие ускорению научно-технического прогресса в природоохранной
области;
• обеспечение безопасности продукции на всех стадиях ее жизненного цикла.
Система экологической сертификации базируется на следующих
основных принципах:
• установление собственных правил процедуры и управления для проведения
экологической сертификации, не противоречащих Закону РФ «О
сертификации продукции и услуг»;
• разграничение функций между различными органами системы
экологической сертификации;
• взаимодействие системы с международными и национальными органами по
сертификации;
• распределение ответственности между участниками сертификации;
• тесная увязка налоговой системы и системы ценообразования с
экологическим сертификатом и лицензией на применение знака
соответствия экологическим требованиям.
27
Объекты экологической сертификации:
• объекты природной среды и природные ресурсы;
• отходы производства и потребления;
• технологические процессы;
• услуги, направленные на обеспечение экологической безопасности и
предупреждение вреда окружающей природной среде (экологические
услуги);
• товарная продукция.
Под сертификацией объектов природной среды понимается
деятельность по оценке состояния, качества и степени загрязнения данного
объекта с целью определения наиболее эффективного и безопасного
направления его использования без нанесения ущерба здоровью населения и
окружающей среде. Например, водные объекты в зависимости от состояния, качества и степени загрязнения могут быть использованы для удовлетворения
следующих нужд: хозяйственно-питьевых; лечебных, курортных и
оздоровительных; промышленности и энергетики; сельского хозяйства,
садоводства и огородничества; гидроэнергетики; рыбного хозяйства и добычи
биоресурсов; охотничьего хозяйства; водного транспорта и лесосплава;
изучения водных объектов, проведения наблюдений за их состоянием;
рекреации (отдыха, туризма, спорта, любительского и спортивного рыболовства, спортивной охоты); сброса сточных вод (возвратных, шахтных, ливневых,
карьерных, дренажных и др.); добычи полезных ископаемых, торфа,
строительства инженерных сооружений и проведения иных работ.
Экологический сертификат на объект природной среды выдается его
собственнику или органу, имеющему право распоряжаться указанным
объектом. Данный сертификат является документом, на основании которого
выдается лицензия на экологически безопасное использование объекта.
Экологической сертификации могут подвергаться территории и отдельные ее
участки вместе с природными ресурсами. Не исключено, что экологический
сертификат должен также выдаваться и на другие объекты окружающей среды,
например, на промышленное предприятие. В этом случае сертификация должна
рассматривать оценку существующих экологических показателей и
характеристик предприятия и внесение их в экологический сертификат. Эти
данные могут использоваться для приватизации предприятия.
Экологическая сертификация отходов – это деятельность по оценке
опасности отходов для здоровья населения и окружающей среды, а также по
оценке соответствия экологическим требованиям применяемой техники и
28
технологии по их удалению. Сертификат, а, следовательно, и лицензия на
осуществление отдельных процессов по удалению отходов и их
трансграничному перемещению должен выдаваться лишь в том случае, если
технический уровень данных процессов полностью удовлетворяет экологическим требованиям и нормативам.
Экологическая сертификация технологических процессов – это
деятельность по оценке степени достижения удельных показателей по
выбросам (сбросам) загрязняющих веществ и другим воздействиям на
окружающую среду, установленных на основании лучших из имеющихся в мире технологий.
Как объект экологической сертификации экологические услуги
представляют
собой
виды деятельности
(работ), непосредственно
направленные на оздоровление окружающей среды и ресурсосбережение.
Данный вид сертификации представляет собой деятельность по оценке
компетентности организации в осуществлении того или иного вида
экологических услуг, а также по оценке соответствия применяемой техники и
технологии экологическим требованиям.
Экологическая сертификация товарной продукции предусматривает
подтверждение соответствия данной продукции экологическим требованиям.
Экологические требования в зависимости от вида продукции могут быть
предъявлены к ее химическому составу или к показателям по выбросам
(сбросам) загрязняющих веществ в окружающую среду (например, по
крупному энергетическому оборудованию тепловых электростанций) и другим
антропогенным воздействиям.
1.3.2. Законы РФ в области обеспечения экологической безопасности.
• Об охране окружающей природной среды от 19 декабря 1991 г. № 2060-1 с
последующими изменениями и дополнениями.
• О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации
вследствие катастрофы на Чернобыльской АЗС от 15 мая 1995 г. № 1244-1 с
последующими изменениями и дополнениями.
• О ратификации рамочной Конвенции ООН об изменении климата от 4
ноября 1994 г. № 34-ФЗ.
• О ратификации Базельской конвенции ООН о контроле за трансграничной
перевозкой опасных отходов и их удалением от 25 ноября 1994 г. № 49-ФЗ.
• Об экологической экспертизе от 23 ноября 1995 г. № 174-ФЗ в редакции
Федерального закона от 15 апреля 1998 г. № 65-ФЗ.
• Об особо охраняемых природных территориях от 14 марта 1995 г. № 33-ФЗ.
29
• О недрах от 21 февраля 1992 г. № 2295-1 с последующими изменениями и
дополнениями.
• О континентальном шельфе от 30 ноября 1995 г. № 187-ФЗ в редакции
Федерального закона от 10 февраля 1999 г. № 32-ФЗ.
• Водный кодекс Российской Федерации от 16 ноября 1995 г. № 167-ФЗ.
• О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и
техногенного характера от 21 декабря 1994 г. № 68-ФЗ.
• Об уничтожении химического оружия от 2 мая 1997 г. № 76-ФЗ.
• Об охране озера Байкал от 1 мая 1999 г. № 94-ФЗ.
• Федеральная целевая программа по защите населения Российской
Федерации от воздействия последствий Чернобыльской катастрофы на
период до 2000 г.», утвержденная постановлением Правительства
Российской Федерации от 28 августа 1997 г. № 1112.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О государственной
регистрации потенциально опасных химических и биологических веществ»
от 12 ноября 1992 г. № 869 с последующими изменениями и дополнениями.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О создании Единой
государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ)» от 24
ноября 1993 г. № 1229.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О комплексной
Федеральной программе по обеспечению охраны озера Байкал и
рациональному использованию природных ресурсов его бассейна» от 9
января 1994 г. № 1306.
• Постановление Правительства Российской Федерации «Об утверждении
Положения о социально-гигиеническом мониторинге» от 1 июня 2000 г.
№ 426.
• Конвенция «О трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния»
от 13 декабря 1979 г.
• Соглашение
между
Правительством
Российской
Федерации
и
Правительством США о сотрудничестве в области изучения радиационных
воздействий с целью минимизации влияния последствий радиоактивного
загрязнения на здоровье человека и окружающую среду от 14 января 1994 г.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О государственном
водном кадастре Российской Федерации» от 23 апреля 1994 г. № 379.
• Указ Президента Российской Федерации от 4 февраля 1994 г. № 236 «О
государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей
среды и обеспечению устойчивого развития».
30
• Положение «О Единой государственной системе экологического
мониторинга», утвержденное постановлением Правительства Российской
Федерации от 9 февраля 1995 г. № 49.
• Положение о государственном регулировании трансграничных перевозок
опасных отходов, утвержденное постановлением Правительства Российской
Федерации от 1 июля 1996 г. № 966.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О декларации
безопасности промышленного объекта Российской Федерации» от 1 июля
1995 г. № 675.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О первоочередных
мерах по выполнению Федерального закона «О ратификации Базельской
конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их
удалением» от 1 июля 1995 г. № 670.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О государственном
регулировании и контроле трансграничных перевозок опасных отходов» от
1 июля 1996 г. № 766.
• Постановление Правительства Российской Федерации «О порядке
разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных
воздействий на водные объекты» от 19 декабря 1996 г. № 1504.
1.3.3. Международные организации и программы.
• АОС США – Агентство охраны окружающей среды США.
• ВВФ – Всемирный фонд дикой природы.
• ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения.
• ГСМОС – Глобальная система мониторинга окружающей среды.
• ЕЭК ООН – Европейская экономическая комиссия ООН.
• МГБП – Международная геосферно-биосферная программа (исследований).
• МДУОСБ – Международное десятилетие по уменьшению опасности
стихийных бедствий.
• МСОП – Международный союз охраны природы и природных ресурсов.
• МЭС СНГ – Межгосударственный экологический совет стран СНГ.
• ЮНЕП – Программа (Комитет) ООН по окружающей среде.
• EOS USA – Система наблюдений за окружающей средой США.
• ICENES – Международная конференция по перспективным ядерным
источникам энергии.
31
1.4. Контрольные вопросы.
Дайте оценку состояния природной окружающей среды.
Дайте определение экологии, назовите ее разделы и задачи.
Укажите взаимосвязь экологии с другими науками.
Приведите классификацию загрязнений окружающей среды.
Укажите отличие природного загрязнения от антропогенного.
Приведите примеры глобальных эколого-социальных проблем.
Дайте сравнительную оценку экологии в системе междисциплинарных
связей.
8. Обоснуйте необходимость изучения экологии на фармацевтическом
факультете.
9. Назовите цели и задачи экологической сертификации.
10.Укажите объекты экологической сертификации.
11.Приведите примеры нормативных документов в области обеспечения
экологической безопасности.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.5. Темы рефератов.
Экология – комплексная медико-биологическая наука.
Биосфера как глобальная экосистема.
Место человека в биосферных процессах.
Среды жизни и адаптация к ним организмов.
Окружающая человека среда и ее компоненты.
Виды антропогенного воздействия на окружающую среду.
Основные законы В.И. Вернадского в системе экологических знаний.
Экологический мониторинг и его роль в организации контроля состояния
окружающей среды.
9. Экологическая сертификация промышленных предприятий.
10.Природоохранное законодательство.
11.Природоохранные организации в России.
12.Международное сотрудничество в решении экологических задач.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
1.6. Литература.
1. Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. Избранные лекции. – М.:
Крук, 1994. – 256 с.
2. Агаджанян Н.А., Никитюк Б.А., Полунин И.Н. Экология человека и интегративная антропология. – М., Астрахань: РАМН, 1996. – 224 с.
3. Алексеев В.П. Очерки экологии человека. – М.: Наука, 1993. – 191 с.
32
4. Анохин П.К. Общая теория функциональных систем организма // Прогресс
биологической и медицинской кибернетики. – М.,1974. – С.52–108.
5. Измеров Н.Ф. Значение гигиенического нормирования факторов
окружающей среды в обеспечении здоровья населения страны // Медицина
труда и промышленная экология. – 1999. – Т.38. – С.1–6.
6. Прохоров Б.В. Экология человека: Социально-демографические аспекты /
Отв.ред. А.Г.Вишневский. – М.: Наука, 1991. – 122 с.
7. Разумов А.Н., Пономаренко В.А., Пискунов В.А. Здоровье здорового
человека (основы восстановительной медицины). – М.: Медицина, 1996. –
416 с.
8. Романов Ю.А. Дисциплинарная и факториальная структура медицинской
экологии // Материалы VIII международного симпозиума "Экологофизиологические проблемы адаптации". – М.,1998. – С.320.
9. Сидоренко Г.И., Новиков С.М. Экология человека и гигиена окружающей
среды на пороге XXI века // Гигиена и санитария. – 1999. – №5. – С.3–6.
10.Ушаков И.Б., Турзин П.С. Профилактика экологических стрессов //
Экология человека. – 1995. – №1. – С.26–34.
11.Чистик О.В. Экология: Учеб. пособие. – Мн.:«Новое знание», 2000. – 248 с.
12.Экология человека: Словарь-справочник // Н.А.Агаджанян, И.Б.Ушаков,
В.И.Торшин, П.С.Турзин и др. – М.: Крук, 1997. – 208 с.
33
Тема 2. “Отбор проб и определение органолептических, физических и
обобщенных показателей сточных вод химико-фармацевтических
предприятий”. Фертикова Т.Е.
Цель занятия:
1. Ознакомление с нормативами загрязняющих веществ в сточных водах и с
методами их очистки.
2. Изучение методов отбора и консервирования сточных вод.
3. Ознакомление с органолептическими, физическими и обобщенными
показателями сточных вод, а также методами их определения.
4. Решение ситуационных задач.
Место проведения занятия: учебно-профильная лаборатория гигиены воды.
2.1. Термины и определения.
Ассимилирующая способность водного объекта – способность
водного объекта принимать определенную массу веществ в единицу времени
без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте
водопользования.
Биологическое тестирование воды – метод оценки и контроля
качества воды по основным реакциям водных организмов, являющихся тестобъектами.
Загрязнение водных объектов – сброс или поступление иным
способом в поверхностные и подземные водные объекты, а также образование в
них вредных веществ, которые ухудшают качество вод, ограничивают
(исключают) их использование либо негативно влияют на состояние дна и
берегов водных объектов.
Загрязняющее воду вещество – вещество в воде, вызывающее
нарушение норм качества воды.
Источник загрязнения вод – источник, вносящий в поверхностные или
подземные воды загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло.
Качество воды – характеристика состава и свойств воды,
определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования.
Контрольный створ – поперечное сечение водного потока, в котором
контролируется качество воды.
Лимитирующий показатель вредности – признак, характеризующийся
наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде.
34
Нормы качества воды – установленные значения показателей качества
воды для конкретных видов водопользования.
Нормы состава сточных вод – перечень веществ, содержащихся в
сточных водах, и их концентрации, установленные нормативно-технической
документацией.
Опасные
вещества
–
вещества,
являющиеся токсичными,
канцерогенными, мутагенными, тератогенными или биоаккумулируемыми,
особенно когда они являются стойкими.
Предельно допустимая концентрация вещества в воде (ПДК) –
концентрация вещества в воде, выше которой вода непригодна для одного или
нескольких видов водопользования.
Предельно допустимый сброс – масса вещества в сточных водах,
максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном
пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества
воды в контрольном пункте.
Самоочищение воды – совокупность природных процессов,
направленных на восстановление экологического благополучия водных
объектов.
Сточные воды – вода, сбрасываемая в установленном порядке в водные
объекты после ее использования или поступившая с загрязненной территории.
Токсичность воды – способность воды вызывать нарушения
жизнедеятельности водных организмов за счет присутствия в ней вредных
веществ.
Фоновая концентрация – рассчитываемая применительно к данному
источнику примесей в фоновом створе водного объекта при расчетных
гидрологических условиях, учитывающая влияние всех источников примесей за
исключением данного источника.
Экологическое благополучие водного объекта – нормальное
воспроизведение основных звеньев экологической системы водного объекта.
2.2. Современное состояние гидросферы и водопользования.
В современных условиях наблюдается стремительное истощение и
загрязнение водных ресурсов. Уже более миллиарда человек лишено здорового
водоснабжения (Азиатско-Тихоокеанский регион, бассейны рек Нила, Тигра и
Евфрата, южные республики бывшего СССР). О ситуации на реках
«цивилизованной» Европы можно судить по бассейну Дуная, где проживает 80
млн человек. За год в него сбрасывается 3000 т никеля, 14000 т марганца, 500 т
цинка, 36000 т нефтепродуктов, огромное количество хлора, нитратов,
35
пестицидов. Великая река Волга за год несет до 300 млрд м3 отравленной воды,
которая без глубокой предварительной очистки не может быть использована ни
для каких целей. Такова же судьба многих других рек (Десны, Дона, Кубани,
Невы, Печоры). На грани экологической гибели озеро Байкал, где
сосредоточена 1/3 мировых запасов пресной воды.
Вода в хозяйственном использовании и в быту выступает в качестве
сырья, энергоносителя, транспортного средства, растворителя, но всегда как
система, удаляющая отходы.
Возмущения, вносимые людьми в составляющие гидросферы, по массе
загрязняющих веществ несравненно больше, чем в любой другой сфере. К тому
же загрязнения из других сфер оказываются в гидросфере (например,
соединения серы из атмосферы в виде кислотных дождей попадают в водоемы).
Огромны имеющие место залповые выбросы неочищенных стоков в
аварийной ситуации, сбросы вод с судов. Это приводит к тому, что многие
речные системы не в состоянии справиться с загрязнением на всем своем
протяжении. Мировой океан настойчиво превращается человеком в «сточную
яму» цивилизации. Там оказывается практически все, что люди сбросили в
почву, реки, водоемы, атмосферу. Отдельные химические элементы
сбрасываются в таких количествах, что водные системы не в состоянии их
переработать (ртуть, кадмий, свинец, селен). Тончайшая пленка
нефтепродуктов закрывает огромные пространства, уничтожая значительное
количество живых организмов, отравляя планктон. Только 1 г нефти в реке
способен полностью погубить жизнь в 1 м3 ее объема. Об этом свидетельствует
исчезновение до 30% количества и многочисленные заболевания рыб в реках
Европы. В результате употребления загрязненной воды ежесуточно на земле
умирает до 25000 тысяч человек (по данным ВОЗ).
На качество природных вод оказывают влияние природные и
антропогенные факторы (табл.2).
Таблица 2.
Влияние примесей на состояние водного объекта
Примеси
Состав примесей
Влияние на водный объект
Механические
Песок, глина, шлак, рудные
включения
Обмеление реки, дефицит
кислорода, замедление развития
водных организмов
36
Примеси
Состав примесей
Влияние на водный объект
Минеральные, химические
(растворы, коллоиды,
взвеси)
Тяжелые металлы,
минеральные удобрения,
биогенные элементы (азот,
фосфор, углерод)
Токсические воздействия на
водные организмы. Приводят к
«цветению» водоемов.
Органические, легко
окисляемые (растворы,
коллоиды, взвеси)
Органические вещества в
сточных водах
Из-за дефицита кислорода
ухудшаются органолептические
свойства, бурно развиваются
сине-зеленые водоросли
Органические, трудно
окисляемые (растворы,
коллоиды, взвеси)
Нефтепродукты, фенольные
соединения, жесткие СПАВ,
стойкие пестициды
Из-за высокой стойкости и
токсичности придают воде
неприятный запах и вкус,
ограничивая ее пригодность для
питья; трудно удаляются из
воды
Биологические
Бактерии, водоросли,
простейшие, черви, яйца
гельминтов, грибы
Образуют устойчивые взвеси.
Происходит обрастание
подводных предметов
Наибольшее количество загрязнителей поступает в гидросферу от
объектов нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной,
металлургической промышленности.
Для оценки качества воды водных объектов определяются
приоритетные региональные показатели, т.е. вещества, в наибольшей
степени опасные для здоровья населения и наиболее характерные для
сбрасываемых в водные объекты региона сточных вод. В итоге качество воды
водного объекта на региональном уровне оценивается как по общим
показателям, так и по дополнительному перечню приоритетных загрязнений,
специфичных только для данного региона. Для выбора приоритетных
показателей загрязнения предложены следующие критерии:
• Специфичность веществ для сточных вод, поступающих в водные объекты
региона.
• Степень превышения ПДК веществ в воде водного объекта.
• Класс опасности и лимитирующий признак вредности.
• Канцерогенность.
• Частота обнаружения веществ в воде.
• Тенденция к росту концентраций веществ в воде при долговременном
наблюдении.
• Биоразлагаемость.
37
• Степень контакта веществ с населением (по численности населения,
использующего водоем как источник питьевого водоснабжения).
К
дополнительным
критериям
относятся:
биоаккумуляция;
стабильность; трансформация с образованием более токсичных соединений;
способность к образованию галогенсодержащих соединений при хлорировании;
способность к накоплению в донных отложениях; кожно-резорбтивное
действие; сравнительная выраженность отдаленных эффектов (канцерогенного,
мутагенного, тератогенного, эмбриотоксического, гонадотоксического и
аллергенного); комплексность воздействия веществ на население из-за
способности к межсредовым переходам.
В последнее время появилось также понятие «ведущий показатель
загрязнения», для выбора которого есть следующие критерии:
• Токсичность и опасность веществ. Наибольшее значение имеют компоненты
стоков, относящиеся к 1 и 2 классам токсичности. Среди этих веществ
наибольшую опасность представляют канцерогенные, мутагенные
соединения.
• Основное внимание уделяется веществам, содержание которых в стоках
значительно превышает ПДК.
• Способность веществ задерживаться на очистных сооружениях.
• Способность к трансформации веществ в воде с образованием продуктов
более токсичных, чем исходные компоненты стоков. Например,
малотоксичный уротропин подвергается трансформации с образованием
формальдегида. Показателем загрязнения водного объекта будет
концентрация
формальдегида.
Метилирование
в
водной
среде
металлической ртути приводит к образованию метилртути – вещества более
токсичного и опасного, чем сама ртуть.
• Образование галогенсодержащих соединений (ГСС) при хлорировании
воды. Из-за взаимодействия компонентов сточных вод с хлором на очистных
сооружениях могут образовываться высокотоксичные и опасные ГСС.
Ведущим показателем загрязнения воды ГСС является хлороформ, ибо это
вещество наиболее постоянно и в наибольших количествах присутствует в
хлорированной воде.
2.3. Сточные воды.
2.3.1. Классификация сточных вод.
Физические загрязнения водных объектов определяются тепловыми,
механическими или радиоактивными примесями. Биологическое загрязнение
38
заключается в изменении свойств водной среды в результате увеличения
количества несвойственных ей видов микроорганизмов, поступающих обычно с
бытовыми сточными водами. Причиной химических загрязнений водных
объектов обычно является сброс неочищенных или недостаточно очищенных
промышленных или бытовых сточных вод. Сточные воды представляют собой
сложные гетерогенные системы загрязняющих веществ, находящихся в
растворенном, коллоидном или нерастворенном состоянии. Количество
сточных вод, образующихся за единицу времени, называется расходом (м3/сут.,
м3/ч).
Бытовые сточные воды образуются в результате жизнедеятельности
людей и характеризуются наличием загрязнителей неорганического и
органического происхождения. Характерно значительное бактериальное
загрязнение сточных вод, а также присутствие жизнеспособных яиц гельминтов
и патогенных бактерий. Состав производственных сточных вод зависит от
характера производственного процесса. Например, сточные воды химических
производств могут содержать различные кислоты. Стоки таких предприятий,
как свекло-сахарные или молочные заводы, содержат очень много
органических веществ. В сточных водах некоторых производств может
содержаться большое количество бактерий, в том числе патогенных (стоки
кожевенных заводов и т.д.). Городские смешанные сточные воды
(промышленно-бытовые) определяются соотношением хозяйственнобытовых и промышленных стоков и спецификой предприятий, формирующих
эти
стоки.
Поверхностно-ливневые
воды
(ливнестоки)
также
характеризуются огромным разнообразием примесей, зависящих от множества
факторов.
Бытовые сточные воды при поступлении в водоем вызывают ухудшение
органолептических свойств речной воды и снижение содержания
растворенного кислорода, идущего на окисление органических веществ.
Однако наибольшая опасность, создающаяся при сбросе бытовых сточных вод,
связана с тем, что происходит значительное бактериальное загрязнение
водоема. Что касается вредного влияния производственных сточных вод, то оно
лишь в редких случаях бывает связано с эпидемической опасностью. Чаще
всего производственные стоки вызывают изменения окраски и запаха воды
водоема; способствуют появлению плавающих веществ на поверхности
водоема (нефтяные пленки); изменяют химический состав, в частности рН. С
производственными стоками в речную воду могут попасть вещества, имеющие
различную степень токсичности.
39
По количественному содержанию примесей производственные сточные
воды делятся на загрязненные и условно чистые. К условно чистым относятся
воды, имеющие такой же состав, как и исходная вода, но отличающиеся от нее
температурой. В зависимости от состава примесей и специфичности их
действия на водоемы сточные воды делятся на следующие группы:
1. воды, содержащие неорганические примеси, не обладающие токсичным
действием (шлак, песок, частицы пустой породы и др.); для водоема часто
особой опасности эти воды не представляют, но способствуют образованию
донных отложений, снижению прозрачности воды;
2. воды, содержащие неорганические примеси со специфическими
токсичными свойствами (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов,
гидроксиды металлов);
3. воды, содержащие нетоксичные органические вещества, например,
сточные воды предприятий пищевой промышленности; при попадании их в
водоем резко возрастает окисляемость, БПК, снижается количество
растворенного кислорода;
4. воды, содержащие органические вещества со специфическими
токсичными свойствами (фенолы, эфиры, красители, углеводороды и т.д.),
например, сточные воды предприятий органического синтеза по
производству полимеров и синтетических волокон и др.
По другой классификации сточные воды промышленных предприятий
подразделяются на 3 вида:
1. воды, образующиеся в результате непосредственного использования воды в
технологических операциях в качестве реагента, растворителя и т.д.;
2. воды от вспомогательных операций и процессов (они, как правило, не
загрязнены, но имеют повышенную температуру);
3. воды от подсобных и обслуживающих цехов (они могут быть загрязнены
различными веществами и в разной степени).
При поступлении в водоем загрязняющих веществ происходит процесс
разбавления, вследствие чего их концентрация уменьшается. Наряду с этим
происходит самоочищение воды от органических веществ путем их окисления,
а также отмирание внесенных в водоем бактерий. В случае сильного
загрязнения водоемов процессы самоочищения нарушаются. Согласно
«Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами»
необходимо сократить количество сточных вод, сбрасываемых в водоемы,
посредством оборотного водоснабжения. Если подобными мерами добиться
значительного уменьшения или прекращения сброса сточных вод в водоем
40
невозможно, надо проводить их очистку на предприятии. В результате очистки
сбрасываемых стоков вода водоема должна отвечать требованиям,
установленным указанными Правилами. Содержание химических веществ не
должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК) и
ориентировочно допустимых уровней (ОДУ) в воде водных объектов.
2.3.2. Загрязняющие вещества в сточных водах.
ВОЗ представляет следующую классификацию видов загрязнений воды:
• Бактериальное загрязнение.
• Биохимически окисляющиеся органические соединения, которые вызывают
запахи и привкусы воды.
• Неорганические соли, которые не удаляются обычными методами.
• Неорганические соединения, являющиеся питательными веществами для
растений (нитраты, фосфаты, соли калия). Они усиливают рост водной
растительности, способствуют «цветению» водоемов.
• Нефтепродукты,
затрудняющие
воздухообмен,
оказывающие
неблагоприятное действие на водные организмы.
• Токсичные соединения (соли тяжелых металлов, окислители, вещества
общеядовитого действия).
Рассмотрим некоторые наиболее часто встречающиеся загрязнения
сточных вод.
Соли тяжелых металлов. Наиболее часто в сточных водах
присутствуют медь, свинец, хром, кадмий, ртуть, цинк, никель. Они
отрицательно влияют на процесс самоочищения, вызывая угнетение
деятельности аэробных микроорганизмов. Многие водные организмы
аккумулируют соединения тяжелых металлов, причем концентрация таких
соединений в водных организмах может быть в сотни и даже тысячи раз
большей, чем в водоеме. Токсичное действие некоторых тяжелых металлов
может усиливаться в присутствии других. Так, токсичность соединений никеля
возрастает в присутствии соединений меди, а ртуть усиливает токсичность
меди. Воздействие тяжелых металлов на водоем проявляется и в нарушении
газового режима, увеличении солесодержания. В водоемах тяжелые металлы
могут образовывать новые токсичные соединения. Например, неорганические
соединения ртути переходят в элементорганические (метилртуть). Это
указывает на необходимость более полного извлечения соединений тяжелых
металлов из сточных вод. Наиболее рациональный путь решения этой
проблемы – внедрение оборотного водоснабжения и безотходной технологии.
41
Пестициды. Характерной их особенностью является устойчивость к
биохимическому
разложению.
Особую
опасность
представляют
хлорорганические пестициды, например гексахлоран. Многие из пестицидов
придают воде интенсивный запах, являются токсичными для людей и
животных. Основные пути для предотвращения загрязнения водоемов
пестицидами – разработка менее токсичных препаратов с избирательным
действием, достаточно быстро разлагающихся во внешней среде; замена
химических
методов
борьбы
с
вредителями
биологическими;
совершенствование
агротехнических
работ
(сокращение
количества
используемых химических препаратов, уменьшение выноса загрязненных
пестицидами вод в водоемы).
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). При их
попадании в водоем наблюдается нарушение санитарного режима вследствие
пенообразования, возникновения устойчивых эмульсий и суспензий
труднорастворимых в воде веществ. ПАВ влияют на органолептические
свойства воды, обусловливая появление запаха. ПАВ отрицательно влияют на
процесс очистки воды. Все это определяет необходимость разработки более
эффективных методов их удаления из сточных вод.
2.3.3. Нормирование загрязнителей.
Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют
качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию
экосистем, но не указывают на источник воздействия и не регулируют его
деятельность. Основной величиной экологического нормирования содержания
вредных веществ в природной среде является предельно допустимая
концентрация (ПДК). ПДК – это такое содержание вредного вещества в
окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за
определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье
человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. При
определении ПДК учитывается не только влияние загрязняющего вещества на
здоровье человека, но и его воздействие на животных, растения,
микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.
Для воды установлены ПДК более чем для 1500 химических
соединений, которые объединены в 3 группы по следующим показателям
вредности:
санитарно-токсикологическому;
общесанитарному;
органолептическому.
Санитарно-токсикологический
показатель
–
способность вещества оказывать вредное действие на организм человека, в том
числе вызывать отдаленные последствия. Общесанитарный показатель –
42
способность вещества оказывать неблагоприятное воздействие на санитарный
режим водоемов. Органолептический показатель – способность вещества
ухудшать органолептические свойства воды.
Исследование каждого химического вещества включает установление
ПДК по всем трем вышеуказанным показателям в отдельности с последующим
выделением из них наименьшей величины (концентрации). Эти концентрация и
принимается как ПДК содержания химического вещества в воде, при этом
показатель, по которому устанавливается ПДК, называется лимитирующим
(т.е. ограничивающим). В группе соединений (бериллий, гексахлорбензол,
нитраты и др.) пороговая концентрация, вызывающая изменение
органолептических свойств воды, выше той концентрации, при которой
вещество оказывает токсичное действие. Для таких веществ лимитирующим
показателем вредности будет санитарно-токсикологический (табл.3).
Таблица 3.
ПДК веществ, нормируемых по токсикологическому показателю
вредности
Наименование показателя
Норматив
Алюминий
0,5
Бериллий
0,0002
Молибден
0,25
Мышьяк
0,05
Нитраты
45,0
Полиакриламид
2,0
Свинец
0,03
Селен
0,001
Стронций
7,0
Фтор
1,5
Лимитирующий показатель вредности включает три характеристики
загрязняющего вещества: относительная токсичность, способность к
аккумуляции, устойчивость.
43
1. Относительная токсичность вещества определяется как летальная
концентрация, приводящая к гибели 50% особей за определенный период
воздействия (ЛК 50 ).
2. Способность к аккумуляции характеризуется коэффициентом аккумуляций
(К ак ) – отношением концентрации вредного вещества в объекте или живом
организме к концентрации этого же вещества в среде или в пище в
равновесном состоянии.
3. Устойчивость к распаду – характеризуется временем снижения
концентрации вещества в 20 раз.
На основании вышеуказанных характеристик выделяют 4 класса
опасности веществ: 1-ый класс – чрезвычайно опасные, 2-ой класс –
высокоопасные, 3-ий класс – опасные, 4-ый класс – умеренно опасные
(табл.4).
Таблица 4.
Классы опасности веществ в зависимости от лимитирующего показателя
Вещество
Лимитирующий показатель
вредности
Класс опасности
Алюминий
Сан.-токс.
2
Бензин
Орг.
3
Бензол
Сан.-токс.
2
ДДТ
Сан.-токс.
2
Кадмий
Сан.-токс.
2
Молибден
Сан.-токс.
2
Мышьяк
Сан.-токс.
2
Нефть
Орг.
4
Никель
Сан.-токс.
3
Ртуть
Сан.-токс.
1
Свинец
Сан.-токс.
2
Селен
Сан.-токс.
2
Сульфаты
Орг.
4
Стронций
Сан.-токс.
2
44
Вещество
Лимитирующий показатель
вредности
Класс опасности
Тетраэтилсвинец
Сан.-токс.
1
Толуол
Орг.
4
Фенол
Орг.
4
Хлориды
Орг.
4
Хром
Сан.-токс.
3
Циклогексан
Сан.-токс.
2
Цианиды
Сан.-токс.
2
Цинк
Орг.
3
При одновременном содержании в воде нескольких веществ с одинаковым
лимитирующим показателем вредности сумма отношений (С 1 , С 2 , С 3 ) каждого
из веществ к соответствующей ПДК не должна превышать 1.
Для веществ, перспективы применения которых не определены,
устанавливается временный (на 3 года) гигиенический норматив –
ориентировочный допустимый уровень (ОДУ). ОДУ разрабатывается на основе
расчетных и экспресс-экспериментальных методов и применяется только на
стадии
предупредительного
санитарного
надзора за
строящимися
предприятиями, реконструируемыми очистными сооружениями. По истечении
срока действия ОДУ подлежит пересмотру или замене на ПДК с учетом
дополнительных данных о параметрах токсичности и опасности исследуемого
вещества.
Требования, предъявляемые собственно к источникам воздействия,
отражают научно-технические нормативы. К научно-техническим нормативам
относятся нормативы сбросов вредных веществ (предельно допустимый сброс –
ПДС; временно согласованный сброс – ВСС). Общий принцип установления
ПДС – величина ПДС должна гарантировать достижение установленных норм
качества воды в водном объекте. Под ПДС понимается масса вещества в
сточных водах, максимально допустимая к отведению в единицу времени с
целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. Нормы качества
поверхностных вод устанавливаются для условий хозяйственно-питьевого,
коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования. При сбросе
сточных вод в водные объекты, используемые для хозяйственно-питьевых и
45
коммунально-бытовых целей, нормы качества поверхностных вод должны
выдерживаться на водотоках, начиная со створа, расположенного в одном
километре выше ближайшего по течению пункта водопользования вплоть до
самого места водопользования. При сбросе сточных вод в водные объекты
рыбохозяйственного значения, нормы качества поверхностных вод должны
соблюдаться на протяжении всего участка водопользования, начиная с
контрольного створа, расположенного не далее чем 500 м от места сброса
сточных вод.
Должен осуществляться производственный контроль за составом
сточных вод и качеством воды водных объектов питьевого, хозяйственнобытового и рекреационного водопользования. Ближайший к месту выпуска
сточных вод пункт производственного контроля устанавливается не далее 500 м
по течению от места сброса сточных вод на водотоках и в радиусе 500 м от
места сброса на непроточных водоемах и водохранилищах. При сбросе сточных
вод в черте населенных мест указанный пункт контроля должен быть
расположен непосредственно у места сброса. Наряду с химическими методами
контроля осуществляется контроль токсичности природных и сточных вод
методом
биотестирования.
В
случае
обнаружения
токсичности
устанавливаются конкретные вещества, обуславливающие эту токсичность, и
пересматриваются нормативы ПДС.
Величины ПДС разрабатываются и утверждаются для действующих и
проектируемых предприятий-водопользователей. Могут устанавливаться ВСС с
одновременным утверждением планов снижения объемов сбросов до
предусмотренных предельных величин. Таким образом, установление ВСС не
является способом, допускающим сброс веществ свыше ПДС; оно является
средством поэтапного достижения ПДС.
Нормативы ПДС разрабатываются водопользователем или по его заказу
научной, проектной или иной организацией, имеющей лицензию на проведение
данных работ, исходя из недопустимости превышения ПДК в водных объектах.
При наличии в сточных водах химических веществ, содержащихся в воде
фонового створа на уровне ПДК, в расчетах ПДС не должны учитываться
процессы разбавления.
Разработанные нормативы ПДС согласовываются водопользователями с
территориальными
органами
Госкомэкологии
России,
санитарноэпидемиологического надзора, Росгидромета, территориальными органами
Госкомрыболовства России. Пересмотр и уточнение ПДС осуществляется не
реже 1 раза в 5 лет.
46
Условия, при которых возможен сброс коммунально-бытовых и
производственных сточных вод в водоемы и водотоки, определяют «Правила
охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», сброс сточных
вод в прибрежных районах морей регламентируется «Правилами санитарной
охраны прибрежных вод морей». Однако реки нашей страны загрязнены
локально или даже на всем протяжении. Это связано с использованием
деструктивных методов очистки, в результате чего нетоксичные минеральные
соли поступают в природные воды в количествах, соответствующих ПДК, но во
много раз превышающие их естественные концентрации в водной среде.
Поэтому идет «цветение» водоемов, и снижается способность воды к
самоочищению.
Кроме того, современная промышленность ежегодно синтезирует много
новых веществ; установление их ПДК неизбежно запаздывает. Попадая в воду,
эти вещества могут создавать новые комбинации соединений с неизвестными
свойствами. Таким образом, существующие ПДК далеко не полностью
отражают влияние чужеродных веществ на водные экосистемы.
Химико-фармацевтическая промышленность относится к группе
экологически опасных производств. При синтезе одного лекарственного
средства (ЛС) в производстве обращается в среднем 10-15 соединений и более,
многие из которых обладают высокой токсичностью и специфической
биологической активностью. Многообразие номенклатуры лекарственных
средств, использование большого количества разнообразных видов
химического
сырья,
в
том
числе
органических
растворителей,
многостадийность и несовершенство технологических процессов могут
приводить к образованию концентрированных и токсичных стоков.
2.3.4. Защита водоемов от загрязнения.
Согласно Водному кодексу РФ, водопользователи обязаны стремиться
предотвращать потери воды, не допускать загрязнение, засорение и истощение
водных объектов, обеспечивать сохранение температурного режима. Водоемы
и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели
состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием
производственной деятельности. Запрещается сбрасывать в водные объекты:
• сточные воды, которые могут быть устранены путем организации
бессточного производства, рациональной технологии, максимального
использования в системах оборотного и повторного водоснабжения;
• сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний
бактериальной, вирусной и паразитарной природы;
47
• сточные воды, содержащие чрезвычайно опасные вещества, для которых
нормативы установлены с пометкой «отсутствие»;
• сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ
в воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых
отсутствуют методы аналитического контроля;
• неочищенные или недостаточно очищенные производственные сточные
воды.
Поддержание поверхностных и подземных вод в состоянии,
соответствующем экологическим требованиям, обеспечивается установлением
нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты.
В современных условиях экстенсивное водопотребление – вовлечение в
народное хозяйство все новых и новых водных источников – исчерпало себя.
Принципиально
новая
стратегия
использования
водных
ресурсов
предусматривает:
1. техническую перестройку производства, направленную на резкое
сокращение водопотребления. Переход от технологии очищения и
разбавления отходов к малоотходной технологии и технологии оборотного
использования воды;
2. применение принципа капельного орошения, что резко сократит забор воды
для орошения;
3. рациональное размещение структуры производства с учетом водных
ресурсов данного региона (не поворачивать реки к хозяйственным зонам).
Решение проблемы защиты водоемов от загрязнения заключается в
разработке бессточных технологий (технологий оборотного водоснабжения).
В этом случае предприятие использованную и очищенную затем воду
возвращает в оборот, а из внешних источников только восполняет потери.
Можно ли решить проблему только с помощью очистных сооружений? На
первых порах – да. Однако удаление из промышленных стоков даже 80-90%
вредных примесей недостаточно: оставшиеся 10-20% продолжат загрязнение,
пусть и замедленными темпами. А полная очистка стоит так дорого, что грозит
сделать многие отрасли промышленности малорентабельными. При
строительстве новых предприятий на отстойники, аэраторы, фильтры уходит
иногда четверть и более капиталовложений. Сооружать их, конечно,
необходимо, но радикальный выход заключается в переводе промышленности
на замкнутую (бессточную) технологию.
48
2.3.5. Плата за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты.
От предприятий требуется соблюдение пределов сбросов вредных
веществ, установленных для объекта в целом или конкретных источников,
входящих в его состав. За превышение установленных нормативов допустимого
воздействия на окружающую среду субъекты хозяйственной деятельности
несут ответственность в соответствии с законодательством. Предприятие
обязано соблюдать экологические, санитарные и иные требования,
установленные законодательством РФ в области охраны окружающей среды;
иметь техническую и технологическую документацию об использовании,
обезвреживании образующихся отходов.
Плата за загрязнение ОС взимается с предприятий, учреждений,
организаций и других юридических лиц, независимо от их организационноправовых форм и форм собственности. Внесение платы за загрязнение не
освобождает природопользователей от выполнения мероприятий по охране ОС.
При аварийном загрязнении ОС устанавливаются штрафы (до 10–кратного
размера тарифа) к нормативам платы за сбросы загрязняющих веществ.
Плата за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты регулируется
Инструктивно-методическими указаниями по взиманию платы за загрязнение
окружающей природной среды и природных ресурсов РФ от 26 января 1993 г.
• Платежи в пределах допустимых нормативов осуществляются за счет
себестоимости продукции.
• Платежи за превышение допустимых нормативов осуществляются за счет
прибыли, остающейся в распоряжении природопользователей.
Плата за сбросы загрязняющих веществ, не превышающие ПДС,
определяется умножением соответствующих ставок платы за величину
загрязнения и суммированием полученных произведений по видам
загрязняющих веществ:
П н вод = Σ С н i (М н i вод – М i вод ), где
П н вод – плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не
превышающих ПДС, руб.
С н i вод – ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в
пределах допустимых нормативов, руб.
М i вод – фактический выброс i-го загрязняющего вещества, т.
М н i вод – предельно допустимый сброс i-го загрязняющего вещества, т.
I – вид загрязняющего вещества (i=1, 2, 3, …, n)
Ставка платы за сброс рассчитывается по формуле:
С н i вод = Н б н i вод × К э вод , где
49
Н б н i вод – базовый норматив платы за сброс 1 тонны i-го загрязняющего
вещества в размерах, не превышающих ПДС, руб.
К э вод – коэффициент экологической ситуации и экологической
значимости состояния водных объектов.
Таблица 5.
Базовые нормативы платы за сброс загрязняющих веществ в водные
объекты, руб/т
Наименование загрязняющих
веществ
Норматив платы за сброс
веществ в пределах
допустимых сбросов
Норматив платы за сброс
веществ в пределах временно
согласованных сбросов
Азот аммонийный
5,5
27,75
Азот нитратный
0,25
1,23
Азот нитритный
110,88
554,38
Алюминий
55,44
277,22
Аммиак
44,35
221,75
Бензол
4,44
22,18
Кадмий
443,5
2217,5
Кобальт
221,75
1108,75
Молибден
1847,92
9239,58
Мышьяк
44,35
221,75
Медь
2217,5
11087,5
Нефть и нефтепродукты
44,35
221,75
Никель
221,75
1108,75
Ртуть
221750
1108750
Свинец
22,18
110,88
Селен
1385,94
6299,7
Фенолы
2217,5
11087,5
Формальдегид
22,18
110,88
Хлор свободный
221750
1108750
50
Наименование загрязняющих
веществ
Норматив платы за сброс
веществ в пределах
допустимых сбросов
Норматив платы за сброс
веществ в пределах временно
согласованных сбросов
Цинк
221,75
1108,75
Цианиды
44,35
221,75
Плата за сбросы загрязняющих веществ в пределах ВСС
определяется умножением соответствующих ставок платы за разницу между
ВСС и ПДС и суммированием полученных произведений по видам
загрязняющих веществ:
П л вод = Σ С л i вод (М i вод – М н i вод ) при М н i вод < М i вод ≤ М л i вод , где
П л вод - плата за сбросы загрязняющих веществ в пределах ВСС, руб.
С л i вод – ставка платы за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в
пределах ВСС, руб.
М i вод - фактический сброс i-го загрязняющего вещества, т.
М н i вод – ПДС i-го загрязняющего вещества, т.
М л i вод – сброс i-го загрязняющего вещества в пределах ВСС, т.
2.4. Отбор проб и пробоподготовка сточных вод.
Нужно отбирать средние пробы при условии, если количество и состав
их более менее постоянны. При наличии большого колебания в количестве
спускаемых сточных вод следует отбирать среднепропорциональные пробы.
Для учета изменений в составе стоков необходимо отбирать разовые пробы
через одинаковые промежутки времени (1-2 часа) и анализировать каждую из
них.
В большинстве случаев отбирают средние пробы, составляя их из
отдельных проб, взятых на протяжении длительного промежутка времени (за
смену, за сутки), через равные интервалы 30–60 минут. Объем каждой
отдельной пробы, отбираемой за смену, должен составлять 400–500 мл, а за
сутки – 120–150 мл. Отобранные за определенный промежуток времени пробы
сливают в общий сосуд, перемешивают и подвергают анализу.
Среднепропорциональные пробы составляют также из отдельных проб, но
объем каждой из них должен быть пропорционален количеству сточной воды,
спускаемой в момент отбора пробы.
Отбор проб сточной воды производится черпаком, но в ряде случаев
загрязняющие вещества распределяются в толщине стока неравномерно
51
(бензин, нефть, жиры находятся наверху, а тяжелые металлы – внизу). Поэтому
рекомендуется отбирать пробы в местах наиболее сильного перемешивания
сточной жидкости. Черпак предварительно ополаскивается забираемой сточной
водой. Посуда, в которую переливают пробы, должна быть чистой и
закрываться пробкой.
Отобранные пробы сточной воды снабжаются этикетками и
сопроводительными документами, в которых обозначаются место взятия
пробы, конкретная точка отбора пробы и время, температура воды в момент
отбора, наименование пробы (разовая, средняя и т.д.), длительность отбора
средней пробы или среднепропорциональной пробы с указанием интервалов
между взятием отдельных проб.
Пробы, взятые для химического анализа, следует как можно быстрее
направлять в лабораторию для исследования, так как нестойкие элементы
загрязнения (органические вещества, аммиак, нитраты, цианиды и др.) могут
значительно измениться в составе. Некоторые определения следует выполнять
сразу после отбора проб, например: растворенных газов, легко
улетучивающихся жидкостей, цвета и запаха. До 2-х суток можно хранить
только сточные воды, загрязненные стойкими минеральными соединениями
(соли, кислоты, щелочи в больших концентрациях).
Подготовку проб к хранению проводят методами фильтрования
(центрифугирования), консервации и охлаждения (замораживания). Для
консервации проб применяют кислоты, щелочные растворы, органические
растворители, биоциды, специальные реактивы для определения некоторых
показателей (цианидов, сульфидов, кислорода). Основные рекомендуемые
методы консервации и хранения отобранных проб приведены в таблице 6.
Таблица 6.
Методы хранения и консервации проб сточной воды
Наименование
показателя
РН
Сухой остаток
Окисляемость
перманганатная
Материал изготовления
емкости для отбора и
хранения проб
Полимерный материал
или стекло
Полимерный материал
или стекло
Стекло
Метод хранения и
консервации
Максимально
рекомендуемый
срок хранения
–
–
Охлаждение до
2–5оС
Подкисление до РН менее 2
серной кислотой,
охлаждение до 2–5оС и
хранение в темном месте
24 часа
2 сут.
52
Наименование
показателя
Кислотность и
щелочность
БПК
ХПК
Материал изготовления
емкости для отбора и
хранения проб
Полимерный материал
или стекло
Стекло
Стекло
Взвешенные и
оседающие
вещества
Аммиак и ионы
аммония
Полимерный материал
или стекло
Азот
органических
соединений
Полимерный материал
или боросиликатное
стекло
Алюминий
(суммарно)
Бензол
Бенз(а)пирен
Полимерный материал
Железо
(суммарно)
Полимерный материал
или боросиликатное
стекло
Стекло
Жиры, масла,
углеводороды
Кадмий
(суммарно)
Полимерный материал
или стекло
Стекло
Стекло
Полимерный материал
или боросиликатное
стекло
Метод хранения и
консервации
Охлаждение до 2–5оС
Максимально
рекомендуемый
срок хранения
24 часа
–
Подкисление до РН менее 2
серной кислотой,
охлаждение до 2–5оС и
хранение в темном месте
–
24 часа
5 сут.
Подкисление до РН менее 2
серной кислотой,
охлаждение до 2–5оС
Подкисление до РН менее 2
серной кислотой,
охлаждение до 2–5оС и
хранение в темном месте
Подкисление до РН менее 2
24 часа
Хранение при 2–5оС
Добавление растворителя,
используемого для
экстракции; хранение при
2–5оС
Подкисление до РН менее 2
3 сут.
1 сут.
Экстракция на месте отбора
проб и охлаждение до 2–5оС
Охлаждение до 2–5оС
24 часа
24 часа
1 мес.
1 мес.
24 часа
1 мес.
2.5. Органолептические и физические методы анализа сточных вод
химико-фармацевтических предприятий.
В сточных водах нормируются цвет, запах, прозрачность, кислотность,
щелочность, сухой остаток, pH, содержание азота, окисляемость, БПК,
содержание растворенного кислорода, хлоридов, фосфатов, фторидов и
53
жесткость. Нередко приходится определять и специфические компоненты,
связанные с особенностями производства (например, содержание тяжелых
металлов, цианидов, фенолов).
Для анализа сточных вод применяют органолептические, химические,
физико-химические и бактериологические методы.
2.5.1. Органолептические показатели.
Цвет. Качественную оценку цветности воды производят, сравнивая ее с
дистиллированной водой. Для этого в стаканы из бесцветного стекла наливают
исследуемую и дистиллированную воду и рассматривают их на фоне белой
бумаги при дневном освещении сбоку и сверху. При наличии окраски
указывают цвет воды (слабо желтый; бурый); при отсутствии ее воду называют
бесцветной.
Количественно
цветность
воды
определяют
методом
колориметрии, сравнивая ее со шкалой эталонов, имитирующих эту цветность –
платиново-кобальтовой и кобальто-дихроматной.
Запах. При оценке запаха сначала дают его качественную
характеристику (болотный, землистый, гнилостный, рыбный, ароматический);
затем оценивают запах воды по 5-бальной системе. Для этого воду наливают в
колбу с притертой пробкой до 2/3 объема и сильно встряхивают в закрытом
состоянии, затем открывают колбу и сразу же отмечают интенсивность запаха.
Наличие запаха в очищенных водах свидетельствует о недостаточной степени
очистки или неполном удалении использованных при очистке реагентов.
Прозрачность. Определяется по предельной высоте столба воды, через
который просматривается рисунок черного креста с толщиной линий 1 мм и
четырех черных кружочков диаметром 1 мм на белом фоне. Определение
выполняют в цилиндре высотой 350 см, на дне которого лежит фарфоровая
пластинка с рисунком. Используется и определение прозрачности по шрифту,
основанное на нахождении максимальной высоты столба, сквозь который
можно прочитать стандартный шрифт, подложенный под цилиндр с водой.
Прозрачность воды характеризует количество загрязняющих веществ,
присутствующих в воде во взвешенном и коллоидном состоянии.
Мутность. Наличие в воде мути объясняется недостаточной степенью
удаления грубодиспергированных неорганических и органических примесей.
Мутность можно определить гравиметрическим методом, определив взвеси
фильтрованием через плотный фильтр.
2.5.2. Физические показатели.
Кислотность. Кислотность воды обусловлена присутствием в ней
свободной угольной кислоты, а также других кислот или кислых солей. Перед
54
сбросом кислых стоков в водоем кислотность должны быть нейтрализована.
Кислотность сточных вод определяют титрометрическим методом, используя в
качестве индикатора фенолфталеин.
Щелочность. Щелочность воды зависит от присутствия в ней щелочей
и щелочных солей. Щелочность определяется путем титрования воды соляной
кислотой по индикатору метиловому оранжевому.
Степень кислотности или щелочности сточных вод (pH) определяют
также потенциометрически с помощью pH-метров. Метод основан на
измерении ЭДС электродной системы, состоящей из стеклянного электрода,
потенциал которого определяется активностью водородных ионов, и
вспомогательного электрода сравнения с известным потенциалом. Можно
использовать колориметрический метод, используя для подготовки эталонной
шкалы индикаторы фенолового ряда.
Контроль активной реакции среды сточных вод необходим не только на
выходе из очистных сооружений, но и на входе в них, поскольку для
обеспечения
нормальной
жизнедеятельности
микроорганизмов,
осуществляющих биохимическую очистку воды, требуется реакция среды,
близкая к нейтральной (pH=6,5–8,5). При резком отклонении рН от этих
значений процесс биохимической очистки может нарушиться и даже
полностью прекратиться.
2.5.3. Обобщенные показатели.
Сухой остаток. Сухой остаток характеризует количество нелетучих
веществ, содержащихся в сточных водах. Его выделяют выпариванием взятого
объема воды и определяют гравиметрическим методом. Потери при
прокаливании осадка позволяют установить содержание органических веществ,
находящихся в воде во взвешенном состоянии; разность между массой сухого
осадка и потерями при прокаливании соответствуют общей массе
содержащихся в воде минеральных примесей.
Окисляемость. Окисляемость обусловлена наличием в ней
органических веществ и легко окисляющихся неорганических соединений
(сульфитов, нитритов, сероводорода и др.) и выражается массой кислорода,
потраченного на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды.
При ее определении в качестве окислителя органических веществ применяют
перманганат калия (перманганатная окисляемость).
Химическая потребность в кислороде (ХПК). ХПК дает
представление о содержании в воде химических веществ, способных к
55
окислению сильными окислителями, и определяется титрометрически, с
использованием в качестве окислителя дихромата калия.
Биохимическая потребность в кислороде (БПК). БПК используется
для характеристики степени загрязнения сточных вод органическими
примесями, способными разлагаться микроорганизмами с потреблением
кислорода. БПК показывает, какое количество кислорода расходуется
аэробными микроорганизмами на окисление органических примесей. Полное
биохимическое окисление органических веществ в воде требует длительного
времени. В лабораторных условиях обычно определяют БПК за 5 суток или
БПК 5 (стандартная БПК). Сильно загрязненные сточные воды перед
определением БПК следует разбавить, чтобы после выдерживания пробы в
термостате при температуре 20оС в течение 5 суток еще оставался
растворенный кислород (не менее 3–4 мг/л). Сущность метода сводится к тому,
что в воде определяют содержание растворенного кислорода до и после
термостатирования. Определение проводят иодометрическим методом.
Разность между ХПК и БПК характеризует наличие примесей, не
окисляющихся биохимическим путем. По соотношению БПК/ХПК можно
судить о возможности применении определенного метода очистки сточных вод.
Если соотношение БПК/ХПК > 0,5, то это указывает на возможность
применения биохимической очистки сточной воды; при соотношении
БПК/ХПК < 0,5 использование этого метода малоэффективно, так как в воде
содержится значительное количество биологически неокисляемых веществ.
Для таких сточных вод более целесообразным будет применение физикохимических или химических методов очистки. Т.к. в процессе биохимического
окисления сточных вод снижается концентрация биологически окисляемых
веществ, то соотношение БПК/ХПК при этом уменьшается.
Сточные воды, содержащие биологически разлагаемые органические
примеси, являются энергичными потребителями кислорода. На окисление этих
примесей идет растворенный кислород. Если количество биохимически
используемого кислорода достаточно для окисления органических примесей, то
такие воды называются стабильными или стойкими. При наличии
кислородного дефицита вода загнивает.
2.6. Контрольные вопросы.
1. Дайте оценку современного состояния гидросферы.
2. Что имеется в виду под «приоритетными региональными показателями»?
3. Укажите причины повышенного содержания загрязняющих веществ в
водоемах.
56
4. Дайте эколого-гигиеническую оценку наиболее опасных загрязнителей
гидросферы.
5. Назовите классификации сточных вод.
6. Укажите группы загрязняющих веществ в сточных водах.
7. Объясните понятие «нормативно чистые сточные воды».
8. Объясните сущность санитарно-гигиенических и экологических нормативов
(ПДК и ОДУ).
9. Объясните сущность научно-технических нормативов (ПДС и ВСС).
10.Назовите организации, которые имеют право устанавливать нормативы
загрязняющих веществ в сточных водах.
11.Укажите методы расчета платы за сбросы загрязняющих веществ в водоемы.
12.Укажите способы отбора проб сточных вод и их консервации.
13.Назовите органолептические показатели сточных вод и методы их анализа.
14.Назовите физические показатели сточных вод и методы их анализа.
15.Назовите обобщенные показатели сточных вод и методы их анализа.
2.7. Темы рефератов.
1. Современная стратегия водопользования.
2. Законодательная охрана водной среды.
3. Эколого-гигиеническая характеристика наиболее опасных загрязнителей
водоемов.
4. Токсико-гигиеническая характеристика соединений тяжелых металлов в
водоемах. Применяемые методы очистки стоков.
5. Токсико-гигиеническая характеристика нефти и нефтепродуктов в водоемах.
Применяемые методы очистки стоков.
6. Токсико-гигиеническая характеристика СПАВ в водоемах. Применяемые
методы очистки стоков.
7. Токсико-гигиеническая характеристика азотсодержащих веществ в
водоемах. Применяемые методы очистки стоков.
8. Токсико-гигиеническая характеристика специфических загрязнителей в
сточных водах химико-фармацевтической промышленности.
2.8. Литература.
1. Валова (Копылова) В.Д. Основы экологии: Учебное пособие. – М.: Изд.Дом
«Дашков и Ко», 2001. – 220 с.
2. Гигиенические требования к охране поверхностных вод: Санитарные
правила и нормы. – М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора МР, 2000. –
24 с.
57
3. Головко А.И., Куценко С.А., Ивницкий Ю.Ю. и т.д. Экотоксикология / Под
ред. проф.А.И.Головко и проф.С.А.Куценко. – СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ,
1999. – 124 с.
4. ГОСТ Р 51592 – 2000 «Вода. Общие требования к отбору проб.»
5. Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение,
утилизация, переработка. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002. – 336 с.
6. Красовский Г.Н., Егорова Н.А. Современные проблемы охраны водных
объектов от химического загрязнения // Вестник АМН СССР.– 1991. – № 1. –
С.38–43.
7. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана
биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие для хим., хим.технол. и биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк. – 1998. – 287 с.
8. Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные
объекты со сточными водами. – Харьков, 1990 г.
9. Методические указания по разработке нормативов предельно допустимых
сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты. – М., 1999 г.
10.Минх А.А. Методы гигиенических исследований. – М.: Медицина, 1971. –
536 с.
11.Минх А.А. Справочник по санитарно-гигиеническим исследованиям. – М.:
Медицина, 1973. – 400 с.
12.Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. пособие для
вузов. – М.: Агенство «ФАИР», 1998. – 320 с.
13.Пивоваров Ю.П. Руководство к лабораторным занятиям по гигиене и
экологии человека: Учебное пособие для высших медицинских учебных
заведений. – М.: Всерос. учеб.-науч. метод. центр по непрерыв. мед. и
фармацевт. образованию, 1999. – 422 с.
14.Рожнов Г.И., Голубева М.И. Актуальные вопросы эколого-гигиенической
оценки предприятий медицинской промышленности // Гигиена и
санитария. – 2004. – № 5. – С.54-57.
15.Рабышко Э.В., Рыкалина Н.Б. Санитарно-гигиеническая характеристика
сточных вод, отходов производства бета-лактамных антибиотиков и вопросы
их утилизации // Гигиена и санитария. – 1986. – № 12. – С.75-76.
16.Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и микробиология воды: Учебник для
студентоввузов. – М.: Высш. шк., 1983. – 280 с.
58
Тема 3. “Физико-химические и химические методы анализа сточных вод
химико-фармацевтических предприятий”. Фертикова Т.Е.
Цель занятия:
1. Ознакомление с основными методами очистки и обеззараживания сточных
вод.
2. Изучение физико-химических и химических методов анализа сточных вод
химико-фармацевтических предприятий.
3. Решение ситуационных задач.
Место проведения занятия: учебно-профильная лаборатория гигиены воды.
3.1. Методы очистки и обеззараживания сточных вод.
3.1.1. Очистка сточных вод.
Для очистки сточных вод применяются механические, физикохимические, электрохимические, биохимические и термические методы. Их
можно подразделить на деструктивные и регенеративные. Деструктивные –
разрушение загрязняющих воду веществ путем их окисления или
восстановления. Образующиеся при этом продукты распада удаляются из воды
или остаются в ней в форме растворимых минеральных солей.
Регенеративные – извлечение или утилизация содержащихся в воде ценных
веществ. Однако регенеративные методы далеко не всегда очищают воду до
такого состояния, в котором ее можно сбрасывать в водоемы.
Бытовые стоки отличаются высоким уровнем микробного загрязнения
на фоне значительной концентрации взвешенных частиц и органических
веществ. Поэтому перед обеззараживанием необходима их механическая и
биологическая очистка.
При расположении промышленных предприятий в городах, а также при
решении о совместной очистке сточных вод группы предприятий
промышленной зоны и близлежащего жилого массива загрязненные
производственные воды могут сбрасываться в городскую водоотводящую сеть.
Очистка смеси бытовых и производственных сточных вод в этом случае
осуществляется на единых очистных сооружениях. В связи с тем, что в сточных
водах промышленных предприятий могут содержаться загрязняющие вещества,
их спуск в городскую водоотводящую сеть ограничен требованиями,
установленными «Правилами приема производственных сточных вод в
системы канализации населенных пунктов». Производственные сточные воды,
59
не удовлетворяющие указанным требованиям, должны подвергаться
предварительной очистке. При совместной биологической очистке
производственных и бытовых сточных вод механическая очистка может быть
как раздельной, так и совместной. Раздельную механическую очистку следует
применять для взрывоопасных производственных стоков. При необходимости
химической или физико-химической очистки производственных сточных вод
также применяется раздельная механическая очистка.
Первой ступенью очистки является механическая очистка
процеживанием, отстаиванием или фильтрованием. При этом используется
соответствующее
оборудование:
решетки,
песколовки,
отстойники,
преаэраторы, нефтеловушки, гидроциклоны и фильтры. Сравнительно крупные
частицы размером более 15-20 мм задерживают методом процеживания. Затем
сточные воды поступают в песколовки, предназначенные для отделения более
мелких минеральных примесей. Отстойники применяются для гравитационного
выделения из сточных вод грубодисперсных примесей. Гидроциклоны также
используются для выделения грубодисперсных примесей под действием
центробежных сил. Фильтры служат для очистки стоков от тонкодисперсных
примесей, не удаляемых механически на других стадиях. По типу конструкции
бывают фильтры однослойные, двухслойные (из двух материалов разной
плотности), многослойные, каркасно-засыпные, аэрируемые и с плавающей
загрузкой. Фильтрующим материалом может служить кварцевый песок,
керамическая крошка, пористая керамика, горные породы, дробленый
антрацит. Размер зерен фильтрующего слоя 0,5-2 мм, высота фильтрующего
слоя до 2 м. Один из наиболее распространенных методов механической
очистки сточных вод является метод обратного осмоса (гиперфильтрации), при
этом очищаемые стоки непрерывно фильтруются под давлением через
полупроводниковые мембраны, задерживающие органические, неорганические
и бактериальные примеси. Недостатком метода является высокая стоимость
мембран и их быстрая изнашиваемость.
К физико-химическим методам очистки относятся: флотация; ионный
обмен; адсорбция; кристаллизация; дистилляция; электродиализ и др. Для
удаления из сточных вод тонкодисперсных нерастворимых взвесей применяют
флотацию – метод, основанный на различной смачиваемости частиц. В
резервуар с очищаемой водой подают снизу воздух, пузырьки которого
адсорбируются на поверхности частиц извлекаемого вещества и выносят его на
поверхность воды. Для глубокой очистки сточных вод от растворимых
органических соединений (фенолов, пестицидов, ПАВ, красителей и др.)
60
применяют метод адсорбции. Очищаемую воду пропускают через фильтр,
загруженный сорбентом, а после его насыщения загрязняющими веществами
отделяют сорбент от очищенной воды отстаиванием или фильтрацией. В
качестве адсорбентов применяют торф, опилки, золы, шлаки. Для извлечения из
сточных вод металлов используется ионообменная очистка, позволяющая не
только освобождать воду от загрязнения токсичными элементами, но и
улавливать для повторного использования ряд ценных химических соединений.
Для очистки сточных вод от фенолов, масел, органических кислот применяется
метод экстракции. Если сточные воды содержат дурно пахнущие вещества –
меркаптаны, амины, сероводород, альдегиды, некоторые углеводороды, они
подвергаются дезодорации, т.е. устранению неприятного запаха. Дезодорация
осуществляется различными методами, среди которых наибольшее
распространение получил метод аэрации, заключающийся в продувании
воздуха через сточные воды. Хотя очистка с применением этих методов требует
дорогих реагентов, она широко используется из-за своей эффективности и
невозможности произвести очистку стоков другими способами (например,
многокомпонентных сточных вод с малой концентрацией загрязнений).
Химическую очистку применяют в тех случаях, когда обеззараживание
стоков возможно лишь в результате химических реакций стоков с реагентами и
образованием новых веществ, которые легче удалить из сточных вод. К
химическим методам водоочистки относят коагуляцию и флокуляцию,
нейтрализацию, окисление и восстановление. Все эти методы требуют расхода
реагентов и поэтому дороги.
Коагуляция – процесс укрупнения частиц и объединения их в агрегаты
под влиянием специально внесенных в раствор веществ – коагулянтов. В
качестве коагулянтов используют соли железа, алюминия, полиакриламид.
Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев и
повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет
снизить дозы коагулянтов и при этом ускорить процесс осветления сточных
вод.
В результате протекания реакций нейтрализации, окисления и
восстановления появляются менее токсичные соединения; растворимые
соединения превращаются в нерастворимые; кислые и щелочные стоки –
нейтрализуются. Нейтрализацию сточных вод осуществляют разными путями:
смешением кислых и щелочных стоков, фильтрованием сквозь
нейтрализующие материалы, добавлением реагентов, сорбцией кислых газов
щелочными водами.
61
В качестве окислителей используют хлор, озон, пероксид водорода,
перманганат калия и др. Чаще всего в системах водоочистки используют хлор и
хлорсодержащие соединения, способные выделять «активный» хлор. При
введении хлора в воду образуются соляная и хлорноватистая кислоты, затем
хлорноватистая кислота частично диссоциирует. Сумма соединений
CI 2 +HCIO+CIO– называется свободным «активным» хлором. Его источниками
могут быть также хлорная известь, гипохлориты, хлориты, диксид хлора.
Процесс хлорирования проводят в хлораторах периодического и непрерывного
действия, напорных и вакуумных. В этих установках сточные воды очищаются
от сероводорода, гидросульфидов, метилсернистых соединений, фенолов,
цианидов.
Прекрасным окислителем является пероксид водорода – бесцветная
жидкость без запаха, которая легко разлагает нитриты, альдегиды и фенолы,
содержащиеся в сточных водах.
Очень перспективным окислителем для сточных вод является озон O 3 .
Озонирование
не только очищает стоки от фенолов, нефтепродуктов,
сероводорода, соединений мышьяка, поверхностно-активных веществ,
цианидов, канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и многих
других токсичных примесей, но одновременно обесцвечивает и обеззараживает
воду и устраняет ее запахи и привкусы. При обработке воды озоном патогенные
микроорганизмы погибают в несколько тысяч раз быстрее, чем при ее
хлорировании. В сточные воды озон подается в виде озоновоздушной или
озонокислородной смеси, в которой содержание озона обычно не превышает
3%. В европейских странах, США, Японии этот метод достаточно широко
используется (в Швейцарии на миллион жителей работает 24 озонаторные
установки, а в России – только 0,02). При перемешивании озона с водой
перспективно использовать явление кавитации (образование пустот в
движущейся жидкости). В зоне кавитации создается глубокий вакуум и сюда за
счет самовсасывания подводится озоно-воздушная смесь. Поскольку при этом
часть жидкости переходит в парообразное состояние, то поверхность контакта
фаз при кавитации увеличивается в тысячи раз, так как перемешивание
происходи на уровне «газ с газом». Процесс очистки может быть существенно
ускорен при совместном применении озона и ультразвуковой обработки или
ультрафиолетового облучения сточных вод.
В тех случаях, когда сточные воды содержат легковосстанавливаемые
вещества, используются методы восстановительной очистки. Эти методы часто
применяются для удаления из сточных вод соединений хрома, ртути, мышьяка.
62
Электрохимические методы очистки сточных вод (электрокоагуляция,
электродиализ, анодное окисление и катодное восстановление) позволяют даже
извлекать из промышленных стоков ценные продукты. Процессы анодного
окисления разработаны для очистки сточных вод от цианидов, аминов,
спиртов,
альдегидов,
нитросоединений,
меркаптанов.
В
процессе
электрохимического окисления распадаются или переходят в более простые и
нетоксичные вещества, которые можно удалить из сточных вод другими
методами. Процессы катодного восстановления используют для извлечения
из сточных вод тяжелых и редких металлов (свинца, ртути, хрома, олова).
Биохимическая очистка стоков основана на способности некоторых
микроорганизмов разрушать органические и неорганические соединения
(сульфиды, соли аммония), превращая их в безвредные продукты окисления
(вода, двуокись углерода, нитрат-ионы, сульфат-ионы). К недостаткам методов
биологической очистки следует отнести незначительную скорость протекания
окислительных процессов, что требует больших объемов очистных
сооружений. Биологическая очистка является завершающей стадией очистки
сточных вод химических предприятий.
Термическая очистка стоков заключается в полном окислении при
высокой температуре (сгорании) примесей стоков с получением нетоксичного
твердого остатка.
В результате очистки сточных вод образуется большое количество
осадков, загрязненных токсичными веществами, склонных к загниванию и
зараженных
патогенными
микроорганизмами.
Это
обусловливает
необходимость специальной обработки осадков для последующего их
использования.
Осадки городских сточных вод (ОГСВ) образуются в
результате переработки промышленных и бытовых стоков, а также стоков
ливневой канализации. Они могут быть неорганическими или органическими с
примерным распределением: белки (до 80%), жиры (до 20%), углеводы (до 8%).
Способами утилизации ОГСВ могут быть:
• применение их в качестве удобрений (после нейтрализации токсичных
веществ и снижения содержания металлов);
• термическая обработка ОГСВ для удаления органики с последующим
использованием золы в производстве стройматериалов, если это
экологически безопасно;
• захоронение ОГСВ на специальных площадках (первоначально организуется
извлечение тяжелых металлов из отходов).
63
3.1.2. Обеззараживание сточных вод.
В соответствии с санитарными правилами по охране поверхностных вод
от загрязнения, сточные воды, опасные в эпидемиологическом отношении,
должны
подвергаться
обеззараживанию.
Обеззараживание
следует
организовывать на заключительном этапе их очистки, поскольку эффект
зависит от поступающего на обеззараживание стока. Бытовые стоки
отличаются высоким уровнем микробного загрязнения на фоне значительной
концентрации взвешенных частиц и органических веществ. Поэтому перед
обеззараживанием необходима их механическая и биологическая очистка.
К наиболее распространенным методам обеззараживания сточных вод в
настоящее время относятся: хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое
облучение (УФО) и их сочетание. Кроме того, перспективны разрабатываемые
технологии обеззараживания, такие как гамма-облучение, электрический
импульсный разряд, виброакустический, термический и т.д.
Обеззараживание сточных вод хлором является наиболее простым
технологическим решением. Однако в результате хлорирования возможно
образование нескольких десятков высокотоксичных веществ, включая
канцерогенные, мутагенные, с величинами ПДК на уровне сотых и тысячных
мг/л. При отведении хлорированных вод в водоем поступают значительные
концентрации хлора. В результате может иметь место гибель водных
биоценозов (планктона, сапрофитной микрофлоры) и практически полное
прекращение процессов самоочищения, в т.ч. и от патогенной микрофлоры.
Решить эту проблему можно путем адекватного дехлорирования
обеззараженных хлором стоков перед их сбросом в водоемы.
Применение озона может быть более целесообразным, т.к. образуется
гораздо меньше новых вредных веществ, не обладающих высокой
токсичностью (в основном альдегидов и кетонов). При использовании
ультрафиолетового облучения (УФО) бактерицидный эффект не
сопровождается образованием токсичных продуктов трансформации
химических веществ сточных вод. УФО не оказывает влияния на водные
биоценозы.
3.2. Физико-химические и химические методы анализа сточных вод
химико-фармацевтических предприятий.
Анализ сточных вод необходим для определения возможности спуска их
в водоем, методов очистки и для выяснения содержания в них ценных
примесей. Санитарно-химический анализ сточных вод включает следующие
определения:
64
температуры, цвета, запаха, рН;
степени прозрачности;
оседающих веществ по объему и массе;
взвешенных веществ и потерь при прокаливании;
общего содержания примесей, остатка их после прокаливания, потерь при
прокаливании;
• окисляемости перманганатной, дихроматной (химическое потребление
кислорода – ХПК);
• биохимического потребления кислорода (БПК);
• растворенного кислорода;
• азота – общего, аммонийного, нитритов, нитратов;
• хлоридов, фосфатов, сульфатов;
• специфических ингредиентов производственных сточных вод (тяжелые
металлы – железо, медь, кобальт, хром, никель, свинец, кадмий, ртуть;
фенолы, цианиды, СПАВ, нефтепродукты, эфирорастворимые вещества);
• бактериологическое и гельминтологическое исследование;
• радиологическое исследование.
Сточные воды анализируются с применением органолептических,
физических, физико-химических и химических методов. Контроль качества
очищенных вод наряду с определением основных показателей, общих для всех
видов стоков (см. Методические указания “Отбор проб и определение
органолептических, физических и обобщенных показателей сточных вод
химико-фармацевтических предприятий”), предусматривает и определение
загрязнителей, специфичных для каждого отдельного производства. Для
успешного контроля их содержания в сточных водах все чаще находят
применение современные физико-химические методы анализа, в том числе
хроматография, включая газовую, жидкостную и тонкослойную, полярография,
электрохимические
методы
анализа,
ионометрия,
колориметрия,
люминесцентный анализ.
•
•
•
•
•
3.2.1. Сравнительная характеристика современных физико-химических
методов анализа сточных вод.
Хроматография – метод разделения соединений, основанный на
распределении вещества между двумя фазами – неподвижной с большой
поверхностью и подвижной, протекающей через неподвижную фазу.
Компоненты смеси селективно задерживаются стационарной фазой, причем
65
пропорциональны
площади
пиков
хроматограммы
концентрациям
соответствующих компонентов.
Методом газожидкостной хроматографии в сточных водах определяют
органические кислоты с длиной углеродных цепей С 2 -С 5 , спирты, альдегиды,
фенолы и другие органические соединения.
Метод тонкослойной хроматографии позволяет определять в сточных
водах нефтепродукты, побочные продукты синтеза изопрена, фенолы.
Полярография – электрохимический метод анализа, в основе которого
лежит зависимость между потенциалом поляризуемого рабочего электрода и
силой тока, протекающего через раствор. Анализ полярограммы позволяет
сделать вывод о том, какие ионы и в каком количестве присутствуют в
растворе. Этот метод успешно используется для определения содержания в
сточных водах тяжелых металлов, в том числе свинца, кадмия, ртути, меди,
цинка, кобальта, никеля, титана, хрома, марганца. Кроме того, данным методом
определяют ПАВ, ароматические углеводороды, нитраты.
Ионометрия – анализ, основанный на использовании ион-селективных
электродов, представляющих собой электрохимические полуэлементы, для
которых разность потенциалов на границе раздела фаз электродный материал –
электролит зависит от активности определяемого иона в исследуемой среде.
Колориметрия – метод анализа, основанный на сравнении
качественного и количественного изменения световых потоков при их
прохождении через исследуемый и стандартный растворы. Определяемый
компонент с помощью химической реакции переводят в окрашенное
соединение, после чего измеряют интенсивность окраски полученного
раствора.
3.2.2. Физико-химические и химические показатели сточных вод.
Азот. При анализе сточных вод определяют содержание азота
аммонийного (NH+ 4 ) и азота нитритов и нитратов (NO– 2 , NO– 3 ). Обычно
концентрацию азота аммонийного определяют колориметрически с реактивом
Несслера на фотоколориметре при 425 нм.
Колориметрический метод определения азота нитритов основан на
образовании азосоединения красного цвета при взаимодействии нитритов с
реактивом Грисса. Эта реакция отличается высокой чувствительностью и
позволяет обнаруживать тысячные доли миллиграмма нитритов в 1 л воды.
Анализ выполняют на фотоколориметре с зеленым фильтром.
Сущность метода определения азота нитратов сводится к
колориметрированию продуктов его взаимодействия с салициловой кислотой,
66
которые представляют собой нитросоединения желтого цвета. Анализ
выполняют на фотоколориметре с синим фильтром.
В сточных водах определяют также содержание сульфатов, хлоридов,
фосфатов и т.д. По содержанию сульфатов судят о минеральном составе воды:
их повышенное количество свидетельствует о попадании в коммунальнобытовые стоки промышленных сточных вод.
Определение концентрации хлоридов позволяет контролировать
постоянство солевого состава сточных вод. В процессе очистки ее солевой
состав практически не меняется, а снижается лишь содержание органических
веществ. Поэтому резкое увеличение концентрации хлоридов свидетельствует о
сбоях в работе очистных сооружений или попадании в сточные воды
посторонних загрязняющих веществ.
Для нормального функционирования биохимической очистки требуется,
чтобы содержание фосфатов в сточных водах было не ниже 3 мг/л в пересчете
на P 2 O 5 , т.к. фосфор необходим для микроорганизмов. Определение фосфатов в
сточных водах позволяет корректировать содержание Р и при необходимости
подавать необходимое количество его соединений на сооружения
биологической очистки.
Хлориды. К сточной воде прибавляют в избытке титрованный раствор
азотнокислого серебра, в результате чего весь хлор оседает в виде хлористого
серебра, а не вошедший в реакцию избыток азотнокислого серебра
оттитровывается раствором роданистого аммония в присутствии индикатора –
железо-аммиачных квасцов; выпадает нерастворимое роданистое серебро.
Определив избыток, находят, сколько пошло азотнокислого серебра на
осаждение хлоридов и на основании этого вычисляют содержание хлоридов во
взятом объеме воды.
Сульфаты. Титрометрический метод основан на способности сульфатов
образовывать с ионами бария слаборастворимый осадок. В точке
эквивалентности избыток ионов бария регирует с индикатором ортаниловым К
с образованием комплексного соединения. При этом окраска раствора
изменяется из сине-фиолетовой в зеленовато-голубую.
Фосфаты. Метод основан на взаимодействии фосфат-ионов в кислой
среде с молибдатом аммония и образовании фосфорно-молибденовой кислоты,
которая восстанавливается аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмяновиннокислого калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в
голубой цвет. Максимум скетопоглощения при 690 нм.
67
Нефтепродукты. Флуориметрический метод измерения массовой
концентрации нефтепродуктов основан на экстракции их гексаном и измерении
интенсивности флуоресценции экстракта на приборе «ФЛЮОРАТ-02».
Другой метод измерения массовой концентрации нефтепродуктов
основан на извлечении их из анализируемых вод органическим растворителем,
отделении от полярных соединений других классов колоночной
хроматографией на оксиде алюминия и количественном определении
гравиметрическим методом.
Летучие фенолы. Метод основан на экстракции фенолов из воды
бутилацетатом, реэкстракции их щелочью, образовании в реэкстракте
окрашенного соединения фенолов с 4-аминоантипирином в присутствии
гексацианоферрата (III) калия. Полученные соединения вновь экстрагируют
бутилацетатом и измеряют оптическую плотность экстракта на
спектрофотометре при 470 нм или фотоэлектроколориметре со светофильтром,
имеющим максимум пропускания в дипазоне 460-490 нм. Массовую
концентрацию летучих фенолов находят по градуировочному графику.
Сероводород. Исследование проводится йодометрическим методом,
основанном на окислении сероводорода йодом, выделяющимся из йодида калия
при подкислении и воздействии на него марганцевокислым калием. По
количеству йода, израсходованного на окисление сероводорода, судят о
содержании сероводорода во взятом объеме воды.
Мышьяк. Метод основан на превращении мышьяка в мышьяковистый
водород, полгощаемый раствором диэтилдитиокарбамината серебра в
присутствии пиридина с образованием красно-фиолетового комплекса, с
максимумом светопоглощения при 535 нм.
Хром. Метод основан на реакции дифенилкарбазида в кислой среде с
бихромат-ионами с образованием соединения фиолетового цвета, в котором
хром содержится в восстановленной форме, а дифенилкарбазид окислен до
дифенилкарбазона. Измерение проводят при 540 нм.
Марганец. Метод основан на взаимодействии марганца с
формальдоксимом в щелочной среде с образованием комплекса, который
быстро приобретает красно-коричневый цвет вследствие окисления кислородом
воздуха. Оптическую плотность образующегося комплекса измеряют при длине
волны 455 нм.
Медь. Метод основан на взаимодействии раствора меди с
диэтилдитиокарбаматом свинца в среде четыреххлористого углерода с
68
соединения,
образованием желто-коричневого
растворимого в слое
органического растворителя.
Цианиды. Они встречаются в сточных водах в виде простых
соединений и комплексных. Для их определения применяется йодометрический
способ (к исследуемой сточной воде прибавляют хлористый натрий и осаждают
цианиды азотнокислым серебром). Происходит выпадение осадка, который
отфильтровывают и помещают в колбу для отгонки цианидов.
СПАВ. Принцип метода основан на том, что анионоактивные ПАВ
образуют с метиленовой синей комплексные соединения, растворимые в
хлороформе с образованием синих растворов (сама метиленовая синь в
хлороформе не растворяется). Определение СПАВ в хлороформенном растворе
производится колориметрически.
Метод измерения катионных ПАВ основан на образовании окрашенного
соединения при взаимодействии катионоактивных веществ с бромфеноловым
синим, экстрагируемого хлороформом. Оптическую плотность измеряют при
416 нм.
Формальдегид. Метод основан на образовании в присутствии ионов
аммония окрашенного в желтый цвет продукта реакции формальдегида с
ацетилацетоном. Интенсивность окраски образующегося соединения
пропорциональна содержанию формальдегида в пробе. Измерение оптической
плотности проводят при 412 нм.
3.3. Контрольные вопросы.
1. Перечислите группы методов очистки сточных вод.
2. Дайте
гигиеническую
оценку
современных
методов
очистки
производственных сточных вод.
3. Укажите способы обеззараживания сточных вод.
4. В каких случаях помимо очистки требуется проведение обеззараживания
стоков?
5. Обоснуйте различия в обработке бытовых и производственных сточных вод.
6. Назовите физико-химические и химические методы анализа сточных вод.
7. Укажите показатели сточных вод, определяемые посредством физикохимических и химических методов.
8. Назовите
специфические
загрязнители
сточных
вод
химикофармацевтических производств.
69
3.4. Темы рефератов.
1. Сравнительная характеристика методов очистки сточных вод.
2. Эколого-гигиеническая оценка физико-химических методов очистки
сточных вод.
3. Эколого-гигиеническая оценка химических методов очистки сточных вод.
4. Эколого-гигиеническая оценка электрохимических методов очистки
сточных вод.
5. Эколого-гигиеническая оценка биохимических методов очистки сточных
вод.
6. Эколого-гигиеническая оценка термических методов очистки сточных вод.
3.5. Литература.
1. Красовский Г.Н., Егорова Н.А. Современные проблемы охраны водных
объектов от химического загрязнения // Вестник АМН СССР. – 1991. – № 1.–
С.38–43.
2. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана
биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие для хим., хим.технол. и биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк. – 1998. – 287 с.
3. Методические указания МУ 2.1.5.800–99 «Организация госсанэпиднадзора
за обеззараживанием сточных вод». – М.: ФЦ госсанэпиднадзора МР, 2000. –
27 с.
4. Минх А.А. Методы гигиенических исследований. – М.: Медицина, 1971. –
536 с.
5. Минх А.А. Справочник по санитарно-гигиеническим исследованиям.– М.:
Медицина, 1973. – 400 с.
6. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. пособие для
вузов. – М.: Агенство «ФАИР», 1998. – 320 с.
7. Пивоваров Ю.П. Руководство к лабораторным занятиям по гигиене и
экологии человека: Учебное пособие для высших медицинских учебных
заведений. – М.: Всерос. учеб.-науч. метод. центр по непрерыв. мед. и
фармацевт. образованию, 1999. – 422 с.
8. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и микробиология воды: Учебник для
студентов вузов. – М.: Высш. шк., 1983. – 280 с.
70
Тема 4. “Загрязнение
атмосферного
выбросами”. Леонов В.И.
воздуха
промышленными
Цель занятия:
1. Ознакомление с теоретическими сведениями по гигиеническим и
экологическим
проблемам
загрязнения
атмосферного
воздуха
промышленными выбросами.
2. Освоение методов отбора проб, пробоподготовки и анализа атмосферного
воздуха на содержание вредных химических веществ.
3. Изучение нормативной документации по учету, инвентаризации вредных
веществ и платежам за выбросы в атмосферу.
4. Решение ситуационных задач.
Место проведения
воздушной среды.
занятия:
учебно-профильная
лаборатория
гигиены
4.1. Термины и определения.
Абсорбент – жидкость или твердое тело, поглощающее газ или
растворенное вещество во всем его объеме.
Аэрозоль – взвешенные в газообразной среде частицы твердых или
жидких веществ. А. с жидкими частицами – туман, с твердыми частицами –
дым.
Выброс – поступление в окружающую среду любых загрязнителей от
группы предприятий, предприятия или человека в течение краткого времени
или определенного периода (час, сутки). Различают: В. от отдельного
источника, суммарный В. на площади населенного пункта, региона,
государства или группы государств.
Загрязнение атмосферного воздуха – это привнесение в атмосферный
воздух или образование в нем загрязняющих веществ в концентрациях,
превышающих нормативы качества или уровни естественного содержания.
Загрязняющее вещество - примесь в атмосферном воздухе,
оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие
на здоровье человека, объекты растительного и животного мира.
Гигиеническое нормирование – обоснование и установление
безопасных для человека уровней содержания вредных веществ в природных
средах; критерии Г.Н. – предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных
веществ в окружающей среде.
71
Источник загрязнения – 1. Точка выброса вещества (труба и т.п.).
2. Хозяйственный или природный объект, производящий загрязняющее
вещество. 3. Регион, откуда поступают загрязняющие вещества (при дальнем и
трансграничном переносе). 4. Внерегиональный фон загрязнений, накопленных
в среде (например, в воздушной – СО 2 ).
Концентрация фоновая – 1. Содержание веществ в воздухе,
определяемое глобальными и региональными естественно происходящими
процессами. 2. Содержание веществ в воздухе, определяемое глобальной и
региональной суммой естественных и антропогенных процессов. 3. Содержание
веществ в воздухе населенных мест, определяемое неучитываемыми
производственными и транспортными выбросами и (или) переносом
загрязнителей из смежных районов.
Поллютант – загрязнитель.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) – норматив, количество
вредного вещества в окружающей среде, при постоянном контакте или при
воздействии за определенный промежуток времени практически не влияющее
на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у его
потомства. Устанавливается в законодательном порядке и рекомендуется
компетентными учреждениями (комиссиями и т.п.).
Предельно допустимый выброс (ПДВ) – объем (количество)
загрязняющего вещества за единицу времени, превышение которого ведет к
неблагоприятным последствиям в окружающей природной среде или опасно
для здоровья человека (ведет к превышению предельно допустимых
концентраций в окружающей источник загрязнения среде). ПДВ залповый –
единовременный концентрированный выброс значительного количества
загрязняющих веществ в окружающую среду.
Сажа – продукт неполного сгорания топлива, обладает канцерогенными
свойствами.
Санитарно-защитная зона – функциональная территория между
границами селитебной территории и промышленного объекта, предназначенная
для ослабления неблагоприятного влияния последнего на условия жизни и
здоровье населения.
Скруббер – установка для очистки воздуха на промышленных
предприятиях.
Сорбент – поглощающее вещество.
Токсикант – ядовитое вещество.
72
Уровень загрязнения – абсолютная или относительная величина
содержания в среде загрязняющих веществ.
4.2. Общая характеристика воздушной среды современного города.
Атмосферный воздух – это природная смесь газов приземного слоя
атмосферы, сложившаяся в ходе эволюции Земли. Человечество обитает на дне
«воздушного океана», который окружает земной шар оболочкой толщиной не
менее тысячи километров. Масса этой оболочки приблизительно составляет
пять квадратильонов тонн. Вдыхая каждую минуту от 5 до 100 л воздуха,
человеку в сутки требуется его от 12 до 15 кг, а это значительно превосходит
среднесуточную потребность в пище и воде. Нормальная жизнедеятельность
людей требует не только наличия воздуха, но и его определенной чистоты.
В системе «человек – окружающая среда» приоритетное место по
дозовому воздействию и возможным биологическим эффектам занимает
атмосферный воздух, который относится к наименее управляемым со стороны
человека средам. Качество воздушной среды селитебных зон во многом
определяется количеством и близостью источников выбросов в атмосферу к
местам проживания человека, структурой технологических процессов,
применяемых в промышленности, мощностью предприятий – источников
атмосферных загрязнителей.
В России более 2/3 населения проживает в условиях загрязнения
атмосферного воздуха. По содержанию в атмосферном воздухе взвешенных
частиц превышение гигиенических нормативов отмечается в 169 городах;
бенз(а)пирена – в 157 городах, диоксида азота – в 103; формальдегида – в 117;
фенола – в 30. Более чем в 100 городах России концентрации загрязняющих
веществ в воздухе значительно превышают по санитарным нормам предельно
допустимые уровни. Число городов с высоким и очень высоким уровнем
загрязнения воздуха за период 1999 – 2002 гг. увеличился на 38%. Ведущую
роль в загрязнении воздуха промышленно развитых городов играют
автомобильные выбросы и выбросы различных предприятий.
На сегодняшний день в городе Воронеже действуют 560 крупных и
средних промышленных предприятия. Ведущими отраслями промышленности
являются машиностроение, химическая и нефтехимическая промышленность,
электроэнергетика,
промышленность
строительных
материалов,
деревообрабатывающая,
легкая,
пищевая
и
фармацевтическая
промышленность. Выпускаются следующие основные виды продукции:
синтетический каучук, шины, металлорежущие станки, кузнечно-прессовые
машины, экскаваторы, телевизоры, строительный кирпич, керамические
73
плитки, сборные железобетонные конструкции и изделия, туалетное и
хозяйственное мыло, лекарственные препараты, трикотажные и швейные
изделия, продукты питания.
От 13959 стационарных источников загрязнения атмосферы, из них
11882 организованных, в воздух города поступает 348 химических веществ, в
том числе 17 веществ, обладающих канцерогенным действием.
Среди других объектов, способных воздействовать на качество
атмосферного воздуха, выделяют предприятия химико-фармацевтической
промышленности.
Степень
возможного
загрязнения
зависит
от
технологических особенностей предприятия, применяемых химических
веществ, состояния производственного оборудования, наличия очистных
сооружений и т.д.
4.2.1. Экопатология
населения,
обусловленная
загрязнением
атмосферного воздуха.
Более четверти населения г. Воронежа и крупных населенных пунктов
Воронежской области проживает в условиях антропогенного атмосферного
прессинга.
В соответствии с решением Пленума Межведомственного научного
совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РФ, посвященного
проблеме экологически обусловленных заболеваний (21-22.12.2000),
актуальной задачей изучения влияния загрязняющих веществ атмосферного
воздуха на здоровье населения является идентификация воздействия вредных
факторов воздушной среды обитания с последующей оценкой количественных
показателей здоровья.
Согласно данным, полученным в Территориальном управлении
Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и
благополучия человека по Воронежской области, приоритетным фактором,
вносящим более 55% в комплексную нагрузку г. Воронежа и до 88% в
канцерогенный риск здоровью населения, является загрязнение атмосферного
воздуха. В течение последних 5 лет в воздушный бассейн области
выбрасывается ежегодно около 400 тысяч тонн загрязняющих веществ (рис. 2).
Ведущая роль в загрязнении атмосферы городов Воронежской области все же
принадлежит автомобильному транспорту, на долю которого приходится до
83% от всего валового выброса загрязнителей. С отработавшими газами
автомобилей в атмосферу города поступает порядка 200 различных химических
веществ. К тому же каждый работающий двигатель легкового автомобиля
выбрасывает в воздух около 3 м3 чистого оксида углерода в час, а грузовые
74
машины – вдвое больше. Наибольший вклад в риск здоровью населения
Воронежской области вносят такие вещества, как сажа, пыль, акролеин, медь.
440
420
400
380
360
340
320
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Рис. 2. Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу
г. Воронежа с 1994 по 2003 гг. (тыс.тонн).
Основными поллютантами, по которым отмечаются превышения ПДК в
атмосферном воздухе г. Воронежа, являются: оксид углерода, оксиды азота,
ангидрид сернистый, пыль, формальдегид, фенол. Данные загрязняющие
вещества после сорбции на частицах пыли в свободном или
трансформированном состоянии попадают в дыхательные пути человека и
оказывают прямое повреждающее действие на органы дыхания. При этом
наблюдается инфильтрация макрофагов, лимфоцитов и тучных клеток.
Диоксид азота, образуя сложные комплексы с озоном (О 3 ) и
гидрокарбонатами, вызывает повреждение дыхательных путей с образованием
в организме свободных радикалов. Обладая высокой химической активностью,
свободные радикалы инициируют асептическое воспаление, приводящее к
развитию хронических бронхообструктивных заболеваний: хронического
бронхита и бронхиальной астмы, особенно у детей.
В настоящее время в индустриально развитых странах бронхиальной
астмой больны до 55 млн. человек. Накоплен значительный материал о влиянии
атмосферных загрязнителей на развитие и течение бронхиальной астмы. Число
случаев этим заболеванием в странах Западной Европы в течение 20 лет
увеличилось вдвое. Бронхиальная астма поражает в настоящее время каждого
седьмого ребенка в Великобритании, а в США каждое третье обращение за
неотложной медицинской помощью связано с бронхиальной астмой.
Анализ детской заболеваемости (от 0 до 14 лет) города Воронежа
показывает, что за последние 10 лет (1995–2005 гг.) имеет место рост
заболеваемости по болезням органов дыхания: хроническим фарингитам,
75
ринитам, синуситам, бронхитам; хроническим болезням миндалин, аденоидов,
а также по болезням эндокринной системы.
Особенно обращает на себя внимание тесная корреляционная связь
между загрязнением атмосферного воздуха и теми болезнями, которые в
патогенезе имеют экологически обусловленную зависимость. Представляет
определенный интерес зависимость заболеваемости детей астмой,
астматическим статусом от концентрации азота диоксида в атмосферном
воздухе. В 1998 году на территории города Воронежа отмечались самые
высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота
(0,081 мг/м3). С интервалом в один год отмечался рост заболеваемости детей
астмой, астматическим статусом, достигая наибольшего показателя в 1999 г.,
что свидетельствует об отдаленном эффекте вредного воздействия на детей и
срыве их адаптационных возможностей.
Со спадом уровня загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота
отмечается и снижение показателя заболеваемости детей астмой и
астматическим статусом (рис. 3).
0,09
4,5
0,08
0,07
4
3,5
0,06
3
0,05
0,04
2,5
2
Диоксид азота
0,03
1,5
0,02
0,01
1
0,5
астма, астматический
статус
2004
2002
2000
1998
1996
0
1994
0
Полиномиальный
(астма, астматический
статус)
Рис. 3. Зависимость заболеваемости детей астмой, астматическим статусом
от концентрации азота диоксида в атмосферном воздухе.
В разных странах мира большим числом эпидемиологических
исследований, проведенных при помощи метода анализа временных рядов,
выявлен рост числа смертей среди населения (в особенности старше 60 лет)
после подъема среднесуточной концентрации в воздухе взвешенных частиц в
ближайшие 1 – 2 дня. При этом повышалась как общая смертность (без учета
76
смертей от травм, явно не зависящих от текущего состояния атмосферы), так и
в особенности от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний.
Исследования,
проведенные
специалистами
Территориального
управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав
потребителей и благополучия человека по Воронежской области и
сотрудниками кафедры общей гигиены ВГМА им Н.Н.Бурденко с
использованием международной методологии оценки риска здоровью
населения, показали, что в результате хронического аэрогенного воздействия
пыли на население (ее мелкодисперсной фракции) возможно дополнительное
количество смертей в г. Воронеже, которое составит порядка 600–700 случаев в
год (табл.7). В развитии патологического процесса при хроническом
неблагоприятном воздействии на организм человека пылевых частиц лежит
образование избыточного количества активных форм кислорода, возникающее
при их проникновении в легкие, которое ускоряет перекисное окисление
липидов тканей, приводящее к нарушению баланса оксидантов и
антиоксидантов, оказывающее общетоксическое действие на клетки организма
человека.
Таблица 7.
Оценка риска смертности населения от воздействия взвешенных веществ
фракции РМ 10
Показатель
Риск общей смертности
(хроническое воздействие)
Риск смертности от
заболеваний органов дыхания
(острое воздействие)
Ежегодное число
смертей на территории
в абсолютных цифрах,
принятое за фон
Ожидаемое число
дополнительных
смертей из-за
воздействия РМ 10
10870
628 – 778
360
25 – 31
4.2.2. Виды атмосферных загрязнений и источники загрязнения
воздушного бассейна.
Все загрязнения атмосферного воздуха можно разделить на три вида:
1. твердые (пыль);
2. жидкие (пары);
3. газообразные.
77
Особый интерес представляют твердые выбросы в атмосферу из
энергетических установок – промышленных предприятий и отопительных
систем. Как показывает практика, наибольшее значение имеют пылевые
загрязнения, выбрасываемые в воздух энергетическими системами, поскольку
количество последних постоянно возрастает. Особенно много твердых
загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого топлива (угля). При
этом в воздух выбрасываются:
1. зола;
2. недожог;
3. сажа.
Зола представляет собой негорючие примеси к углю, содержание
которых в нем может варьировать от 6-12% (высокосортные угли) до 30-35%
(низкосортные). Зола является самым существенным компонентом выбросов
энергетических установок.
Недожог является несгоревшими частицами угля, количество которых
зависит от степени аэрации энергетической установки.
Сажа – это продукт неполного сгорания угля. Она является наиболее
опасным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые
вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы (3,4бенз(а)пирен, 1,2,5,6-дибензантрацен, метилхолантрен и др.).
Существует два способа сжигания угля: послойный и пылевидный. При
первом способе уголь набрасывают в топку слоями, при втором –
предварительно измельчают и вводят в топку в виде пыли. При этом
коэффициент полезного действия значительно возрастает.
При пылевидном сжигании топлива в воздух через трубу выбрасывается
около 80% образующейся золы. Поэтому при сжигании угля, содержащего 30%
золы (к примеру, подмосковный уголь), в воздух поступает около 240 кг золы
на каждую тонну сжигаемого топлива (в одной тонне содержится 300 кг золы,
80% от которых составит 240 кг). Таким образом, крупная ТЭЦ, потребляющая
около 1000 тонн угля в сутки, выбрасывает около 240 тонн золы. Для
наглядности можно представить себе, что это 80 трехтонных грузовиков. К
этому следует добавить еще недожог и сажу. Кроме того, некоторые
промышленные предприятия выбрасывают в воздух специфические продукты,
загрязняющие атмосферу (к примеру, цементные заводы). В результате в
городах с развитой промышленностью в воздухе витает огромное количество
пыли. В частности, установлено, что в мегаполисах с развитой
промышленностью на каждый квадратный километр поверхности из воздуха
78
оседает пыль, измеряемая тысячами тонн в год, например, в Луганске – около
1300 т/км2, в Днепропетровске – около 1500 т/км2 и т.д.
Атмосферную пыль в соответствии с классификацией Джиббса
разделяют на следующие категории:
• собственно пыль (оседает с ускорением, величина частиц 100–10 микрон);
• облака или туманы (оседают с постоянной скоростью, величина частиц 10–
0,1 микрон);
• дым (не оседает, а находится постоянно в состоянии броуновского
движения, величина частиц менее 0,1 микрона).
Степень дисперсности пылевых частиц, как указывалось выше, имеет
большое значение с точки зрения проникновения их в дыхательные пути: самая
крупная пыль (величина частиц более 10 микрон) в основном задерживается в
верхних дыхательных путях и выводится с секретом слизистых оболочек. Более
глубоко проникает пыль с величиной частиц от 5 до 10 микрон. Наиболее
опасной считается пыль с величиной частиц менее 5 микрон, которая проникает
в альвеолы.
Каждая крупная ТЭЦ дополнительно к пыли выбрасывает в сутки около
300 тонн сернистого газа, а также оксид и диоксид углерода, оксиды азота и др.
Жидкие загрязнения образуются в воздухе главным образом за счет
взаимодействия газообразных загрязнений с атмосферной влагой. В результате,
например, из сернистого газа, выбрасываемого в воздух энергетическими
системами, образуются кислоты, содержащие серу, которые затем выпадают из
атмосферы в виде так называемых кислотных дождей или снега.
Степень загрязненности воздуха в значительной степени зависит от
разнообразных условий:
• времени года (зимой больше, чем летом, потому что включаются
отопительные системы);
• времени суток (максимальное – утром, минимальное – ночью);
• силы и направления ветра (разбавление);
• вертикального градиента температуры (температурная инверсия);
• степени влажности воздуха (туманы способствуют концентрации
загрязнений);
• частоты и количества атмосферных осадков;
• расстояния по отношению к источникам выбросов.
Наибольшее количество пыли оседает вблизи места выброса. Так,
вокруг ТЭЦ с количеством выбросов 200 тонн/сутки концентрация пыли
79
составляет: на расстоянии 0,5 км – 5,94 мг/м3; на расстоянии 1 км – 3,11 мг/м3;
на расстоянии 2 км – 1,21 мг/м3; на расстоянии 3 км – 0,47 мг/м3 (рис. 4).
7
6
5
4
3
2
1
0
0,5 км
1 км
2 км
3 км
Рис. 4. Концентрация пыли в мг/м3 по мере удаления от источника
загрязнения.
Источники загрязнения атмосферы подразделяются на три основные
группы: энергетические и тепловые установки, транспорт и промышленность.
Делятся они по назначению:
1. технологические (характеризуются высокими концентрациями вредных
веществ и сравнительно малыми объемами удаляемого воздуха);
2. вентиляционные (представляют собой общеобменную вытяжку, местный
отсос воздуха от оборудования);
по месту расположения:
1. высокие (трубы, а также точечные источники, удаляющие загрязнения на
высоту, превышающую высоту здания в 2,5 раза);
2. низкие (трубы, расположенные на высоте в 2,5 раза меньше высоты здания);
3. наземные (находятся в близи земной поверхности – открыто расположенное
технологическое оборудование, колодцы производственной канализации,
пролитые токсичные вещества, разбросанные отходы производства);
по геометрической форме:
1. точечные (трубы, шахты, крышные вентиляторы);
2. линейные (открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты);
по режиму работы:
1. непрерывного действия;
2. периодического действия;
3. залповые;
4. мгновенные;
В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух
поступает большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны
80
при авариях или сжигании быстрогорящих отходов производства. При
мгновенных выбросах загрязнения распространяются за доли секунды на
значительную высоту. Они также происходят при аварийных ситуациях.
по дальности распространения:
1. внутриплощадочные (выбрасываемые в атмосферу загрязнения образуют
высокие концентрации только на территории промышленного предприятия,
а в жилых районах ощутимых загрязнений не наблюдается);
2. внеплощадочные (выбрасываемые в атмосферу загрязнения потенциально
способны создавать высокие концентрации на территории жилого района).
4.2.3. Нормирование загрязнителей.
Сложившаяся практика управления качеством атмосферного воздуха,
как в России, так и за рубежом, базируется на использовании принципа
Общим
положением
концепции
гигиенического
нормирования.
гигиенического нормирования является то обстоятельство, что гигиенические
нормативы служат критериями риска неблагополучных эффектов.
Что касается гигиенического нормирования, то оно охватывает всю
среду обитания человека. Основные методологические подходы к
установлению гигиенических нормативов были сформулированы в нашей
стране и позже использованы в ряде международных программ. Россия явилась
первой страной, сформулировавшей критерии вредности и установившей
впервые в мире нормативы содержания вредных веществ в атмосферном
воздухе.
Выпускник медицинского факультета Воронежского государственного
университета В.А. Рязанов в 1926 г. впервые сформировал методологические
основы современного гигиенического нормирования загрязнений атмосферного
воздуха, указав на необходимость учета их влияния на здоровье населения. Им
было определено, что допустимой может быть такая концентрация, которая не
оказывает на человека не только прямого, но и косвенного вредного и
неприятного воздействия.
Первые нормативы ПДК качества атмосферного воздуха были
утверждены Министерством здравоохранения СССР в 1951 г. (впервые в мире).
Если в 50-е годы в зарубежных странах наши нормативы были встречены с
большой настороженностью, то к середине 60-х годов стандарты качества
атмосферного воздуха стали приниматься и в них (в США стандарты приняты в
1967 г.). В 1998 г. список нормированных веществ достиг 2712, по 589 из
которых обоснованы ПДК, по 1495 – ориентировочно безопасные уровни
81
воздействия (ОБУВ) и 628 веществ запрещены к выбросу в атмосферу
населенных мест.
В нынешних условиях из окружающей среды на современного человека
обрушивается лавина вредных и опасных веществ. По данным ВОЗ, в
настоящее время во внешней среде зарегистрировано более 4 млн. вредных
веществ и ежегодно их количество возрастает на 8–10 тысяч. Из всего
огромного множества ксенобиотиков (или чужеродных соединений) в организм
человека в течение жизни попадает не менее 70 тысяч ядовитых или вредных
веществ с воздухом, пищей и водой.
Оценка качества воздушной среды осуществляется на основе
следующих нормативов:
• предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей
зоны (ПДК р.з.);
• предельно-допустимая максимально разовая концентрация загрязняющего
вещества в воздухе населенных мест (ПДК м.р.);
• предельно допустимая среднесуточная концентрация вредного вещества в
воздухе населенных мест (ПДК с.с.);
• временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень
воздействия) загрязняющего вещества в воздухе рабочей зоны (ОБУВ);
• временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень
воздействия) вредного вещества в атмосфере (ОБУВ);
• предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в атмосферу (ПДВ);
• временно согласованный выброс, если по каким-либо причинам невозможно
определить ПДВ (ВСВ).
ПДК вредного вещества в атмосферном воздухе населенных мест – это
максимальная его концентрация, отнесенная к определенному периоду
осреднения (среднесуточная – 24 часа, рабочей зоны – 8 часов), не
оказывающая при регламентированной вероятности ее появления ни прямого,
ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая
отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не
снижающая работоспособности человека и не ухудшающая его самочувствия
(мг/м3).
В таблице 8 приведены ПДК для некоторых наиболее распространенных
вредных веществ.
82
Таблица 8.
Предельно-допустимые концентрации некоторых вредных веществ для
воздуха населенных мест, мг/м3
Вещество
ПДК с.с.
ПДК м.р.
Твердые вещества (пыль)
0.15
0.5
Оксид серы (IV)
0.05
0.5
Оксид азота (IV)
0.04
0.085
Оксид азота
0.06
0.4
Оксид углерода (II)
–
5
Аммиак
0.04
0.2
Хлористый водород
0.2
0.2
Оксид кадмия
0.001
–
Свинец
0.0003
–
Бенз(а)пирен
10-6
–
Фенол
0.003
0.01
Формальдегид
0.003
0.035
Фтористый водород
0.005
0.02
ПДВ – это выброс, при котором в районе расположения данного
источника с учетом влияния соседних источников концентрация примесей в
атмосфере не превышает ПДК. ПДВ является важнейшим элементом
регулирования качества атмосферы, так как нормы, ограничивающие для
источников выбросы вредных компонентов в атмосферу, разрабатываются с
учетом наилучшего существующего или достижимого технического уровня и
обеспечивают снижение загрязнения атмосферы. ПДВ разрабатываются не
только для отдельных источников, но и для комплекса источников, и целых
районов.
Основные принципы нормирования атмосферных загрязнителей.
1. Обеспечение оптимального для нормальной жизнедеятельности человека
состояния воздушной среды.
2. Охрана здоровья населения, включая самых чувствительных и легко
ранимых его контингентов – детей, больных, пожилых людей и др.
3. Учет непосредственного действия веществ (рефлекторное или резорбтивное)
и косвенного воздействия (снижение прозрачности атмосферы, изменение
уровня ультрафиолетовой радиации и др.). Нормирование ведется по тому
83
оказывается
4.
5.
6.
7.
8.
показателю,
который
наиболее
чувствительным
(лимитирующим).
Установление порогов действия атмосферных загрязнений на организм. При
этом пороговая концентрация загрязнений рассматривается как условная, но
практически необходимая величина для установления ПДК.
Недопустимость любого достоверного и длительно сохраняющегося
отклонения какого-либо показателя нормальной жизнедеятельности
организма человека.
Недопустимость мобилизации защитно-приспособительных механизмов
организма. Предельно допустимая концентрация не должна вызывать также
уменьшения адаптационных возможностей организма.
Соблюдение принципов единого гигиенического нормирования.
Соблюдение приоритета эксперимента при установлении ПДК.
4.3. Промышленные выбросы.
Загрязнение атмосферного воздуха промышленными предприятиями
происходит вследствие:
1. неполного выхода продукта либо особенностей протекания реакций,
исключающих возможность 100% использования исходных продуктов, а
также в результате потерь конечного продукта (например, производство
серной кислоты контактным способом);
2. выброса в атмосферу примесей и загрязнений, содержащихся в сырье (НF,
SiF 4 из природных фосфатов);
3. потери ряда веществ, используемых в производственных процессах (летучих
растворителей);
4. попадания различных веществ в атмосферный воздух в результате процессов
окисления, нагревания и сушки.
Величина выброса является главным фактором, определяющим уровень
приземной концентрации. В связи с этим при гигиенической оценке источников
загрязнения атмосферы наиболее важной является информация о
количественной характеристике каждого компонента выброса. Чем больше
величина выброса в единицу времени, тем больше при прочих равных условиях
загрязняющих веществ поступает в воздушный поток и, следовательно,
создается в нем более высокая концентрация загрязнений. Выражается выброс
в единицах на единицу времени (мг/м3, кг/сут, т/год).
Промышленные выбросы в атмосферный воздух подразделяют на
первичные и вторичные. Первичные – это выбросы, непосредственно
поступающие в воздушную среду от тех или иных источников, а вторичные,
84
будучи продуктами образования первичных, могут быть более токсичными и
опасными, чем первые. Типичное превращение некоторых веществ – их
фотохимическое окисление.
Газовые выбросы в окружающую среду классифицируются:
1. по организации контроля и отвода – это организованные и
неорганизованные;
2. по режиму отвода – непрерывные и периодические;
3. по температуре – когда температура газового потока выше, ниже или равна
температуре окружающей среды;
4. по локализации – выбросы происходят в основном или вспомогательном
производствах;
5. по признакам очистки – на чистые, нормативно очищенные, выбрасываемые
без очистки. При этом под очисткой понимается отделение, улавливание и
превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества,
поступающего от промышленного источника.
Организованный промышленный выброс – это выброс, поступающий
в воздушный бассейн через специально сооруженные газоходы и трубы:
хвостовые газы, абгазы, газы аспирационных и вентиляционных систем.
Хвостовые газы образуются в конечной стадии производственного процесса и
характеризуются, как правило, сравнительно высокими концентрациями и
значительной абсолютной массой загрязняющих веществ. В атмосферу выброс
поступает через трубу. Типичным примером хвостовых газов являются
дымовые газы котельных и электростанций. Абгазы образуются в
промежуточных стадиях производственного процесса и удаляются
специальными абгазовыми линиями. Назначение – сброс газов для
выравнивания давления в различных замкнутых аппаратах. Характеризуются
периодичностью выброса, небольшим объемом при относительно высоких
концентрациях загрязняющих веществ. Особенно много выбрасывается абгазов
на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей
промышленности. Газы аспирационных систем образуются в результате работы
местной вентиляции и характеризуются огромными объемами и малыми
концентрациями загрязняющих веществ.
Неорганизованный промышленный выброс – это выброс в атмосферу
в виде самопроизвольных ненаправленных газовых потоков, образующихся в
результате несовершенства технологического или внецехового оборудования,
при нарушении его герметичности, отсутствия или неудовлетворительной
работы специальных аппаратов очистки по улавливанию газов или при
85
выполнении наружных работ. Особенность таких выбросов состоит в том, что
они плохо поддаются количественному учету.
Классифицировать выбросы на организованные и неорганизованные
необходимо потому, что учет организованных выбросов в полном объеме
позволяет рассчитывать загрязнение воздуха в настоящем и прогнозировать
возможное загрязнение в будущем.
Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие
виды воздействия веществ на человека и окружающую среду и служит
основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.
Соблюдение ПДК вредных веществ в газовых выбросах обеспечивается
созданием процессов на основе малоотходной и безотходной технологий.
4.3.1. Классификация предприятий в зависимости от содержания
выбросов и оценки опасности для окружающей среды.
По качественному составу и вредности выбросов промышленные
производства и технологическое оборудование разделяется на 4 группы:
1. имеющие условно чистые выбросы газов и аспирационного воздуха в
атмосферу (содержание вредных веществ в них не превышает санитарногигиенических норм);
2. имеющие неприятно пахнущие выбросы газов или аспирационного воздуха;
3. имеющие значительные выбросы газов или аспирационного воздуха,
содержащие нетоксичные или инертные вещества;
4. имеющие выбросы газов или аспирационного воздуха, содержащие
канцерогенные или ядовитые вещества.
Все промышленные предприятия в зависимости от показателя
токсичности для окружающей среды делятся на 4 класса.
• чрезвычайно опасные предприятия I класса (ЛК 50 <0,5 мг/л);
• высокоопасные предприятия II класса (ЛК 50 <5 мг/л);
• умеренно опасные предприятия III класса (ЛК 50 <50 мг/л);
• малоопасные предприятия IV класса (ЛК 50 >50 мг/л).
Классы опасности загрязняющих веществ.
Класс опасности вещества устанавливают по СН 245-71, определяется
вероятностью неблагоприятного влияния на условия жизни, самочувствие и
здоровье населения.
Различают 4 класса опасности веществ:
86
• I – чрезвычайно опасные (бенз(а)пирен, гексахлоран, метафос, диэтилртуть,
нафтахинон, озон, оксид пропилена, соединения ртути, диоксид теллура,
толуилендиизоцианат, хром шестивалентный, этиленимин, этиленсульфид).
• II – высокоопасные (диоксид азота, акрилонитрил, акролеин,
битоксибациллин, гексафторбензол, оксид меди, метилмеркаптан,
сероводород, сероуглерод, формальдегид, эпилхлоргидрин)
• III – умеренно опасные (альдегид масляный, сернистый ангидрид, борат
кальция, гексен, диметилвинилкарбинол, пенициллин, моноэтиламин,
бутиловый спирт, трихлорэтилен, фурфурол)
• IV – малоопасные (ацетон, бензин, диметилдисульфид, гексан, диэтиламин,
хлорат магния, нафталин, октафтортолуол, скипидар, этиловый спирт,
циклогексан).
Санитарно-защитные зоны.
В зависимости от количества и степени вредности выбросов в атмосферу
существуют следующие санитарно-защитные зоны (СЗЗ):
1. 1000 м – для предприятий I класса;
2. 500 м – для предприятий II класса;
3. 300 м – для предприятий III класса;
4. 100 м – для предприятий IV класса;
5. 50 м – для предприятий V класса.
СЗЗ является обязательным элементом любого объекта, который
негативно воздействует на среду обитания и здоровье человека.
Ширина СЗЗ устанавливается с учетом санитарной классификации
результатов расчетов ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха, а для
действующих предприятий – натурных исследований.
Территория СЗЗ предназначена для:
• обеспечения снижения уровня воздействия до требуемых гигиенических
нормативов по всем факторам воздействия за ее пределами;
• создания санитарно-защитного барьера между территорией предприятия и
территорией жилой застройки;
• организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих
экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного
воздуха.
СЗЗ для предприятий IV класса должна быть максимально озеленена –
не менее 60% площади; для предприятий II и III классов – не менее 50%; для
предприятий I класса – не менее 40% ее территории с обязательной
87
организацией полосы древесно-кустарниковых насаждений со стороны жилой
застройки.
Предприятия химико-фармацевтической промышленности должны
иметь следующие размеры СЗЗ (извлечения из СН 245-71):
Химические предприятия и производства.
Класс I. Санитарно-защитная зона размером 1000 м.
1. Производство связанного азота (аммиака, азотной кислоты,
азотнотуковых и др. удобрений).
13. Производство мышьяка и его неорганических соединений.
21. Производство ртути.
23. Производство серной кислоты, олеум и сернистого газа.
25. Производство хлористоводородной кислоты.
48. Производство химических синтетических лекарственных препаратов.
Класс II. Санитарно-защитная зона размером 500 м.
10. Производство химических органических реактивов.
19. Производство сложных эфиров.
30. Производство дегтя из древесины.
33. Производство синтетической камфоры изомеризационным методом.
Класс III. Санитарно-защитная зона размером 300 м.
4. Производство минеральных удобрений, за исключением солей
мышьяка, фосфора и хрома, свинца и ртути.
31. Производство антибиотиков биологическим способом.
Класс IV. Санитарно-защитная зона размером 100 м.
12. Производство фармацевтических солей калия.
20. Производство алкалоидов и галеновых препаратов.
Класс V. Санитарно-защитная зона размером 50 м.
1. Производство неорганических реактивов.
11. Производство готовых лекарственных форм.
4.3.2. Учет и инвентаризация промышленных выбросов.
Инвентаризация выбросов (ГОСТ 17.2.1.04-77) представляет собой
систематизацию сведений о распределении источников по территории,
количестве и составе выбросов в атмосферу. Основной целью инвентаризации
является получение исходных данных для:
88
• оценки степени влияния выбросов на атмосферный воздух;
• установления предельно-допустимых норм выбросов как в целом по
предприятию, так и по отдельным источникам загрязнения атмосферы;
• организации контроля соблюдения установленных норм выбросов в
атмосферу;
• оценки состояния пыле-, газоочистного оборудования предприятия;
• оценки экологических характеристик используемых на предприятии
технологий;
• оценки эффективности использования сырьевых ресурсов и утилизации
отходов на предприятии;
• планирования воздухоохранных работ на предприятии.
Инвентаризацию проводят все производственные и промышленные
предприятия любой формы собственности своими собственными силами, либо
привлекают для этого специализированную организацию. Ответственность за
полноту и достоверность данной инвентаризации несет руководитель
предприятия. Инвентаризацию проводят периодически 1 раз в 5 лет. В случае
реконструкции и изменения технологии производства проводится уточнение
данных проведенной ранее инвентаризации.
Работы по проведению инвентаризации включают следующие этапы:
1. подготовительный;
2. проведение инвентаризационного обследования;
3. обработка результатов обследования и оформление документации.
После изучения материалов инвентаризации местный орган
Гостехнадзора предоставляет предприятию перечень загрязняющих веществ, по
которым предприятие организует первичный учет. Данные сведения
фиксируются в журнале первичной отчетной документации (ПОД-1).
Мероприятия по охране атмосферного воздуха, проводимые
предприятием, фиксируются в журнале ПОД-2.
На всех предприятиях, имеющих газоочистные и пылеулавливающие
установки, ведется журнал ПОД-3 для учета отработанного времени по каждой
имеющейся установке.
При выбросах загрязнений в атмосферу происходит значительная потеря
топлива, продукции и других ценных компонентов (недожога, продуктов
неполного сгорания, сернистого газа, оксида углерода и т.д.). Известны случаи,
когда доходы от утилизации выбрасываемых в воздух загрязнений превышали
общий доход предприятия от выпуска своей основной продукции. По
имеющимся данным, количество цемента, выбрасываемого цементными
89
заводами в атмосферу, измеряется сотнями тонн в год. Весьма ценным
продуктом является и сернистый газ, который при утилизации может быть
переработан в сернистую, серную и другие кислоты, на производство которых
затрачиваются немалые средства. С большим экономическим эффектом может
быть использован и угарный газ, который является недоокисленным продуктом
горения, а, следовательно, может быть подвергнут доокислению. При сжигании
его может быть получено значительное количество дополнительной энергии.
4.3.3. Платежи за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
Для возмещения экономического ущерба от выбросов вредных веществ
в атмосферу разработана система платежей за загрязнение. Эти платежи
компенсируют затраты от воздействия выбросов и стимулируют снижение или
поддержание выбросов в пределах нормативов, утилизацию отходов, а также
затраты на проектирование и строительство природоохранных объектов.
Для определения величины платежей за вредные выбросы в
окружающую среду были установлены «Базовые нормативы платы за выбросы,
сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение
отходов» (1993 г.).
Базовые нормативы платы бывают двух видов:
• за выбросы в пределах допустимых нормативов;
• за выбросы в пределах установленных лимитов (при отсутствии
разработанных нормативов ПДВ).
В основе расчета платы за выбросы в атмосферу лежат экономические
ущербы и показатели относительной опасности конкретного загрязняющего
вещества для окружающей среды и здоровья человека с учетом коэффициента
индексации цен.
Устанавливаются следующие источники платежей за загрязнение
атмосферы:
• за счет себестоимости продукции;
• за счет прибыли.
Себестоимость продукции включает в себя текущие затраты на
содержание и эксплуатацию фондов природоохранного назначения, очистных
сооружений, золоуловителей, фильтров и др.
Внесение платы не освобождает от выполнения мероприятий по охране
окружающей среды, а также уплаты штрафных санкций за экологические
правонарушения.
Расчет платы за выбросы производится в соответствии с Инструктивнометодическими указаниями по взиманию платы за загрязнение окружающей
90
природной среды, утвержденными Министерством охраны окружающей среды
и природных ресурсов Российской Федерации от 26.01.1993.
4.3.4. Очистка промышленных выбросов.
Газоочистные и пылеулавливающие установки, используемые
промышленными предприятиями, разделяют на технологические и санитарные:
• технологические – это сооружения и аппараты газоочистки и
пылеулавливания, включенные в технологический процесс и не имеющие
газовых выбросов в атмосферу;
• санитарные – это сооружения и аппараты, применяемые в целях охраны
атмосферного воздуха от загрязнений вредными технологическими и
вентиляционными выбросами.
В основе работы аппаратов, использующих сухие методы очистки,
лежат гравитационные, инерционные и центробежные силы. В зависимости от
этого аппараты подразделяются на несколько типов: пылеосадительные
камеры, пылеуловители, циклоны, фильтры (волокнистые, тканевые,
зернистые, пористые).
При улавливании крупнодисперсной пыли эффективность циклонных
пылеуловителей может достигать 85–90%. Удобны в монтаже и несложны по
конструктивному оформлению батарейные циклоны (мультициклоны),
позволяющие очищать газы в широких пределах по объему. Основным
направлением в разработке циклонных аппаратов является снижение их
гидравлического сопротивления за счет улучшения аэродинамических
характеристик путем установки специальных «закручивающих» и
«раскручивающих» устройств (рис. 5), а также их компоновки. Циклонные
аппараты применяются как самостоятельные очистные сооружения, так и в
комбинации с другим газоочистительным оборудованием для удаления
основных масс пыли.
91
Рис. 5. Батарейный циклон (схема).
I: 1—конфузор для выхода газа; 2—верхняя опорная решетка; 3—диффузор для входа газа;
4—выхлопная труба; 5—циклонный элемент; 6—направляющий аппарат; 7—конус
элемента; 8—кожух; 9—просеянный шлак; 10—нижняя опорная решетка; 11—опорный
пояс; 12—бункер; а—камера обеспыленного газа; б—газораспределительная камера; в—
бункер для сбора пыли.
II: г—завихритель типа «Винт»; д—завихритель типа «Розетка»; 1—выхлопная труба; 2—
корпус; 3—направляющий аппарат («Винт», «Розетка»); 4—нисходящий вихрь; 5—
восходящий вихрь.
При применении мокрых методов очистки используются аппараты –
газопромыватели, в которых происходит взаимодействие потока или
пузырьков газов с пленкой или каплями жидкости, в результате чего
загрязнитель осаждается на поверхность жидкости.
Электрические методы очистки основаны на отделении заряженных
частиц пыли или тумана осаждением на электрод. Данный метод позволяет
использовать сухие или мокрые электрофильтры.
92
Абсорбционный способ очистки газов осуществляется в установкахабсорберах. Это наиболее простой, но в то же время высокоэффективный
способ. Однако он требует большого количества громоздкого оборудования.
Метод очистки основан на химических реакциях между газом, например,
сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор).
Как правило, промышленные газообразные отходы имеют сложный
состав и высокие концентрации загрязняющих компонентов. Для их очистки
используются многоступенчатые схемы. Так, для очистки дымовых газов от
золы используется сочетание батарейного циклона и электрофильтра (рис. 6).
Рис. 6. Дымовой, вертикальный, пластинчатый
электрофильтр (1) с батарейным циклоном (2).
Принцип работы электростатических фильтров
(электрофильтры) основан на способности пылинок
приобретать заряд в силовом поле высокого напряжения
и осаждаться на электроде противоположного знака. В
таких аппаратах могут осаждаться лишь пыли, способные
электризоваться.
Эффективность
электрофильтров
обратно пропорциональна концентрации пыли на входе в
аппарат, размеру пылевых частиц и скорости
прохождения отходящих газов через электрофильтр.
Электрофильтры
являются
наиболее
универсальными аппаратами для очистки газов,
получившими
широкое
распространение.
Производительность
электрофильтров бывает до нескольких миллионов кубометров газа в 1 час и
практически достигает любой степени очистки газов (до 99,9%).
Электрофильтры применяются для улавливания как твердых, так и жидких
аэрозолей.
Для очистки промышленных выбросов от вредных газообразных
примесей используются процессы абсорбции и адсорбции в других аппаратах:
скрубберах, пенных аппаратах и др. (рис. 7).
93
Рис. 7. Скруббер «Вентури» (схема).
1—труба «Вентури»; 2—скруббер.
При этом очень часто извлекаемые продукты возвращаются в
производство или представляют собой товарный продукт, используемый в
первоначальном синтезе. Так, в химической и нефтехимической
промышленности извлечение сероводорода из газов осуществляется моноэтаноламиновым методом, который позволяет получать в качестве конечного
продукта элементарную серу или серную кислоту.
В ряде случаев по технико-экономическим соображениям, когда
количество выделяемых вредностей незначительно, а токсичность их высока,
необходимо применять методы сжигания органических веществ, при
которых углеводороды сгорают до углекислого газа и воды. Сжигание может
осуществляться прямым путем в высокоэффективных топках (например,
циклонных) или с использованием катализаторов. Установки по термическому
обезвреживанию выбросов успешно применяются в ряде производств
нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Озонирование является одним из эффективных мероприятий по
обезвреживанию отходящих газов от вредных примесей, обладающих
неприятными специфическими запахами (амины, сульфиды, меркаптаны,
ненасыщенные углеводороды и др.). Данный метод следует считать
перспективным, так как в этом случае практически полностью разрушаются
органические примеси в выбрасываемом в атмосферу воздухе. Особенно
целесообразно использование метода озонирования для очистки отходящих
газов в промышленности основного органического синтеза, резинотехнической
94
промышленности, при обработке продуктов животного происхождения и др.,
когда по техническим причинам трудно применить метод сжигания.
Таким образом, для обезвреживания промышленных выбросов,
содержащих вредные газообразные вещества, имеется много разнообразных
приемов и очистных устройств разной конструкции. Использование тех или
иных приемов связано, прежде всего, с физико-химическими свойствами
подлежащего улавливанию вещества, его концентрацией в отходящих газах, а
также степенью токсичности.
Самоочищение атмосферного воздуха.
В природе происходит самоочищение воздушной среды за счет
следующих факторов:
• разбавление (прямо пропорционально квадрату расстояния);
• седиментация (крупные частицы оседают ближе, мелкие – дальше от
источника выбросов);
• извлечение атмосферными осадками;
• извлечение зелеными насаждениями;
• химические процессы нейтрализации.
Седиментации подвергаются главным образом твердые загрязнения.
Для разбавления и седиментации большое значение имеют скорость и
направление ветра, а также величина взвешенных частиц. Так, при скорости
ветра 2 м/с и при выбросах из трубы высотой 45 м частицы величиной
10 микрон оседают в радиусе 10 км, а величиной 2 микрона – в радиусе 300 км.
Атмосферные осадки играют большую роль в извлечении загрязнений
из воздуха. Они вымывают из воздуха не только твердые частицы, но и
значительную часть газообразных примесей. Известно, что после сильного
дождя первоначальные концентрации загрязнений в воздухе восстанавливаются
лишь через 12 часов.
Большую роль в самоочищении воздушной среды играют зеленые
насаждения. Они не только механически задерживают пыль, но и поглощают
газообразные примеси.
Мероприятия по охране атмосферного воздуха.
Однако процессы самоочищения протекают сравнительно медленно и
при современном интенсивном загрязнении не могут обеспечить достаточную
эффективность. Поэтому требуются дополнительные меры по охране чистоты
атмосферного воздуха. Эти меры можно разделить на следующие группы:
планировочные; технологические; санитарно-технические.
95
Планировочные мероприятия включают в себя борьбу с почвенной
пылью (благоустройство дорог, озеленение, устройство искусственных
водоемов), правильную планировку городов (с учетом "розы ветров"),
соблюдение санитарно-защитных зон.
В качестве технологических мероприятий следует назвать:
• усовершенствование технологий сгорания топлива;
• обогащение углей;
• замена одного вида топлива другим (газификация, электрификация);
• увеличение эффективности разбавления (высокие трубы).
Из технологических мероприятий наиболее эффективными и
перспективными следует считать замену одного вида топлива на другой, а
также изменение энергетических установок. Усовершенствования сгорания
топлива можно добиться более интенсивной аэрацией энергетических
установок, а также большей степенью дисперсности топлива. При этом
достигается более хороший контакт топлива с кислородом воздуха.
К санитарно-техническим мероприятиям относят устройство
различных пыле-, золо-, газоулавливателей, работа которых была рассмотрена
выше.
Требования законодательства по охране атмосферного воздуха.
Статья 42 Конституции Российской Федерации определяет, что
каждый гражданин имеет право на благоприятную окружающую среду,
достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба,
причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением.
Регулирование качества атмосферного воздуха и защита населения от
воздействия загрязняющих веществ регламентируется Законом об охране
атмосферного воздуха (1999 г.), Законом о санитарно-эпидемиологическом
благополучии населения (1999 г.), СанПиНом «Гигиенические требования к
обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест».
Законодательство не регулирует отношения собственности по поводу
атмосферного воздуха или процесс его экономического использования,
поскольку в силу своих естественных свойств атмосферный воздух не может
быть объектом присвоения каких-либо лиц. Экологическое право
обеспечивает лишь его охрану от вредных воздействий, что нашло свое
отражение в названии основного нормативного акта – Федерального закона «Об
охране атмосферного воздуха».
Объектом правовой охраны является атмосферный воздух, то есть
воздух во внешней, открытой среде. Своеобразие правовой охраны
96
атмосферного воздуха заключается в том, что она достигается через охрану
других природных объектов, влияющих на его состояние (лесов, вод), а также
путем регулирования хозяйственного воздействия на атмосферу. Это
предполагает осуществление комплекса мер, направленных на предотвращение
ее загрязнения, сохранение атмосферного воздуха в чистоте и улучшение его
состояния, благоприятного для здоровья людей и окружающей природной
среды. Основной способ охраны атмосферного воздуха предполагает
ограничение выбросов загрязняющих веществ.
Одним из важных средств обеспечения охраны атмосферного воздуха
является уголовная, административная и гражданско-правовая ответственность,
установленная за нарушения законодательства об охране атмосферного
воздуха.
Уголовная ответственность предусмотрена ст. 251 Уголовного кодекса
РФ «Загрязнение атмосферы». Она гласит:
1. Нарушение правил выброса в атмосферу загрязняющих веществ или
нарушение эксплуатации установок и иных объектов, если эти деяния
повлекли загрязнение или иное изменение природных свойств воздуха,
наказываются штрафом в размере до восьмидесяти тысяч рублей, либо
лишением права занимать определенные должности на срок до пяти лет,
либо исправительными работами на срок до одного года, либо арестом на
срок до трех месяцев.
2. Те же деяния, повлекшие по неосторожности причинение вреда здоровью
человека, наказываются штрафом в размере до двухсот тысяч рублей, либо
исправительными работами на срок от одного года до двух лет, либо
лишением свободы на срок до двух лет.
3. Деяния, предусмотренные частями первой или второй настоящей статьи,
повлекшие по неосторожности смерть человека, наказываются лишением
свободы на срок до пяти лет.
Административная ответственность предусмотрена ст. 8.21, 8.22, 8.23
Кодекса РФ об административных правонарушениях за:
• превышение нормативов ПДВ;
• выброс загрязняющих веществ без специального разрешения;
• ввод в эксплуатацию производственных объектов без очистных сооружений;
• нарушение правил эксплуатации или неиспользование очистных
сооружений;
• несоблюдение требований по охране атмосферного воздуха при
складировании и сжигании отходов;
97
• нарушение правил транспортировки, хранения и применения химических
веществ, загрязняющих атмосферный воздух;
• невыполнение предписаний органов государственного контроля за охраной
атмосферного воздуха и другие нарушения правил охраны атмосферы.
Предприятия, организации и граждане обязаны также возместить вред,
причиненный нарушением законодательства об охране атмосферного воздуха.
Поскольку ущерб в результате загрязнения атмосферы наносится другим
объектам – природной среде, народному хозяйству, здоровью людей, то его
размер исчисляется по специальным методикам с учетом затрат на
восстановление природных объектов (лесов, земель др.), средств на
медицинское обслуживание, социальное страхование и т.д.
4.4. Отбор проб воздуха. Методы анализа проб воздуха.
При наличии в воздухе нескольких химических веществ или смеси
постоянного состава контроль воздушной среды допускается ограничивать по
наиболее опасным компонентам загрязнения.
В ходе проведения санитарно-химического анализа пробы отбираются
преимущественно
аспирационным
способом
путем
пропускания
исследуемого воздуха через жидкие поглотительные среды на твердые
сорбенты или фильтры с помощью специальных приборов. К наиболее часто
применяемым электрическим приборам относят: пробоотборник «ППА»,
аспираторы АЭР-1, АЭР-4, переносная ротационная установка ПРУ-4,
устройство для отбора проб токсических веществ из воздуха «ОТВ»,
устройство для отбора проб пыли.
Продолжительность отбора проб воздуха зависит от чувствительности
метода и содержания химических примесей в воздухе. При кратковременных
производственных процессах и при наличии высокочувствительных методов
анализа возможен отбор проб воздуха в замкнутые емкости (газовые пипетки,
шприцы, полиэтиленовые мешки).
При недостаточной чувствительности методов, определяемые вещества
концентрируют.
Отбор газообразных или парообразных примесей осуществляется в
жидкие поглотительные растворы и твердые сорбенты: силикагели,
активированный уголь, полимерные сорбенты, инертные сорбенты или жидкие
неподвижные фазы, нанесенные на твердые носители с высокоразвитой
поверхностью.
98
Для концентрации из воздуха вредных веществ в виде аэрозоля (дым,
туман, пыль) используют бумажные, мембранные, стеклянные фильтры и
фильтры из тонковолокнистого материала.
Абсорбция в жидкие среды. Абсорбция – (от латинского absorptio –
поглощение) – поглощение вещества из раствора или смеси газов твердым
телом или жидкостью; в отличие от адсорбции происходит во всем объеме
поглотителя.
При отборе проб в жидкие поглотительные среды анализируемые
вещества растворяются или вступают в химическое взаимодействие с
поглотительной средой (хемосорбция). Эффективность поглощения паров и
газов зависит от конструкции поглотительных сосудов (абсорберов). В качестве
поглотительных растворов применяют дистиллированную воду, органические
растворители, кислоты, спирты, смешанные растворы.
Адсорбция на твердых сорбентах. При низких концентрациях вредных
веществ в воздухе и недостаточной чувствительности методов анализа
проводят концентрирование веществ из большого объема воздуха, который
затруднительно отобрать в жидкие среды вследствие улетучивания последних и
потерь анализируемого вещества.
Вещества улавливают как на неподвижный, так и на «кипящий» слой
сорбента.
Скорость аспирации воздуха через неподвижный слой зависит от
размера и качества сорбента. Оптимальный размер частиц (зерен) сорбента
составляет 0,25-0,5 мм. Применение более мелких фракций сорбента приводит
к увеличению сопротивления воздушному потоку.
Повышение скорости отбора может быть достигнуто применением
«кипящего» слоя. В этом случае сопротивление не будет зависеть от размера
зерен сорбента, а скорость достигнет 10 л/мин. При отборе проб на «кипящий»
слой в качестве сорбента чаще всего используется силикагель, так как его зерна
обладают достаточной механической прочностью, а при отборе на
неподвижный слой – активированный уголь и полимерные сорбенты.
Твердые адсорбенты помещают в специальные трубки различной
конструкции (длина от 70 мм и диаметр от 4 мм) до трубок длиной до 20 см и
диаметром 6–7 мм. Отобранные пробы могут храниться лишь ограниченный
срок, и только охлажденные.
Криогенное концентрирование. При отборе из воздуха нестабильных и
реакционноспособных соединений применяют криогенное концентрирование –
пропускают исследуемый воздух через охлажденное сорбционное устройство с
99
большой поверхностью. Это могут быть стальные или стеклянные трубки,
заполненные инертным носителем: стеклянными шариками, либо стекловатой.
В качестве хладагентов применяют смеси «лед – вода» (ноль градусов), «лед –
хлорид натрия» (-16 градусов Цельсия). Также используют ацетон (-80
градусов), твердый диоксид углерода (-78 градусов), жидкий воздух (-147
градусов), жидкий кислород (-183 градуса), жидкий азот (-196 градусов).
Концентрирование на фильтрах. Вещества, находящиеся в воздухе в
виде высокодисперсных аэрозолей (дымов, туманов, пыли) концентрируют на
различных фильтрующих волокнистых материалах (фильтры АФА-ВП-10,
АФА-ВП-20, АФА-ВП-40). Изготавливаются они из перхлорвиниловой ткани.
Наиболее эффективными для улавливания аэрозолей являются фильтры ФСВА,
изготовленные из стекловолокна.
Физико-химические методы анализа проб воздуха.
Для анализа воздуха применяют различные физико-химические методы
– хроматографию, фотометрию, вольтамперометрию, атомно-абсорбционную
спектрометрию, ионометрию.
Хроматография представляет собой физико-химический метод анализа
смеси веществ, основанный на распределении компонентов между
несмешивающимися фазами, одна из которых – подвижная, например,
инертный газ или жидкость, а другая – неподвижная. Это может быть жидкость
или твердое тело.
В зависимости от агрегатного состояния подвижной и неподвижной фаз
различают газовую и жидкостную хроматографию. Разделение компонентов
смеси происходит в хроматографических колонках – набивных и капиллярных.
Газовая хроматография является высокочувствительным, селективным и
быстрым методом анализа воздуха. Диапазон измеряемых концентраций
составляет от 5*10-6 до 1*10-12.
Высокоэффективная жидкостная хроматография – метод, позволяющий
разделить высококипящие жидкости (или) твердые вещества, которые
затруднительно либо нецелесообразно определять методом газожидкостной
хроматографии.
Тонкослойная хроматография – метод разделения, который происходит
на
специальных
пластинках,
предназначенных
для
тонкослойной
хроматографии.
Преимуществами ионной хроматографии являются: низкий предел
определения (1*10-6 мг/мл), селективность, возможность одновременного
100
определения неорганических и органических ионов, эскпрессность, широкий
диапазон определяемых концентраций.
Хромато-масс-спектрометрия
позволяет
расшифровать
состав
сложных смесей, содержащих сотни неидентифицированных компонентов и
определять их по одной пробе.
Полярография – один из электрохимических методов анализа, в основе
которого лежит определение зависимости силы тока от величины
приложенного напряжения на электроды.
Метод фотометрии основан на избирательном поглощении световой
энергии при прохождении ее через раствор.
4.5. Контрольные вопросы.
1. Дайте общую характеристику воздушной среды современного города.
2. Какие вы знаете показатели для нормирования загрязнителей в атмосфере?
3. Какие принципы положены в основу гигиенического нормирования
атмосферных загрязнителей?
4. Что такое экопатология? Назовите экозависимые заболевания, связанные с
химическим составом атмосферного воздуха.
5. Назовите источники загрязнения воздушного бассейна.
6. Перечислите виды атмосферных загрязнителей.
7. Дайте характеристику промышленных выбросов.
8. Классифицируйте предприятия в зависимости от содержания выбросов.
9. Назовите классы опасности веществ.
10.Что такое инвентаризация выбросов в атмосферу?
11.Назовите учетные и отчетные документы, используемые для инвентаризации
выбросов промышленных предприятий.
12.Для чего существуют платежи за загрязнение воздуха?
13.Какими документами регламентируется плата за выбросы в атмосферу?
14.В чем состоит суть процесса самоочищения атмосферы?
15.Для чего необходима очистка промышленных выбросов?
16.Перечислите и дайте объяснение основным мерам по охране чистоты
воздушного бассейна.
17.Объясните необходимость санитарно-защитных зон.
18.Назовите законодательные акты по охране атмосферного воздуха.
19.Каким образом производится отбор проб атмосферного воздуха для
исследования?
20.Дайте краткую характеристику методов анализа атмосферного воздуха.
21.Какие приборы для физико-химического анализа воздуха вы знаете?
101
4.6. Темы рефератов.
1. Основы государственной экологической политики России.
2. Новые технологии. Безотходное производство.
3. Проблемы ХХI века. Экозависимые заболевания, связанные с загрязнением
воздушного бассейна.
4. Региональные экологические проблемы. Окружающая среда города
Воронежа.
5. Атмосферный воздух. Трансграничное загрязнение. Киотский протокол.
6. Фреоны: угроза озоновому слою Земли.
7. Фармацевтические предприятия – источники загрязнения атмосферного
воздуха города Воронежа.
4.7. Литература.
1. Акулов К.И., Буштуева К.А. Коммунальная гигиена. – М.:Медицина, 1986. –
608 с.
2. Бронштейн Д.Л., Александров Н.Н. Современные средства измерения
загрязнения атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 340 с.
3. Беккер А.А. Охрана и контроль загрязнения природной среды / А.А. Беккер,
Т.Б. Агаев – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 286 с.
4. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1985. – 150 с.
5. Большаков А.М. Оценка и управление рисками влияния окружающей среды
на здоровье населения. / А.М. Большаков, В.Н. Крутько, Е.В. Пуцилло – М.:
Эдиториал УРСС, 1998. – 256 с.
6. Бронштейн Д.Л. Современные средства измерения атмосферы /
Д.Л. Бронштейн, Н.Н. Александров – Л.: Гидрометиздат, 1989. – 340 с.
7. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических
факторов. Метрологические аспекты. В 2-х томах // Под ред. Л.К. Исаева.
Том 1. – М.:ПАИМС, 1997. – 512 с.
8. Горелик Д.О. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов.
Аэроаналитические измерения / Д.О. Горелик, Л.А. Конопелько – М.: Изд-во
стандартов, 1992. – 432 с.
9. Доклад о состоянии окружающей среды и природоохранной деятельности г.
Воронежа в 2001 г. – Воронеж, 2002. – 48 с.
10.Дмитриев М.Т. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в
окружающей среде / М.Т. Дмитриев, Н.И. Казнина, И.А. Пинигина. – М.:
Химия, 1989. – 368 с.
102
11.Закон об охране атмосферного воздуха №96 – ФЗ от 04.05.99
12.Кузнецова Н.В. Экологическое право. Схемы и комментарии. – М.:
«Юриспруденция»,1999. – 156 с.
13.Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ,
содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. – Л.: Гидрометеоиздат,
1987. – 92 с.
14.Муравьева С.И., Буковский М.И., Прохорова Е.К. Руководство по контролю
вредных веществ в воздухе рабочей зоны.–М.: «Химия»,1991. – 246 с.
15.Муравьева С.И., Прохорова Е.К. Справочник по контролю вредных веществ
в воздухе. М., «Химия», 1988. – 318 с.
16.Окружающая среда и здоровье населения России: Атлас. – М.: ПАИМС,
1995. – 448 с.
17.Организация компьютерного мониторинга и оценка медико-экологической
ситуации в г. Воронеже / О.В. Клепиков, Н.П. Мамчик, Н.Т. Барвитенко и
др. – Воронеж: Воронеж. гос. ун-т, 1995. – 84 с.
18.Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. –
М.: «Финансы и статистика», 2000. – 672 с.
19.Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания : В 4-х книгах. Кн.2.
Загрязнение воды и воздуха : Пер. с англ. – М.: Мир, 1995. – 296 с.
20.Региональные и локальные проблемы химического загрязнения окружающей
среды и здоровья населения / Б.А. Ревич, Е.Б. Гурвич, Б.Б. Прохоров и др. –
М.: Изд-во «Евразия», 1995. – 204 с.
21.Руководство к лабораторным занятиям по коммунальной гигиене /
Е.И. Гончарук – М.:Медицина, 1990. – 416 с.
22.Чубирко М.И. Атмосфера // Человек и право. – № 2 (4). – Воронеж: ООО
«РПП «Дважды два», 2005. – С.58 – 59.
23.Чубирко М.И., Пичужкина Н.М., Заряева Е.В. Вклад промышленных
предприятий в риск здоровья населения. // Актуальные вопросы социальногигиенического мониторинга в Сибирском Федеральном округе. Материалы
научно-практической конференции – Новосибирск, 2005. – С.191.
24.Экологическое право/ Р.К. Гусев. – М.: Изд-во «Контракт», 2000. – 202 с.
103
Тема 5. “Загрязнение окружающей среды промышленными отходами”.
Механтьева Л.Е.
Цель занятия:
1. Ознакомление с понятием «отходы» и требованиями законодательства по
обращению с ними.
2. Изучение путей снижения неблагоприятного воздействия отходов
производства и потребления на здоровье населения и окружающую среду.
3. Ознакомление с загрязнением окружающей среды суперэкотоксикантами
(пестициды, тяжелые металлы).
4. Решение ситуационных задач.
Место проведения занятия: учебно-профильная лаборатория кафедры общей
гигиены.
5.1. Термины и определения.
Отходы производства и потребления (далее – отходы) – остатки
сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые
образовались в процессе производства или потребления, а также товары
(продукция), утратившие свои потребительские свойства.
Опасные отходы – отходы, которые содержат вредные вещества,
обладающие опасными свойствами (токсичностью, взрывоопасностью,
пожароопасностью, высокой реакционной способностью) или содержащие
возбудителей инфекционных болезней, либо которые могут представлять
непосредственную или потенциальную опасность для окружающей природной
среды и здоровья человека самостоятельно или при вступлении в контакт с
другими веществами.
Обращение с отходами – деятельность, в процессе которой образуются
отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию,
транспортированию, размещению отходов.
Размещение отходов – хранение и захоронение отходов.
Хранение отходов – содержание отходов в объектах размещения
отходов в целях их последующего захоронения, обезвреживания или
использования.
Захоронение отходов – изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему
использованию, в специальных хранилищах в целях предотвращения
попадания вредных веществ в окружающую природную среду.
104
Использование отходов – применение отходов для производства
товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг или для получения
энергии.
Обезвреживание отходов – обработка отходов, в том числе сжигание и
обеззараживание отходов на специализированных установках, в целях
предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и
окружающую природную среду.
Объект размещения отходов – специально оборудованное сооружение,
предназначенное для размещения отходов (полигон, шламохранилище,
хвостохранилище, отвал горных пород и другое).
Трансграничное перемещение отходов – перемещение отходов с
территории, находящейся под юрисдикцией одного государства, на территорию
(через территорию), находящуюся под юрисдикцией другого государства, или в
район, не находящийся под юрисдикцией какого-либо государства, при
условии, что такое перемещение отходов затрагивает интересы не менее чем
двух государств.
Лимит на размещение отходов – предельно допустимое количество
отходов конкретного вида, которые разрешается размещать определенным
способом на установленный срок в объектах размещения отходов с учетом
экологической обстановки на данной территории.
Паспорт
опасных
отходов
–
документ,
удостоверяющий
принадлежность отходов к отходам соответствующего вида и класса опасности,
содержащий сведения об их составе.
Вид отходов – совокупность отходов, которые имеют общие признаки в
соответствии с системой классификации отходов.
5.2. Загрязнение окружающей среды.
5.2.1. Характеристика видов загрязнения окружающей среды.
Загрязнение окружающей среды – это изменение её качества,
способное вызывать отрицательные последствия для человека, животного и
растительного мира. Загрязнение вызывается веществами, поступающими в
окружающую среду в процессе производства от промышленного оборудования,
очистных сооружений, транспортных устройств, а также из мест накопления и
хранения отходов.
Загрязнение окружающей среды может быть: механическим,
химическим, физическим, радиационным и биологическим. В свою
очередь, физические загрязнения подразделяются на тепловое, световое,
105
шумовое и электромагнитное, а биологические загрязнения – на биотическое и
микробиологическое (биотическое загрязнение связано с распространением
биогенных веществ – выделений, мёртвых тел и т.п.) Все виды загрязнений
взаимосвязаны и могут активизировать друг друга.
Оптимальные для жизни человека условия окружающей среды
находятся в относительно узких пределах. Переход тех или иных параметров за
границы этих пределов вызывает ухудшение качества жизни человека.
Существуют верхняя и нижняя критические границы параметров окружающей
среды, переход через которые угрожает необратимыми изменениями в
биологической системе и её звеньях. Так, некоторые химические элементы в
малых дозах необходимы для нормального развития живых организмов, а в
больших дозах являются сильнодействующими ядами. Это относится к другим
видам воздействия: звуковому, радиационному и т. п.
В связи с большим загрязнением биосферы в нашей стране в 1952 г.
впервые были приняты ограничения на выброс вредных веществ
промышленными предприятиями, в частности путём установления предельно
допустимых концентраций (ПДК) этих веществ в воздухе. Требования,
предъявляемые к ПДК в нашей стране, являются для большинства веществ
более жёсткими, чем в других станах, а перечень, по которым установлены
нормы ПДК, у нас в стране существенно шире.
В результате хозяйственной деятельности человека происходит
ухудшение качества его жизни, усиливается опасность для здоровья и жизни.
По данным Госкомэкологии России, за последние 18 лет (с 1980 по 1998 г.)
смертность возросла с 8,9 до 13,6 на 1000 человек, причём в районах с более
высоким загрязнением окружающей среды отмечена более высокая смертность.
Изменение среды обитания в результате её загрязнения приводит к росту
заболеваемости населения. При этом структура заболеваемости зависит от
количества и качества выбросов. По данным Всемирной организации
здравоохранения, воздействие химических веществ может стать главным
фактором развития многих болезней человека.
Так, выбросы предприятий цветной металлургии повышают
заболеваемость сердечно-сосудистой системы, а загрязнения от предприятий
чёрной металлургии и энергетики приводят к росту заболеваний лёгких.
Предприятия химических комплексов способствуют развитию аллергических
заболеваний. Врождённые пороки у детей, родившихся в городе с крупной
промышленностью, встречаются в 3–5 раз чаще, чем у детей, родившихся в
сельской местности.
106
Загрязнение окружающей среды у нас в стране таково, что около 60 млн.
человек проживают в условиях постоянного превышения в атмосфере
предельно допустимых концентраций вредных для здоровья веществ.
Загрязнения, поступающие в атмосферу, возвращаются на Землю с
осадками и попадают в водоёмы и почву. Наряду с этим реки, озёра и моря
загрязняются сточными водами промышленных и сельскохозяйственных
предприятий.
Вода – самый важный строительный материал любого живого
организма. Вместе с тем вода – незаменимый технологический материал для
промышленного производства; например, для выплавки 1 т стали требуется
более 100 т воды. Человечество ежегодно расходует 7–8 млрд. минеральных
ресурсов, а такое же количество воды расходуется ежедневно.
Объёмы неконтролируемого сброса загрязнённых промышленными
стоками вод в реки и закрытые водоёмы составляет 600–700 млрд. м3 в год. Это
привело к тому, что водные ресурсы во многих странах стали
остродефицитными. А ведь ещё не так давно человечество рассматривало
гидросферу как неисчерпаемый источник ресурсов.
Одними из главных загрязнителей гидросферы стали нефтепродукты. В
результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечек нефти при
добыче её в шельфовой зоне ежегодно в воды океана попадает 12–15 млн. т
нефти. Нефтяная плёнка приводит к гибели морских животных, нарушает
процессы фотосинтеза и выделения кислорода, в результате чего происходит
нарушение газо- и влагообмена между атмосферой и гидросферой.
Огромную нагрузку в результате деятельности человека испытывает и
литосфера. Практически все полезные ископаемые вместе с содержащими их
породами извлекаются из недр земли. Кроме того, подземная среда
используется для строительства (размещение производств, прокладка
коммуникаций, создание хранилищ и т.д.). Поверхностные накопители
промышленных и бытовых отходов, а также сточных вод в результате
несоблюдения правил складирования и захоронения отходов наносят большой
ущерб флоре и фауне этих регионов, влияя на динамическое равновесие
биосферы. Накапливание токсичных веществ приводит к постепенному
изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической
среды и живых организмов. Любое загрязнение литосферы твёрдыми отходами
может вызвать загрязнение подземных вод.
Крупнейшим загрязнителем окружающей среды является автотранспорт,
численность которого в стране постоянно растёт и в 1998 г. составила 23,7 млн.
107
единиц. Выбросы от автотранспортных средств в 1998 г. составили более
11,8 млн. т загрязняющих веществ. Доля автотранспорта в выбросах всех видов
транспорта составила 91%.
Автотранспорт, использующий в качестве горючего углеводородное
топливо, является одним из главных источников выбросов углекислого газа в
атмосферу, участвующего в формировании парникового эффекта. Одним из
наиболее токсичных продуктов, содержащихся в выхлопных газах автомобиля,
работающего на углеводородном топливе, является оксид углерода (угарный
газ). Хотя сам он и не относится к веществам, вызывающим парниковый
эффект, но легко вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием
углекислого газа.
Загрязнение воздуха оксидами азота и кислотные дожди приносят
огромный вред здоровью людей, а также растительному миру. Наряду с такими
токсичными отходами, как оксид углерода, оксиды азота, по которым ведётся
инструментальный контроль органами Российской транспортной инспекции,
автотранспорт выбрасывает значительные количества веществ, оказывающих
канцерогенное и высокотоксичное воздействие на здоровье человека. В 1998 г.
суммарные выбросы автотранспорта в России по таким веществам составили:
27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида, 15 тыс. т бенз(а)пирена, 3,1 тыс. т
соединений свинца. Соединения свинца вызывают расстройство нервной
системы, аллергию; некоторые углеводороды и твёрдые частицы способствуют
развитию канцерогенных заболеваний.
5.2.2. Загрязнение окружающей среды пестицидами.
Пестицид – химическое соединение, используемое для защиты
растений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти,
хлопка, кожи, для уничтожения эктопаразитов животных и борьбы с
переносчиками опасных заболеваний.
В зависимости от назначения пестициды подразделяются на следующие
основные группы:
• инсектициды – препараты для борьбы с насекомыми,
• фунгициды – препараты для борьбы с грибами,
• гербициды – препараты для борьбы с высшими растениями,
• бактерициды – препараты для борьбы с бактериями,
• моллюскоциды – препараты для борьбы с улитками и слизнями,
• акрициды – препараты для борьбы с клещами,
• нематоциды – препараты для борьбы с нематодами,
• зооциды – препараты для борьбы с вредителями из числа позвоночных,
108
• альгициды – препараты для борьбы с водорослями-сорняками.
По специфичности токсического или другого действия эти препараты
подразделяются на афициды – вещества, поражающие только тлей, овициды –
уничтожающие только яйца насекомых и клещей, лаврициды – отравляющие
только личиночные стадии вредителей, аттрактанты – привлекающие
насекомых и клещей, репелленты – отпугивающие насекомых и т.д.
По химическому строению пестициды подразделяются на
класс
хлорорганических соединений (ХОС) (ДДТ, ГХЦГ, полихлоркамфен, и др.,
всего около 20 соединений), класс фосфорорганических соединений (ФОС)
(метафос, карбофос, хлорофос, фосфамид и др., всего около 25 соединений),
класс карбаматов, пиретроидов, производных мочевины, ртутьсодержащих
пестицидов и т. д., всего около 250 наименований.
Пестициды классифицируются по степени токсичности, биологической
активности и другим характеристикам.
Сферы применения пестицидных препаратов весьма обширны. В
качестве основных можно назвать следующие:
1. защита растений от различных вредителей, в том числе от членистоногих и
грызунов;
2. борьба с переносчиками инфекционных заболеваний человека и животных, а
также с вредными членистоногими в бытовых условиях – комарами,
москитами, блохами, мухами, клещами и т. д.;
3. защита домашних животных от эктопаразитов;
4. защита запасов зерна, продуктов растительного и животного
происхождения, а также неметаллических материалов от повреждения
членистоногими и микроорганизмами;
5. защита растений от болезней грибкового, бактериального и вирусного
происхождения;
6. борьба с сорной и не желательной растительностью;
7. защита морских судов от обрастания различными видами микроорганизмов,
нарушающими нормальную плавучесть судов и уменьшающими скорость
хода;
8. борьба со слизеобразованием в бумажной и некоторых других отраслях
промышленности;
9. борьба с зарастанием каналов и других водных систем;
10.регулирование роста растений.
Все пестицидные препараты должны отвечать определённым
требованиям: во-первых, они должны быть способны уничтожать всё вредное
109
и не вредить полезному, во-вторых, обладать экономической эффективностью,
т.е. быть достаточно дешевыми, но, главное, они должны быть гигиенически
безопасными, то есть не причинять вреда человеку ни в настоящем, ни в
отдалённом будущем. Этими качествами в наибольшей степени обладают
фосфорорганические пестициды (ФОП), которые достаточно активно
проникают через кутикулу насекомых и в ткани растений, что повышает их
эффективность по сравнению с препаратами других органических соединений:
они быстро разрушаются в природе. Весьма немаловажным является и их
низкая стоимость.
Полностью противоположностью ФОП являются хлорорганические
пестициды (ХОП). При использовании их в практике почти сразу же
выяснилось, что они поражают на только вредные организмы, против которых
направлены, но и все организмы вообще. Более того, многие из этих веществ,
как никакие другие, оказались стойкими к разрушению во внешней среде и
способными накапливаться в животных и растительных организмах. В
настоящее время множество этих веществ циркулирует в окружающей среде и
не исчезнет, по крайней мере, в течение ещё нескольких десятилетий, даже если
их применение будет немедленно прекращено во всем мире. Менее стойкие
пестицидные препараты также стали причиной не меньшего беспокойства,
поскольку продукты их распада часто оказываются во много раз токсичнее
исходного соединения.
Все без исключения токсиканты оказались способными включаться в
общий круговорот веществ и передаваться по трофическим цепям во все звенья
экологической системы, в конечном итоге достигая человека и оказывая не него
негативное действие.
Таким образом, наряду с наличием безусловных достоинств, пестициды
обладают также рядом весьма опасных для природы и человека свойств,
которые проявились практически сразу после начала их широкого применения
и во все большей степени выявляются в настоящее время.
110
Пути миграции пестицидов в окружающей среде иллюстрируются на
рис. 8, где показан типичный пример пищевой цепи.
ВОДА
РАСТЕНИЯ
ПОЧВА
– начальное
звено
МОЛОЧНЫЙ И
УБОЙНЫЙ СКОТ
– конечное
звено
МОЛОКО
ЧЕЛОВЕК
ПЛАНКТОН
РЫБЫ
ГРУДНОЕ
МОЛОКО
ДЕТИ
Рис. 8. Пути миграции пестицидов в окружающей среде.
Опасность пестицидов, кроме всего прочего, обусловлена ещё и тем, что
они способны распространяться далеко за пределы района непосредственного
применения, охватывая поражающим эффектом огромные территории. Уже
сегодня ясно, что глобальный характер миграции остатков пестицидов может
иметь самые неожиданные последствия не только для существующего, но и для
будущих поколений. Здесь уместно привести высказывание С.С.Шварца:
«Эволюция, подстёгиваемая химизацией, грозит создать формы, с которыми
трудно будет справиться даже современной технике».
К наиболее существенным выявленным последствиям воздействия
пестицидов на природу можно отнести следующие:
• нарушение экологических условий обитания организмов;
• нарушение индивидуального развития организмов;
111
• нарушение численности, возрастных и половых отличий внутривидовых
популяций;
• нарушение генетических отличий популяций;
• нарушение трофических цепей и пирамид;
• нарушение состава и структуры сообществ;
• нарушение круговорота химических элементов и соединений в природе.
Необходимо отметить, что нарушения, вызванные пестицидами, как,
впрочем, и другими химическими веществами, в большинстве случаев
необратимы.
Таким образом, многочисленные факты свидетельствуют о том, что
повреждающее действие пестицидов на окружающую среду весьма
разнообразно и разнонаправленно. Теперь уже очевидно, что загрязнение
биосферы в нашей стране является не только следствием научно-технического
прогресса, в том числе химизации сельского хозяйства, но и представляет собой
результат нерационального использования ресурсов природы.
5.2.3. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами.
В последнее время в литературе широко обсуждается загрязнение
окружающей среды суперэкотоксикантами: кадмием, ртутью, свинцом.
Свинец. Известны случаи тяжёлых отравлений свинцом при
употреблении водопроводной воды в странах Западной Европы. Высокие
концентрации свинца в воде (0,6–2,0 мг/л) были обусловлены применением
свинцовых труб и резервуаров в системах водопровода. В нашей стране
использование свинца в водопроводной практике запрещено.
Содержание свинца в подземных водах, как правило, не превышает
норматив, но в районах залежей полиметаллических руд, особенно в мягких
водах и водах с низким pH, могут создаваться опасные концентрации свинца.
В незагрязнённых озёрных и речных водах природное содержание
свинца не превышает 0,01 мг/л, но может повышаться при поступлении
сточных вод. Значительное количество свинца (от 50 до 70%) задерживается на
очистных сооружениях водопровода при использовании обычных методов
водоподготовки.
В настоящее время ни в производственных, ни в бытовых условиях не
наблюдается тяжёлых свинцовых отравлений. Однако, накапливаясь в костях,
свинец способен вызывать нарушения эритропоэза, поражать нервную систему,
почки, приводить к раннему атеросклерозу. При концентрации свинца в
питьевой воде 0,1 мг/л в организме кумулируется 50% поглощённого свинца, и
его содержание в крови составляет 0,025 мг/л. Такое содержание свинца в
112
крови считается предельным, так как при небольшом его превышении
нарушается образование эритроцитов. ПДК свинца в воде составляет 0,03 мг/л.
Особенно важен контроль содержания свинца в пищевом сырье и воде для
производства детского питания. Детский организм усваивает свинец в 3–4 раза
интенсивнее, чем взрослый.
Кадмий – высокотоксичный элемент. В природных средах встречается,
как правило, в невысоких концентрациях, не дающих биологических эффектов.
В нормальных геохимических условиях содержание кадмия в природных
условиях не превышает 0,05–1 мкг/л, хотя в техногенных кадмиевых
геохимических провинциях достигает 10 мкг/л.
Источником более высоких концентраций (несколько десятков
микрограммов на 1 л) кадмия в воде водных объектов служат неочищенные
стоки промышленных предприятий. За рубежом применение металлических
труб и резервуаров с гальваническим покрытием и некачественных
пластмассовых труб для подачи и хранения воды в ряде случаев
сопровождались повышением уровня кадмия в воде до 0,2–4 мг/л (ПДК кадмия
в воде 0,001 мг/л). В водоёмах кадмий сорбируется взвешенными частицами и с
ними оседает на дно. При повышении pH воды кадмий снова переходит в воду.
Опасность загрязнения окружающей среды и пищевых продуктов
кадмием возникла лишь с конца XIX века, когда началась техногенная
концентрация кадмия в природной среде обитания человека, особенно
проявившаяся во второй половине XX века в связи с развитием электронной
промышленности и производства люминофоров. Кадмий используется в
атомной и ракетной технике, производстве щелочных аккумуляторов, входит в
состав полимеров (в качестве стабилизатора), специальных сплавов и
антикоррозийных покрытий, используемых в пищевой промышленности и
водопроводной практике.
Токсичность низких доз кадмия, поступающих с водой (десятки
микрограммов в 1 л), проявляется в тяжёлом поражении почек и связанной с
этим гипертонической болезни. Имеются указания на гонадотоксическое
действие кадмия. Доказательства того, что кадмий может оказывать
канцерогенное влияние на организм человека, малоубедительны.
Ртуть широко распространена во всех элементах окружающей среды изза высокой летучести её паров, но гигиеническое значение имеют локальные
очаги антропогенного загрязнения, к сожалению, часто встречающиеся как на
урбанизированных территориях, так и в сельской местности.
113
Источники антропогенного загрязнения окружающей среды ртутью –
ТЭЦ, заводы цветной металлургии, целлюлозобумажные, цементные
предприятия. Имеет значение поступление ртути в связи с применением
ртутьсодержащих сельскохозяйственных фунгицидов. Из атмосферного
воздуха пары и аэрозоли соединений ртути попадают в водные объекты в
результате седиментации и с осадками. В незагрязнённых водных объектах
концентрация ртути колеблется от 0,01 до 0,5 мкг/л, в реках, загрязнённых
сточными водами, она может составлять сотни и тысячи мкг в 1 л.
В обычных условиях с питьевой водой поступает не более 15%
поглощённой организмом ртути. Ртуть не выполняет никакой физиологической
функции в организме человека, она высокотоксична и кумулятивна. В основе
патогенеза хронической интоксикации малыми дозами ртути лежат её высокое
сродство с сульфгидрильными группами многих ферментов, а также нарушения
клеточных мембран. Неорганическая ртуть в природных водах способна к
метилированию.
Патогенез и клинические проявления интоксикации органическими
соединениями
ртути
принципиально
отличается
от
интоксикации
неорганической ртутью. Неорганические соединения ртути вызывают
поражения почек и печени, органические соединения нейротоксичны и
эмбриотоксичны. Гигиенические нормативы для неогранической ртути и её
алкилпроизводных различны, что необходимо учитывать при лабораторном
контроле качества воды. Считается, что в источнике водоснабжения,
загрязнённом неорганическими соединениями ртути, метилированная (более
токсичная) в результате естественных процессов ртуть составляет 0,1 %
валового загрязнения. Из этого следует, что вода, содержащая неорганическую
ртуть на уровне гигиенического норматива, безопасна и в отношении
алкилртути.
Неорганические соединения ртути задерживаются при коагуляции и
отстаивании на сооружениях водопровода. По данным литературы, питьевая
вода, подготовленная традиционными методами из воды источника с высоким
содержанием ртути, содержала неопасные для здоровья человека концентрации
этого металла.
5.3. Отходы производства и потребления.
5.3.1. Классификация отходов.
Учитывая грозящую людям и окружающей среде опасность от
накопления отходов и нерационального использования сырьевых ресурсов,
114
многие страны уделяют этой проблеме значительное внимание, используя все
возможные средства: экономические, юридические, воспитательные. Принятый
в США в 1976 г. закон о борьбе с твёрдыми отходами (с поправками 1980 и
1984 гг.) ориентирует на производство из них вторичных материалов. В стране
действуют стандарты по обязательному минимальному содержанию
вторичного сырья и товарной продукции.
Наиболее важным экономическим стимулом переработки отходов
является то обстоятельство, что утилизация становится самым дешёвым
способом борьбы с отходами. В США запрещена организация новых открытых
свалок, а захоронение и сжигание отходов с учётом соблюдения всех
экологических норм оказывается в три раза дороже, чем их переработка во
вторичное сырьё.
Больших успехов в деле рационального природопользования добилась
Япония. Известно, что эта страна по большинству видов сырья и топлива
сильно зависит от импорта. Именно поэтому в Японии уделяют проблеме
переработки отходов чрезвычайное внимание. Уже в 1985 г. в японской
промышленности утилизировалось до 60% отходов.
Начальным толчком к более широкой утилизации отходов в Японии
явилась необходимость принятия безотлагательных мер для решения проблемы
загрязнения окружающей среды, которая со всей остротой встала на рубеже
60-х – 70-х годов. Положение усугублялось тем, что накопление отходов в
огромных количествах делало непригодными для жизни и хозяйственной
деятельности обширные земельные участки, которые в условиях крайней
ограниченности территории Японии являются остродефицитными.
В Японии обработке подвергается более половины всех образующихся
отходов (52,3%). О том, какую экономию сырья даёт утилизация отходов в
Японии, можно судить по следующим данным. Использование каждой тонны
вторичного алюминия заменяет более 5 т основного сырья и вспомогательных
материалов. Производство 1 т бумаги и картона из макулатуры высвобождает
4,7–5,6 м3 древесины и 165–200 м3 воды. Производство алюминия, стали,
бумаги из вторичного сырья позволяет экономить соответственно 97; 74 и 70 %
энергии по сравнению с производством из первичного сырья, сократить импорт
бокситов, лесоматериалов, металлических руд, нефти и газа.
В Японии считают, что основные направления рециклирования отходов
сводятся к:
• созданию систем замкнутого цикла производства;
115
• повторному использованию отходов по первоначальному назначению без
дополнительной переработки;
• утилизации отходов в качестве сырья для изготовления исходного продукта
(макулатуры для выработки бумаги, металлолома для выработки стали);
• использованию отходов для получения какой-либо товарной продукции
(сжигание для получения энергии, компостирование для получения
удобрений);
• использованию отходов для получения насыпных территорий, дамб, дорог и
т. п.
Большая номенклатура отходов, образующихся на предприятиях
различных отраслей экономики, затрудняет их классификацию, учёт, сбор и
переработку. Вследствие многих причин в настоящее время и у нас в стране, и
за рубежом отсутствует общепринятая научная классификация твёрдых отходов
промышленности, охватывающая все их многообразие.
Различные подходы к классификации отходов базируются на
следующих классификационных признаках: место образования отходов
(отрасль промышленности); стадия производственного цикла; вид отхода;
степень ущерба окружающей среде и здоровью человека; направление
использования; эффективность использования; величина запаса и объёмы
образования; степень изученности и разработанности технологий утилизации.
Прежде всего различают отходы производства и потребления.
Отходы производства – это остатки сырья, материалов
полуфабрикатов, образующихся в процессе производства продукции, которые
частично или полностью утратили свои качества и не соответствуют
стандартам. Эти остатки после предварительной обработки, а иногда и без неё,
могут быть использованы в сфере производства или потребления, в частности
для производства побочных продуктов.
Побочные продукты образуются наряду с основными продуктами
производства, но не являются целью производственного процесса. Они в
большинстве случаев бывают товарными, на них имеются ГОСТы, ТУ, их
производство планируется предприятием.
Производственные отходы являются следствием несовершенства
технологических
процессов,
неудовлетворительно
организованного
производства, а также несовершенного экономического механизма. К ним
относят: отходы, образующиеся при механической и физико-химической
переработке сырья и материалов; отходы, образующиеся при добыче и
116
обогащении полезных ископаемых; вещества, улавливаемые при очистке
отходящих технологических газов и сточных вод.
Отходы потребления – различные бывшие в употреблении изделия и
вещества, восстановление которых экономически нецелесообразно. Например,
изношенные или морально устаревшие машины, изделия производственного
назначения (отходы производственного потребления), а также пришедшие в
негодность или устаревшие изделия домашнего обихода и личного потребления
(отходы бытового потребления).
По физическому состоянию отходы делятся на твёрдые, жидкие и
газообразные. По источнику возникновения отходы подразделяются на
бытовые, промышленные и сельскохозяйственные. По составу можно разделить
отходы органические и неорганические. Особую группу составляют
энергетические отходы: тепло, шум, радиация, электромагнитное,
ультрафиолетовое излучение и т.п.
Все промышленные отходы можно разделить на два вида: нетоксичные
и токсичные. В своей основной массе твёрдые отходы нетоксичны. Примерами
токсичных отходов могут служить шламы гальванических цехов и травильных
ванн.
Отходы можно также классифицировать на металлические и
неметаллические, а также комбинированные. Неметаллические отходы
подразделяются на химически инертные (отвалы породы, зола и т. д.) и
химически активные (резина, пластмассы и т. д.) К числу комбинированных
отходов относится всевозможный промышленный и строительный мусор.
Еще отходы можно разбить на две группы – основные и побочные.
Основными являются отходы материалов, использованных непосредственно
для изготовления товарной продукции. Это металлические, металлсодержащие
(окалина, шламы, шлаки и пр.) и неметаллические (древесина, пластмассы,
резина, клеи, текстиль, стекло и др.) отходы. К побочным относятся отходы
технологических материалов и веществ, использованных или образующихся
при проведении технологических процессов. Побочные отходы могут быть
твёрдыми (зола, абразивы, огнеупоры), жидкими (смазочно-охлаждающие
жидкости, минеральные масла и другие нефтепродукты, отходы
гальванопроизводства) и газообразными (отходящие газы).
Широко используется классификация отходов по степени их опасного
воздействия на человека и окружающую среду. Так, в странах ЕЭС установлено
14 категорий опасности отходов для здоровья человека и риска для
окружающей среды: – взрывоопасные; оксиданты; отходы с высокой степенью
117
воспламеняемости; воспламеняемые; раздражающие; вредные; токсичные;
канцерогенные;
коррозионно-активные;
инфекционные;
тератогенные
(повреждающие зародыши – эмбрионотоксичные); мутагенные (вызывающие
наследственные изменения); выделяющие при контакте с водой токсичные
газы; выделяющие опасные вещества; экотоксичные.
Согласно отечественному стандарту ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные
вещества. Классификация и общие требования безопасности» все
промышленные отходы делятся на четыре класса опасности: первый –
чрезвычайно опасные, второй – высокоопасные, третий – умеренно опасные,
четвёртый – малоопасные. Наличие в отходах ртути, хромового калия,
трёххлористой сурьмы (VI), оксида мышьяка и других высокотоксичных
веществ требует отнесения их к первому классу опасности. Наличие в отходах
хлористой меди, хлористого никеля, оксида сурьмы, азотнокислого свинца и др.
относит их ко второму классу опасности. Наличие в отходах сернокислой меди,
оксида свинца, щавелевой кислоты, четырёххлористого углерода требует
отнесения их к третьему классу опасности. Принадлежность к тому или иному
классу опасности определяется расчётным путём по методике, утверждённой
Минздравом СССР.
В соответствии с Временным классификатором токсичных
промышленных отходов и методическими рекомендациями по определению
токсичности промышленных отходов (1987 г.) отходы также делятся на четыре
класса опасности:
1. к отходам 1-го класса опасности относятся цианиды, ртуть, оксиды меди,
хрома, кадмия, никеля, других тяжёлых металлов, пятисернистый фосфор,
хлорорганические соединения, бенз(а)пирен, инсектициды, а также отходы,
содержащие эти компоненты в значительных концентрациях;
2. ко 2-му классу опасности относятся мышьяк, нефтепродукты, спирты,
смолы, серная кислота, фенол, толуол и отходы, содержащие эти
компоненты в значительных концентрациях;
3. к 3-му и 4-му классам опасности относятся отходы, содержащие те же
опасные вещества 1-го и 2-го классов опасности в небольших
концентрациях, а также шлаки и другие отходы.
Экспериментальная оценка степени опасности отхода базируется на
положениях методологии гигиенического нормирования химических
загрязнений среды обитания. Она включает постановку длительных модельных
опытов:
• по оценке миграции отхода по профилю почвы;
118
по оценке воздушно-миграционной опасности;
по оценке влияния отхода на почвенный микробиоценоз;
по оценке транслокации отхода в сельскохозяйственные растения;
по оценке влияния отхода на теплокровный организм в хроническом
санитарно-токсикологическом эксперименте.
Водно-миграционный
показатель
характеризует
возможное
отрицательное влияние отхода на условия жизни и здоровье человека в
результате миграции его компонентов в грунтовые и поверхностные воды.
Показателем водно-миграционной опасности является глубина миграции
компонентов отхода по профилю почвы и уровень содержания их в фильтрате.
Изучение воздушно-миграционного показателя проводится в
стационарных условиях в микроклиматических камерах.
Влияние отхода на почвенный микробиоценоз оценивается по
изменению численности сапрофитных бактерий, почвенных грибов,
актиномицетов и т.д.
Об эффекте транслокации судят по накоплению компонентов отхода в
растениях, выращенных на почве, содержащей исследуемые отходы.
Критерием опасности по данному показателю являются ПДК компонентов
отхода для пищевых продуктов растительного происхождения.
Острый и подострый токсикологические эксперименты проводятся с
экстрактом отхода при пероральном введении в организм животных. Задача
острого опыта – установление величины LD 50 . Задачей подострого
эксперимента является изучение характера и степени воздействия экстракта
отхода при повторном поступлении в организм животных. Исследуется
характер токсикодинамических и кумулятивных свойств отхода. Хронический
эксперимент проводится с целью установления степени проявления
возможного токсического действия отхода при длительной интоксикации
организма его экстрактом. Критерии оценки – изменения показателей
состояния организма (гематологических, биохимических, иммунологических и
т.д.). Конечная цель хронического опыта – установление порогового разведения
экстракта, а также разведения, обеспечивающего безопасность отхода в
токсикологическом отношении.
Учитывая вероятность проявления отдаленных последствий влияния
отхода на теплокровный организм, рекомендуется проведение специальных
исследований по изучению тератогенного, эмбриотоксического, мутагенного,
канцерогенного и аллергенного эффектов.
•
•
•
•
119
Класс опасности отхода устанавливается по результатам комплекса
проведенных исследований с учетом лимитирующего показателя вредности
(показатель, выявивший наибольшую степень опасности отхода). Приоритет
отдается токсикологическим показателям.
5.3.2. Нормативные документы по отходам.
Важным нормативно-правовым документом, регламентирующим
сложившиеся в России общие требования при обращении с отходами, являются
«Временные правила охраны окружающей среды от отходов производства и
потребления в Российской Федерации». Этот документ имеет определяющее
значение для нормативно-правового и методического обеспечения
установления лимитов размещения отходов.
Закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»
регламентирует общие санитарные требования к захоронению, переработке,
обезвреживанию и утилизации производственных и бытовых отходов.
Закон «Об охране атмосферного воздуха» регламентирует общие
требования по охране атмосферного воздуха от воздействия
мест
складирования отходов.
Закон «О недрах» регламентирует общие требования к обращению с
отходами добычи и обогащения полезных ископаемых, а также к
использованию недр в целях захоронения отходов.
Кодекс РСФСР об административных правонарушениях устанавливает
виды правонарушений при обращении с отходами, в том числе устанавливает
ответственность за порчу отходами сельскохозяйственных и других земель,
лесов, вод.
Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы 2.1.7. «Почва,
очистка населённых мест, отходы производства и потребления, санитарная
охрана почвы»:
• «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов
производства и потребления». Сан.ПиН 2.1.7.1322–03;
• «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» Сан.ПиН
2.1.7. 1287–03.
• «Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов
производства и потребления» СП 2.1.7.1386–03.
Гигиеническое нормирование зкзогенных химических веществ в
почве – это многостадийное, разноплановое экспериментальное исследование с
использованием широкого круга физических, физико-химических, химикоаналитических и агрономических методов. Эксперименты осуществляются на
120
оригинальных лабораторных установках, позволяющих моделировать процессы
межсредового перехода исследуемого вещества. Длительность исследования
даже при его рациональной организации занимает 1–2 года.
На первом этапе изучают физико-химические свойства вещества и его
стабильность в почве, главными характеристиками которой являются время
разрушения 50% вещества (Т 50 ) или практически всего вещества (Т 99 ).
Вторым этапом является обоснование объёма экспериментальных
исследований и ориентировочных пороговых концентраций по каждому
показателю вредности при помощи математических моделей процессов
миграции в водные объекты и атмосферный воздух, фитоаккумуляции
(транслокации в растения) и деструкции исследуемого вещества в почве.
На третьем этапе
исследований осуществляют лабораторные
эксперименты по обоснованию подпороговых (недействующих) концентраций
по 4 показателям вредности (фитоаккумуляционный или транслокационный,
миграционный водный, миграционный воздушный, общесанитарный) с целью
установления лимитирующего показателя вредности и ПДК вещества в
почве.
ПДК химического вещества в почве – максимальная концентрация (в
мг на 1 кг абсолютно сухой почвы), при которой опосредованно при любых
путях его миграции по экологическим цепочкам гарантируется отсутствие
прямого или косвенного отрицательного воздействия на здоровье человека, его
потомство и санитарные условия жизни населения.
В соответствии с федеральным законом «Об отходах производства и
потребления» под лимитом на размещение отходов понимается предельно
допустимое количество отходов конкретного вида, которые разрешается
размещать определённым способом на установленный срок на объектах
размещения отходов с учётом экологической обстановки на данной территории.
Из этого следует, что лимиты в каждом конкретном случае зависят от весьма
значительного количества факторов, в частности от вида отходов,
характеристики мест размещения отходов, способов их размещения,
экологической ситуации в регионе и других факторов. Определяющим
критерием при этом следует считать обеспечение экологической безопасности.
Возможны два принципиально различных способа размещения отходов:
в герметичной таре и на специально оборудованном объекте, когда практически
полностью исключается воздействие на окружающую среду, или на открытом
рельефе местности, когда отходы могут непосредственно воздействовать на
атмосферу, почву, грунтовые и поверхностные воды.
121
В первом случае предельно допустимое количество размещения
отходов (ПДКРО) будет регламентироваться ёмкостью (или площадью,
мощностью) объекта размещения отходов. Во втором – ПДКРО должно
определяться, исходя из действующих ПДК содержания вредных веществ в
воздухе, почве и воде, а также исходя из других требований, предъявляемых к
местам размещения отходов с целью обеспечения противопожарной и
экологической безопасности, предотвращения возникновения чрезвычайных
ситуаций. Все остальные возможные способы размещения отходов занимают
среди них промежуточное положение.
Основным нормативным документом, регламентирующим порядок
установления лимитов размещения отходов, является «Порядок разработки и
утверждения нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в
окружающую природную среду, лимитов использования природных ресурсов,
размещения отходов», утверждённый постановлением Правительства
Российской Федерации от 03.08.92 № 545. В соответствии с этим документом
лимиты размещения отходов устанавливают место их размещения, предельные
размеры выделяемой площади (объёмов для складирования), способы и условия
хранения отходов и другие показатели, связанные с предотвращением или
ограничением отрицательного влияния на состояние окружающей среды и
условия жизни населения. Лимиты устанавливаются конкретным предприятием
– Госкомэкологией России – и другими специально уполномоченными
органами в области
охраны окружающей среды в соответствии с их
компетенцией.
При установлении лимитов должны учитываться передовые достижения
науки и техники в области рационального и комплексного использования сырья
и охраны окружающей природной среды, технико-экономические возможности
предприятий,
учреждений
и
организаций,
природно-климатические
особенности территорий. Проекты лимитов и экологических нормативов по
выбросам и сбросам загрязняющих веществ в окружающую природную среду
разрабатываются предприятиями с учётом предложений органов местного
самоуправления и научных организаций.
Сроки, на которые устанавливаются лимиты, варьируются на практике в
пределах 1–3 лет. Однако в случаях установления лимитов на срок более
одного года требуется ежегодное их подтверждение с предоставлением
соответствующих материалов, а также отчётов о выполнении планов
мероприятий по снижению уровня образования отходов и их воздействия на
окружающую природную среду.
122
Объектами лимитирования являются объёмы неиспользуемых и
неуничтожаемых отходов, подлежащих размещению в окружающей природной
среде путём захоронения или складирования для хранения в расчёте на
определённое (временное хранилище) или неопределённое время в
разрешённых органами охраны окружающей природной среды местах. При
этом под неиспользуемыми отходами понимаются твёрдые, пастообразные и
жидкие отходы производства и потребления (за исключением радиоактивных
отходов, отходов драгоценных металлов и других отходов, обращение с
которыми регламентируется специальными нормативными документами),
образующиеся в процессе хозяйственной и бытовой деятельности и не
находящие применения в качестве вторичного сырья.
Установление лимитов не исключает возможности согласованного с
органами охраны природы сверхлимитного размещения отходов, однако, на
условиях
более
высоких
нормативов
платы,
устанавливаемых
соответствующими нормативными документами с помощью повышающих
коэффициентов.
Таким образом, сложившаяся к настоящему времени система
установления
лимитов
является
неотъемлемой
составной
частью
разрешительной системы на размещение отходов в окружающей природной
среде. Её цель – осуществление учёта и экологического контроля, наложения
ограничений на размещение отходов и нормативное обеспечение расчёта
платежей в экологические фонды за такое размещение.
5.3.3. Требования к процессам обращения с отходами.
Процессы обращения с отходами (жизненный цикл отходов) включает
в себя следующие этапы: образование, накопление и временное хранение,
первичная обработка (сортировка, дегидрация, нейтрализация, прессование,
тарирование и др.), транспортировка, вторичная переработка (обезвреживание,
модификация, утилизация, использование в качестве вторичного сырья),
складирование, захоронение и сжигание.
Обращение с каждым видом отходов производства и потребления
зависит от их происхождения, агрегатного состояния, физико-химических
свойств субстрата, количественного соотношения компонентов степени
опасности для здоровья населения и среды обитания человека. Степень (класс)
опасности отходов определяется в соответствии с действующим нормативным
документом расчётным и экспериментальным путём.
К специально оборудованным местам и объектам размещения отходов
относятся:
123
• места предварительного сбора отходов производства (внутрицеховые,
внутрипроизводственные), представляющие собой площадки, оснащённые
контейнерами, ящиками, бочками, мешками и
другими небольшими
ёмкостями для предварительного сбора и производственного мусора;
• специально оборудованные объёкты накопления и временного хранения
отходов, предназначенные для накопления и содержания отходов в течение
определённого времени с целью последующего их вывоза и переработки,
сбыта в качестве вторичного сырья, захоронения (специально
оборудованные открытые и оснащённые навесами площадки, склады и
ангары, накопители жидких отходов котлованного вида типа
шламохранилищ, прудов-отстойников, прудов-испарителей, наземные
резервуары и ёмкости, участки открытого рельева местности, обустроенные
для обеспечения соблюдения экологических требований обваловками,
дренажными канавками, ограждениями и другими элементарными
средствами защиты окружающей природной среды от воздействия отходов);
• специально обустроенные места для складирования на неопределённый срок
твёрдых крупномасштабных отходов добычи и физико-химической
переработки сырья (отходов добычи и обогащения полезных ископаемых,
металлургического производства, производства минеральных удобрений,
зол, шлаков ТЭС);
• полигоны и свалки токсичных промышленных отходов;
• полигоны и свалки ТБО.
Допускается временное складирование отходов производства и
потребления, которые на современном уровне развития научно-технического
прогресса не могут быть утилизированы на предприятиях. Различают
следующие основные способы складирования:
• временное хранение на производственных территориях на открытых
площадках или в специальных помещениях (в цехах, складах, на открытых
площадках, в резервуарах и др.);
• временное складирование на производственных территориях основных и
вспомогательных
(дочерних)
предприятий
по
переработке
и
обезвреживанию отходов (в амбарах, хранилищах, накопителях); а также на
промежуточных (приёмных) пунктах сбора и накопления, в том числе на
терминалах, железнодорожных сортировочных станциях, в речных и
морских портах;
• складирование вне производственной территории – на усовершенствованных полигонах промышленных отходов, шламохранилищах, в отвалах
124
пустой породы, террикониках, золошлакоотвалах, а также в специально
оборудованных комплексах по их переработке и захоронению;
• складирование на площадках для обезвоживания илового осадка от
очистных сооружений.
Временное складирование и транспортировка отходов производства и
потребления определяются проектом развития промышленного предприятия
или самостоятельным проектом обращения с отходами.
Временное складирование отходов производства и потребления
допускается:
1. на производственной территории основных производителей (изготовителей)
отходов;
2. на приёмных пунктах сбора вторичного сырья;
3. на территории и в помещениях специализированных предприятий по
переработке и обезвреживанию токсичных отходов;
4. на открытых, специально оборудованных для этого площадках.
Хранение сыпучих и летучих отходов в помещениях в открытом виде не
допускается. В закрытых складах, используемых для временного хранения
отходов I – II классов опасности, должна быть предусмотрена пространственная
изоляция и раздельное хранение веществ в отдельных отсеках (ларях) на
поддонах.
Накопление и временное хранение отходов на производственной
территории осуществляется по цеховому принципу или централизовано.
Условия сбора и накопления определяются классом опасности отходов,
способом упаковки и отражаются в Техническом регламенте (проекте, паспорте
предприятия, ТУ, инструкции) с учётом агрегатного состояния и надёжности
тары.
При этом хранение твёрдых промышленных отходов I класса
разрешается исключительно в герметичных оборотных (сменных) ёмкостях
(контейнеры, бочки, цистерны), II – в надёжно закрытой таре (полиэтиленовых
мешках, пластиковых пакетах); III – в бумажных мешках и ларях,
хлопчатобумажных мешках, текстильных мешках; IV – навалом, насыпью, в
виде гряд.
При временном хранении отходов в нестационарных складах, на
открытых площадках без тары (навалом, насыпью) или в негерметичной таре
должны соблюдаться следующие условия:
• временные склады и открытые площадки должны располагаться с
подветренной стороны по отношению к жилой застройке;
125
• поверхность хранящихся насыпью отходов или открытых приёмниковнакопителей должна быть защищена от воздействия атмосферных осадков и
ветров (укрытие брезентом, оборудование навесом и т.д.);
• поверхность площадки должна иметь искусственное водонепроницаемое и
химически стойкое покрытие (асфальт, керамзитобетон, полимербетон,
керамическая плитка и др.);
• по периметру площадки должна быть предусмотрена обваловка и
обособленная сеть ливнестоков с автономными очистными сооружениями;
допускается её приспособление к локальным очистным сооружениям в
соответствии с техническими условиями;
• поступление загрязнённого ливнестока с этой площадки в общегородскую
систему дождевой канализации или сброс в ближайшие водоёмы без
очистки не допускается.
Хранение мелкодисперсных отходов в открытом виде (навалом) на
промплощадках без применения средств пылеподавления не допускается.
Размещение отходов в природных или искусственных понижениях
рельефа (выемки, котлованы, карьеры и др.) допускается только после
проведения специальной подготовки ложа на основании предпроектных
проработок.
Малоопасные (IV класса) отходы могут складироваться как на
территории основного предприятия, так и за его пределами в виде специально
спланированных отвалов и хранилищ.
При наличии в составе отходов разного класса опасности расчёт
предельного их количества для единовременного хранения должен
определяться наличием и удельным содержанием наиболее опасных веществ
(1–2 класса). Предельное накопление количества отходов на территории
предприятия, которое единовременно допускается размещать на его
территории, определяется предприятием в каждом конкретном случае на основе
баланса материалов, результатов инвентаризации отходов с учётом их макро- и
микросостава, физико-химических свойств, в том числе агрегатного состояния,
токсичности и уровней миграции компонентов отходов в атмосферный воздух.
Критерием предельного накопления промышленных отходов на
территории промышленной организации служит содержание специфических
для данного отхода вредных веществ в воздухе на уровне до 2 м, которое не
должно быть выше 30 % от ПДК в воздухе рабочей зоны.
Предельное количество отходов при открытом хранении определяется
по мере накопления массы отходов в установленном порядке.
126
накопления
Предельное количество
отходов на промышленных
территориях не нормируется:
• для твёрдых отходов, концентрированных жидкостей и пастообразных
жидких и пастообразных отходов I класса опасности, упакованных в
полностью герметичную тару в закрытом помещении, исключающем доступ
посторонних лиц;
• для твёрдых сыпучих и комковатых отходов II и III класса, хранящихся в
соответствующей надёжной металлической, пластиковой, деревянной и
бумажной таре.
В указанных случаях предельное временное количество отходов на
территории устанавливается с учётом общих требований к безопасности
химических веществ: пожаро- и взрывоопасности, образования в условиях
открытого или полуоткрытого хранения более опасных вторичных соединений.
Периодичность вывоза накопленных отходов с территории
предприятия регламентируется установленными лимитами накопления
промышленных отходов, которые определены в составе проекта развития
промышленного предприятия или в самостоятельном проекте обращения с
отходами.
Немедленному вывозу с территории подлежат отходы при нарушении
единовременных лимитов накопления или при превышении гигиенических
нормативов качества среды обитания человека (атмосферный воздух, почва,
грунтовые воды).
Перемещение отходов на территории промышленного предприятия
должно
соответствовать
санитарно-эпидемиологическим
требованиям,
предъявляемым к территориям и помещениям промышленных предприятий.
При перемещении отходов в закрытых помещениях следует использовать
гидро- и пневмосистемы, автокары.
Для сыпучих отходов предпочтительно использование всех видов
трубопроводного транспорта, в первую очередь пневмовакуумного. Для
остальных видов отходов могут быть использованы ленточные транспортёры,
другие горизонтальные и наклонно-передаточные механизмы, а также
внутризаводской автомобильный, узкоколейный и обычный железнодорожный
транспорт.
Транспортировка промышленных отходов вне предприятия
осуществляется всеми видами транспорта – трубопроводным, канатным,
автомобильным, железнодорожным, водным и воздушным.
127
Перевозки отходов от основного предприятия к вспомогательным
производствам и на полигоны складирования осуществляется специально
оборудованным
транспортом
основного
производителя
или
специализированных транспортных фирм.
Захоронение
отходов должно
происходить
на специально
организованных полигонах. Полигоны для захоронения отходов являются
природоохранными сооружениями, предназначенными для
регулярного
централизованного сбора, удаления, обезвреживания и хранения не
утилизируемых отходов. Количество и мощность полигонов для каждого
региона обосновываются технико-экономическими расчётами.
При проектировании полигонов необходимо руководствоваться СниП
2.01.28. – 85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных
отходов. Общие положения по проектированию», согласно которым
захоронению на полигонах подлежат не утилизируемые токсичные отходы I, II
и III классов, т.е. чрезвычайно опасные, высокоопасные и умеренно опасные.
В соответствии с действующими строительными нормами в составе
полигонов должно быть три объекта, которые могут находиться на разных
площадках:
1. цех для обеззараживания и первоначальной обработки отходов с целью их
полного обезвреживания или снижения класса опасности, а также
сокращения объёмов отходов, подлежащих захоронению;
2. участок захоронения отходов;
3. гараж специализированной автотехники, предназначенной для перевозки и
захоронения отходов.
При организации полигонов для захоронения отходов важное значение
имеют:
• правильный выбор площадки;
• создание необходимых инженерных сооружений;
• порядок заполнения полигона отходами;
• глубина предварительной обработки отходов;
• проведение мониторинга окружающей среды;
• контроль за образованием, сбором и транспортировкой биогаза;
• контроль за образованием, сбором и удалением фильтрата.
В соответствии с современными требованиями захоронение отходов
должно быть оборудовано следующими отдельными инженерными
сооружениями:
128
• уплотнённым основанием из минеральных слоёв в комбинации с
искусственными материалами;
• проездами;
• сооружениями по сбору просачивающейся воды и её очистке;
• сооружениями по сбору и утилизации выделяющегося газа;
• сооружениями по защите ландшафта с помощью рекультивации земель.
Полигоны размещают в свободных от застройки, открытых, хорошо
проветриваемых незатопляемых местах, на которых возможно выполнение
необходимых инженерных работ. Вокруг полигона на расстоянии не менее
3000 м должна быть создана санитарно-защитная зона. Полигон может
располагаться на расстоянии не менее 200 м от сельскохозяйственных угодий и
транзитных магистральных дорог и не менее 50 м от лесных массивов. Место
захоронения должно располагаться на незначительном удалении от главных
транспортных магистралей и быть связано с ними дорогой хорошего качества.
Поскольку при захоронении отходов на неорганизованных свалках не
выполняются современные требования по гидроизоляции, то эти свалки
являются источником загрязнения грунтовых вод и почвы. Для гидроизоляции
существующих свалок разработана технология создания боковых и
горизонтальных барьеров вокруг старой свалки. Боковая изоляция создаётся
путём бурения вертикальных скважин, в которые нагнетаются специальные
материалы, блокирующие боковую миграцию вредных веществ из тела
хранилища отходов.
Основное условие приёма промышленных отходов на эти полигоны –
соблюдение санитарно-гигиенических требований по охране атмосферного
воздуха, почвы, грунтовых и поверхностных вод.
Главным критерием приёма промышленных отходов являются состав
фильтра при pH=5–10 и температуре 10–400С, неспособность отходов к взрыву,
самовозгоранию, выделению ядовитых газов, интенсивному пылению. Их
влажность должна быть не более 85 %. Предельные количества промышленных
отходов, которые можно складировать на полигонах ТБО, зависят от их класса
опасности. Так, отходы, относящиеся к IV классу опасности, принимаются без
ограничений и могут использоваться как изолирующие материалы. Водная
вытяжка токсичных веществ из этих отходов соответствует фильтрату ТБО, а
биологическая и химическая потребность в кислороде не превышает 300 мг/л.
Промышленные отходы III и IV классов опасности, водная вытяжка
которых по содержанию токсичных веществ также соответствует ТБО, но
имеет значения биохимической и химической потребности в кислороде 3400 –
129
5000 мг/л, принимаются к совместному с ТБО захоронению с ограничением. Их
масса не должна превышать 30 % от массы ТБО. Некоторые виды
промышленных отходов, относящиеся к III – IV классам опасности, также
ограниченно принимаемые к захоронению на полигонах ТБО, требуют
специальных условий захоронения или предварительной подготовки в месте
образования.
При этом суммарное количество всех промышленных отходов IV и III
классов опасности, принимаемых к захоронению на полигоне ТБО, не должно
превышать 100 т на 1000 м3 ТБО. Не допускаются к захоронению на полигонах
бытовых отходов такие промышленные отходы, которые
способны к
самовозгоранию за счёт химических реакций в толще складируемой массы или
выделяют пары и газы, образующие с воздухом или газами полигона
взрывоопасные или ядовитые смеси.
Виды
токсичных
промышленных
отходов
в
медицинской
промышленности, размещение которых на полигонах ТБО недопустимо:
отходы производства синтомицина (бром, дихлорэтан, метанол); отходы
обогащения и шламы (соли тяжелых металлов).
5.3.4. Плата за размещение отходов.
Основной мерой экологического регулирования в области обращения с
отходами в России являются платежи за размещение неиспользуемых отходов.
Размеры платежей определяются классом опасности отходов, экологической
ситуацией в каждом регионе, расположением мест размещения отходов внутри
трёхкилометровой зоны от границ населённых пунктов или за её пределами,
степенью принятых природоохранных мер в части предотвращения или
снижения воздействия отходов на
окружающую среду, расположением
объектов размещения отходов на территории предприятия или вне его (при
размещении отходов на собственной территории предприятий платежи
устанавливаются в размере 30 % от базовых).
Базовые нормативы платы за размещение отходов в зависимости от
классов опасности установлены в 1992 г. в следующих размерах, руб/т:
• 1 класс – 14000;
• 2 класс – 6000;
• 3 класс – 4000;
• 4 класс – 2000.
Для нетоксичных отходов добывающей промышленности плата
составляет 2,5 руб/т; для нетоксичных отходов перерабатывающей
промышленности 115 руб/м3.
130
Индексация базовых нормативов платежей за размещение отходов в
результате
инфляции
осуществляется
ежегодно
специальными
постановлениями Правительства Российской Федерации в виде установления
предельных повышающих коэффициентов. В 1999 г. такой коэффициент
составлял, в частности, 62. Органы административного управления субъектов
Российской Федерации на основании постановлений устанавливают свои
повышающие коэффициенты. Однако они не должны быть больше, чем
установлено Правительством Российской Федерации.
При сверхлимитном размещении отходов размеры платежей
увеличивается в пять раз. При несанкционированном размещении все отходы
классифицируются как сверхлимитные и, кроме того, к ним дополнительно
применяется повышающий пятикратный коэффициент.
Платежи за размещение отходов в пределах установленных лимитов
засчитываются в себестоимость продукции; платежи за сверхлимитное и
несанкционированное размещение отходов должны выплачиваться за счёт
прибыли.
Для предприятий, осуществляющих природоохранные мероприятия,
размеры платежей могут быть снижены в пределах понесённых ими затрат на
эти цели.
Принципиальное значение имеет то обстоятельство, что эффективность
платежей за размещение отходов в качестве меры экономического
регулирования заметно снизилась в последние годы, что обусловлено
отставанием темпов индексации размеров платежей в сравнении с темпами
инфляции. В расчёте на 1999 г. такое отставание было шестикратным.
Ещё одна мера экономического регулирования обращения с отходами
действует в Российской Федерации в форме освобождения от налога земель
полигонов для захоронения не утилизируемых промышленных отходов,
полигонов бытовых отходов и мусороперерабатывающих предприятий.
Действует также система предъявления исков о возмещении ущерба от
воздействия отходов на окружающую среду, а также наложение штрафов за
нарушение экологических норм в области обращения с отходами.
Среди других мер экономического регулирования применяются ссуды и
льготные кредиты за счёт средств федерального и других экологических
фондов, однако их масштабы пока незначительны.
131
5.4. Оценка состояния почвы населённых мест.
Оценка состояния почвы включает анализ следующих показателей:
1. санитарно-физических (механический состав, общая и гигроскопическая
влажность, коэффициент фильтрации);
2. санитарно-химических (природный микро- и макроэлементный состав
почвы, наличие пестицидов, ингредиентов атмосферных выбросов и др.);
3. физико-химических (pH, емкость поглощения, сумма поглощённых
оснований и др.);
4. санитарно-бактериологических (микробное число, коли-титр, патогенные
бактерии и вирусы);
5. санитарно-гельминтологических;
6. санитарно-энтомологических;
7. радиометрических.
При решении конкретной задачи по оценке почвы населённых мест
следует обращать внимание на данные санитарного обследования территории,
санитарно-техническое состояние объектов, влияющих на состояние участка и
характер его использования; санитарно-эпидемиологическую обстановку. Это
поможет сделать вывод о возможных источниках загрязнения почвы, путях
миграции загрязнений и местах их локализации, дать качественную
характеристику изучаемого земельного участка и заключение об ожидаемой
степени загрязнения.
Количественная оценка степени загрязнения даётся на основании
результатов лабораторного анализа почвы. Все исследования по оценке
качества почвы должны проводиться в лабораториях, аккредитованных в
установленном порядке. Определение содержания химических загрязняющих
веществ в почвах проводится методами, метрологически аттестованными,
включенными в государственный реестр методик.
Основные химические показатели оценки санитарного состояния почв
промышленной зоны следующие: азот аммонийный и нитратный, хлориды, рН,
пестициды, тяжелые металлы, нефть и нефтепродукты, фенолы летучие,
сернистые соединения, детергенты, канцерогенные вещества, мышьяк,
полихлорированные бифенилы, цианиды.
Стандартный перечень химических показателей включает:
• тяжелые металлы (свинец, кадмий, цинк, медь, никель, мышьяк, ртуть);
• 3,4-бенз(а)пирен и нефтепродукты;
• рН;
• суммарный показатель загрязнения.
132
Кроме того, учитываются наличие соответствующих заболеваний
населения, животных и растений; степень токсичности вредного вещества,
обнаруженного в почве; миграция вещества в грунтовые воды, воздух,
растения, мясо и молоко животных; способность вещества к накоплению в
почве и контактирующих средах; общая санитарная оценка почвы.
Оценка почвы по содержанию пестицидов и токсических химических
веществ производится на основании сопоставления фактических результатов
исследований с установленными для этих веществ ПДК. В тех случаях, когда
таких нормативов нет, необходимо принимать во внимание следующие
обстоятельства. Если концентрация химического вещества в изучаемом образце
почвы соответствует таковой контрольного образца, то такую почву оценивают
как «чистую»; если в исследуемом образце почвы концентрация вредного
вещества превышает контрольные цифры не более чем в 10 раз, то почва
считается слабо загрязнённой. При превышении концентрации вредного
вещества в изучаемом образце почвы в 10–100 раз по сравнению с контролем
почва является загрязнённой. Сильно загрязнённой считается почва, если
концентрация химического вещества в изучаемом образце более чем в 100 раз
превышает её в контрольном образце почвы.
На основании данных санитарного обследования и лабораторного
анализа почвы, руководствуясь показателями санитарного состояния почвы, а в
отдельных случаях на основании сопоставления показателей контрольного
(«чистого») участка с изучаемым (загрязнённым), даётся оценка степени
загрязнения почвы, давности загрязнения, намечаются мероприятия по
предотвращению её дальнейшего загрязнения и пути её «оздоровления».
5.5. Ситуационная задача.
5.5.1. Условие задачи.
Главному государственному
cанитарному врачу
Себежского района
Институт «Сельхозпроект» просит дать заключение о санитарноэпидемиологической безопасности почвы участка, отведённого под
строительство школы-интерната. Участок имеет площадь 3 га, представляет
собой
территорию
со
спокойным
рельефом,
является
частью
сельскохозяйственных угодий одного из колхозов.
133
В центре этого участка методом «конверта» отобраны пробы почвы. В
каждой точке «конверта» отбирали 0,2 кг почвы с глубины 0–20 см. Перед
исследованием пробы почвы были усреднены. В качестве контрольного был
выбран участок на территории лесопосадки, примыкающей с одной стороны к
намеченной под строительство площадке. Пробы почвы на нём отбирали по той
же методике, что и на исследуемом участке.
Показатели почвы
Участок
контрольный
опытный
Посторонние примеси,%
5
3
Частицы песчаные более 0,01 мм, %
70
80
Азот аммонийный, мг/100 г
3,4
3,8
Органический углерод,%
0,3
0,4
нитриты, мг/100 г
0,2
0,3
нитраты, мг/100 г
1,2
1,8
хлориды, мг/100 г
38,4
40,7
санитарное число
0,98
1,0
Механический состав:
Химический состав:
Показатели санитарно-эпидемической безопасности почвы:
микробное число
3×105
2,6×105
коли-титр, г
1,0
1,0
титр анаэробов, г
0,1
0,1
число яиц гельминтов
не обнаружены
не обнаружены
число личинок и куколок мух на 25 м2
не обнаружены
не обнаружены
Результаты обследования участка, отводимого под застройку, позволяют
сделать вывод, что на нём и вблизи него отсутствуют источники
сосредоточенного загрязнения почвы. Почва участка при использовании его
134
ранее для выращивания сельскохозяйственных культур могла загрязниться
органическими и минеральными удобрениями.
Главный инженер
института «Сельхозпроект»
5.5.2. Решение задачи.
Главному инженеру
института «Сельхозпроект»
Санэпидстанция Себежского района направляет заключение о
санитарно-эпидемиологической безопасности почвы.
Данные лабораторного анализа свидетельствуют о том, что почву
опытного участка по механическому составу можно отнести к легкосуглинному
типу. Такие почвы хорошо воздухо- и водопроницаемы.
Сопоставление показателей химического состава почвы опытного и
контрольного участков свидетельствуют о том, что по содержанию азота
аммонийного, органического углерода, нитритов, нитратов и хлоридов они
различаются незначительно. Несколько более высокое содержание нитратов в
почве опытного участка может указывать на полную минерализацию азота
аммонийного, внесённого с органическими и минеральными удобрениями. О
чистоте почвы свидетельствует и такой прямой показатель, как санитарное
число: для почвы контрольного участка оно составило 0,98, а для опытного – 1.
Показатели санитарно-эпидемической безопасности почвы также
подтверждают её чистоту. Различие в количестве микроорганизмов в почвах
контрольного и опытного участков незначительно. Значение коли-титра, титра
анаэробов, отсутствие яиц гельминтов, личинок и куколок мух позволяют
считать почву опытного участка безопасной в эпидемическом отношении.
Таким образом, данные санитарного обследования, а также результаты
механического, химического, бактериологического, гельминтологического и
энтомологического анализов свидетельствуют о том, что почва опытного
участка отвечает гигиеническим и эпидемиологическим требованиям,
предъявляемым к
земельным участкам, отводимым под строительство
спортивных, игровых площадок школ-интернатов.
Главный государственный
санитарный врач
Себежского района
135
5.6. Контрольные вопросы.
1. Назовите виды загрязнения окружающей среды.
2. В чем заключается опасность загрязнения окружающей среды кадмием,
ртутью и свинцом?
3. Каковы негативные последствия загрязнения окружающей среды
пестицидами?
4. Приведите современные классификации пестицидов.
5. Дайте определение «отходам производства и потребления».
6. Укажите различные классификации отходов.
7. Назовите классы токсичности отходов.
8. Какие законы регулируют нормирование химических веществ в почве?
9. Назовите этапы установления ПДК химического вещества в почве.
10.Как определяются лимиты размещения отходов?
11.Какие существуют требования к процессам обращения с отходами?
12.Дайте определение понятию «полигоны».
13.Объясните, как осуществляется расчет платы за размещение отходов.
14.Назовите группы показателей, используемых для оценки санитарного
состояния почвы.
15.Какие химические показатели изучают для оценки состояния почвы?
5.7. Темы рефератов.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Экологические функции почвы.
Источники загрязнения почвы.
Последствия загрязнения окружающей среды металлами.
Механизмы токсического воздействия металлов на организм человека.
Последствия загрязнения окружающей среды пестицидами.
Последствия загрязнения окружающей среды соединениями азота.
Последствия загрязнения окружающей среды радионуклидами.
Перспективные
направления
в
утилизации
и
обезверживании
промышленных отходов.
5.8. Литература.
1. Бобович Б.Б. Переработка промышленных отходов: Учебник для ВУЗов. –
М.: «СП Интермет Инжиниринг», 1999. – 445 с.
2. Бобович Б.Б., Девяткин В.В. Переработка отходов производства и
потребления. – М.: «Интермет Инжиниринг», 2000. – 496 с.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
136
Бретшнайдер Б., Курфюст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнений:
технология и контроль. Пер. с англ. – Л.: Химия, 1989. – 288 с.
«Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов
производства и потребления». Сан.ПиН 2.1.7.1322–03;
Матросов А.С. Управление отходами. – М.: «Гардарики», 1999. – 448 с.
Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов. – М.:
Стройиздат, 1990. – 352 с.
«Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов
производства и потребления» СП 2.1.7.1386–03.
«Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» Сан.ПиН
2.1.7. 1287–03.
Юдакова Л.А. Пестициды в окружающей среде. – Новосибирск, 1989.
137
Тема 6. “Пищевые и биологически активные добавки”. Каменев В.И.
Цель занятия:
1. Ознакомление с понятием «пищевые добавки» и их классификацией,
токсико-гигиенической оценкой и условиями применения при производстве
продуктов питания.
2. Ознакомление с понятием «биологически активные добавки», их пищевой
ценностью и нормированием при организации питания различных групп
населения.
3. Решение ситуационных задач.
Место проведения
питания.
занятия:
учебно-профильная
лаборатория
гигиены
6.1. Пищевые добавки.
6.1.1. Общие сведения о пищевых добавках.
В современной пищевой промышленности находят применение
различные способы улучшения качества пищевых продуктов и
совершенствования
технологического
процесса. Наиболее экономически
выгодным и легко применимым оказалось применение пищевых добавок, в
результате чего пищевые добавки получили широкое распространение в большинстве стран мира. Термин «пищевые добавки» не имеет единого
толкования. В большинстве случаев под пищевыми добавками понимают
группу веществ природного пли искусственного происхождения, используемых
для
усовершенствования
технологии,
получения
продуктов
специализированного назначения, например диетических, сохранения или
придания пищевым продуктам необходимых свойств, повышения стабильности
или улучшения органолептических свойств. К пищевым добавкам, как правило,
не относят соединения, повышающие пищевую ценность пищевых продуктов
(витамины, микроэлементы и др.). Не являются пищевыми добавками и
посторонние загрязняющие вещества (контаминанты), непреднамеренно
попадающие в пищевые продукты из окружающей среды.
В соответствии с действующим в нашей стране санитарным
законодательством под термином «пищевые добавки» понимают природные
или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты
с целью придания им заданных свойств, например органолептических, и не
употребляемые сами по себе в качестве пищевых продуктов или обычных
138
компонентов пищи. Пищевые добавки по технологическим соображениям могут добавляться в пищевой продукт на различных этапах его производства,
хранения либо транспортировки с целью улучшения или облегчения
технологического процесса, увеличения стойкости продукта к различным
видам порчи, сохранения структуры и внешнего вида продукта или
намеренного изменения органолептических свойств. Пищевые добавки могут
оставаться в продуктах полностью или частично в неизменном виде или в виде
веществ, образовавшихся в результате химического взаимодействия добавок с
компонентами пищевых продуктов.
Применение пищевых добавок допустимо лишь в тех случаях, если они,
даже при длительном использовании, не угрожают жизни человека. Здесь
нельзя обойти вниманием такой важный вопрос, как безвредность химических
веществ, под которой следует понимать не только отсутствие каких-либо
токсичных проявлений, но и отсутствие отдаленных последствий:
канцерогенных и коканцерогенных свойств (способность вызывать развитие
злокачественных
опухолей),
а
также
мутагенных,
тератогенных,
гонадотоксических (способность вызывать мутации, уродства) и других
свойств, влияющих на здоровье и воспроизводство потомства.
Понятие безвредности вещества подразумевает и определенный способ
его применения. Решающую роль здесь играет доза, то есть количество
вещества, поступающего в организм в сутки, длительность его потребления,
режим, пути поступления вещества в организм и многие другие факторы.
Как бы ни было, экономически выгодно применение пищевых добавок;
однако лишь после всестороннего изучения всех указанных выше свойств и
установления полной безвредности они могут быть использованы в пищевой
промышленности.
С целью гигиенической регламентации пищевых добавок разработаны
«Санитарные правила по применению пищевых добавок» № 1932-78. Они
устанавливают гигиенические требования по определению безопасности для
человека пищевых добавок и сырья для их производства, а также требования по
соблюдению указанных нормативов при разработке нормативной и
технической документации на них.
6.1.2. Классификация пищевых добавок.
Введение пищевых добавок в пищевые продукты по своему
технологическому предназначению может быть направлено на:
1. улучшение внешнего вида и органолептических свойств пищевого продукта;
2. сохранение качества продукта в процессе его хранения;
139
3. ускорение сроков изготовления пищевых продуктов.
В соответствии с технологическим предназначением пищевые добавки в
свою очередь могут быть сгруппированы следующим образом:
•
•
•
•
А. Пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид и
органолептические свойства продукта, включающие в свою очередь:
улучшители консистенции,
пищевые красители,
ароматизаторы,
вкусовые вещества.
Б. Пищевые добавки, предотвращающие микробную или окислительную
порчу продуктов (консерванты):
• антимикробные средства: химические и биологические,
• антиокислители (антиоксиданты), препятствующие химической порче
продукта (окислению).
В. Пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе
производства пищевых продуктов:
• ускорители технологического процесса,
• фиксаторы миоглобина,
• технологические пищевые добавки, как то: разрыхлители теста,
желеобразователи, пенообразователи, отбеливатели и др.
Г. Улучшители качества пищевых продуктов.
Комиссия по Codex Alimentaris выделяет ряд функциональных классов
пищевых добавок, их дефиниций (определений) и подклассов (технологических
функций), которые приводятся в таблице 9.
Таблица 9.
Функциональные классы, дефиниции и технологические функции
пищевых добавок
Функциональные классы
(для целей маркировки)
Дефиниции
Подклассы (технологические
функции)
Кислоты (Acid)
Повышают кислотность и (или)
придают кислый вкус пище
Кислотообразователи
Регуляторы кислотности
(Acidity regulator)
Изменяют или регулируют
кислотность или щёлочность
пищевого продукта
Кислоты, щёлочи,
основания, буфер,
регуляторы pH
140
Функциональные классы
(для целей маркировки)
Дефиниции
Подклассы (технологические
функции)
Вещества,
препятствующие
слёживанию и
комкованию (Anticaking
agent)
Снижают тенденцию частиц
пищевого продукта прилипать
друг к другу
Добавки, препятствующие
затвердению, уменьшающие
липкость, высушивающие
добавки, присыпки,
разделяющие вещества
Пеногасители
(Antifoaming agent)
Предупреждают или уменьшают
образование пены
Пеногасители
Антиокислители
(Antioxidant)
Защищают от порчи, вызванной
окислением, например,
прогоркание жиров или
изменение цвета
Антиокислители, синергисты
антиокислителей,
комплексообразователи
Наполнители (Bulking
agent)
Вещества, иные, чем вода или воздух, которые увеличивают объём
продукта, не влияя заметно на его
энергетическую ценность
Наполнители
Красители (Colour)
Усиливают или
восстанавливают цвет продукта
Красители
Вещества,
способствующие
сохранению окраски
(Colour retention agent)
Стабилизируют, сохраняют или
восстанавливают окраску
продукта
Фиксаторы окраски,
стабилизаторы окраски
Эмульгаторы (Emulsifier)
Образуют или поддерживают
однородную смесь двух или
более несмешиваемых фаз,
таких, как масло и вода в
пищевых продуктах
Эмульгаторы, мягчители,
рассеивающие добавки,
поверхностно-активные
добавки, смачивающие
вещества
Эмульгирующие соли
(Emulsifying salt)
Взаимодействуют с белками
сыров с целью предупреждения
отделения жира при
изготовлении плавленных сыров
Соли-плавители,
комплексообразователи
Уплотнители
(растительных тканей)
(Firming agent)
Дают или сохраняют ткани фрук- Уплотнители (растительных
тов и овощей плотными и свежитканей)
ми, взаимодействуют с агентами
желатинизации для образования
геля или укрепления геля
Усилители вкуса и запаха
(Flavour enhancer)
Усиливают природный вкус
и/или запах пищевых продуктов
Усилители вкуса, модификаторы вкуса, добавки,
способствующие
развариванию
141
Функциональные классы
(для целей маркировки)
Дефиниции
Подклассы (технологические
функции)
Вещества для обработки
муки (Flour treatment
agent)
Вещества, добавляемые к муке
для улучшения её хлебопекарных качеств или цвета
Отбеливающие добавки,
улучшители теста,
улучшители муки
Пенообразователи
(Foaming agent)
Создают условия для равномерной диффузии газообразной
фазы в жидкие и твёрдые фазы
Взбивающие и аэрирующие
добавки
Желеобразователи
(Gelling agent)
Текстурируют пищу путём
образования геля
Желеобразователи
Глазирователи (Glazing
agent)
Вещества, которые придают
блестящий вид наружной
поверхности или образуют
защитный слой
Плёнкообразователи,
полирующие вещества
Влагоудерживающие
агенты (Humectant)
Предохраняют пищу от
высыхания
Добавки, удерживающие
влагу, смачивающие добавки
Консерванты
(Preservative)
Защищают от порчи, вызванной
микроорганизмами
Противомикробные и противогрибковые добавки,
стерилизующие добавки
Пропелленты (Propellant)
Газ, иной, чем воздух, выталкивающий продукт из контейнера
Пропелленты
Разрыхлители (Raising
agent)
Вещества, которые
освобождают газ и увеличивают
таким образом объём теста
Разрыхлители, вещества,
способствующие жизнедеятельности дрожжей
Стабилизаторы
(Stabilizer)
Позволяют сохранить
однородную смесь двух или
более несмешиваемых веществ в
пищевом продукте
Связующие, уплотнители,
влагоудерживающие
вещества, стабилизаторы
пены
Подсластители
(Sweetener)
Вещества несахарной природы,
которые придают сладкий вкус
пищевым продуктам
Естественные и
искусственные
подсластители
Загустители (Thickener)
Повышают вязкость пищевых
продуктов
Загустители, тестураторы
142
6.1.3. Основные группы пищевых добавок и их токсико-гигиеническая
оценка.
6.1.3.1. Пищевые добавки, обеспечивающие необходимый внешний вид и
органолептические свойства продуктов.
Улучшители консистенции.
При производстве некоторых пищевых продуктов по технологическим
соображениям широко используют вещества – улучшители консистенции,
поддерживающие заданную консистенцию продукта. К этой группе пищевых
добавок могут быть отнесены загустители, желе- и студнеобразователи,
пищевые поверхностно-активные вещества, а также стабилизаторы
физического состояния и разрыхлители. Химическая природа этих веществ
достаточно разнообразна.
Улучшители
консистенции
применяются
преимущественно
в
производстве пищевых продуктов, имеющих неустойчивую консистенцию и
гомогенную структуру. Многие применяемые в качестве эмульгаторов и
стабилизаторов вещества являются пищевыми компонентами или получены из
растений, употребляемых в пищу, в связи с чем они относительно безвредны
для человека. К таким веществам относятся желатин, пектин, агар,
растительные камеди и др. Особое внимание гигиенистов в последние годы в
связи с все более широким применением привлекают модифицированные
крахмалы, свойства которых в результате разнообразных видов воздействия
(физического, химического или биологического) заметно отличаются от
свойств обычного крахмала.
К группе поверхностно-активных веществ (ПАВ) относятся вещества,
которые снижают поверхностное натяжение, что позволяет использовать их для
получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. ПАВ
позволяют регулировать свойства гетерогенных систем, которыми являются
пищевое сырье, полуфабрикаты или готовая пищевая продукция. Обычно в
пищевой промышленности в качестве пищевых ПАВ применяются не
индивидуальные вещества, а многокомпонентные смеси. Большинство
применяемых добавок в экспериментах не проявили токсического действия и в
используемых дозах в составе пищевых продуктов безопасны.
Пищевые красители.
Для подкрашивания пищевых продуктов применяют как натуральные
природные красители, так и синтетические вещества органической или
неорганической природы, многие из которых не безразличны для организма как
143
в токсикологическом, так и в канцерогенном отношении. Ни один из
синтетических красителей, как и большинство других пищевых добавок, не
имеет никакой пищевой ценности.
В нашей стране применение синтетических красителей ограничивается
как сокращением числа используемых синтетических красителей, так и путем
расширения ассортимента безвредных во всех отношениях натуральных
красителей или даже отказа от подкрашивания.
Натуральные, естественные пищевые красители используются с
незапамятных времен. Они начали применяться без проведения каких-либо
токсикологических исследований. Натуральные красители представляют собой
смесь каротиноидов, антоцианов, флавоноидов, хлорофилла и других
компонентов растений, наделенных пигментами. Для токсикологической
оценки естественные красители должны рассматриваться в соответствии с
тремя основными их группами.
1. Краситель, изолированный в химически неизменной форме из известных
пищевых продуктов и применяемый в уровнях, обнаруживаемых в этих
продуктах в норме. Он может использоваться без требования
предоставления токсикологических данных.
2. Краситель, изолированный в химически неизменной форме из известных
пищевых продуктов, но применяемый на уровнях, превышающих
нормальные. Он подлежит обязательной токсикологической оценке.
3. Краситель, изолированный из пищевого источника и химически измененный
в процессе изготовления, или натуральный краситель, изолированный из
непищевого источника. Такой краситель требует токсикологической оценки
в порядке, установленном для синтетических красителей.
Токсикологическая оценка синтетических пищевых красителей требует
особой осторожности, так как среди синтетических красителей практически нет
безвредных
веществ.
Как
правило,
это
азо-,
нитросоединения,
дифенилметановые производные, хиноны, хинолины, пиразолоны, ксантины и
другие. Они не отличаются острой токсичностью, но многие из них являются
канцерогенами, мутагенами или аллергенами. Канцерогенов больше среди
жирорастворимых красителей синтетической природы, т.е. среди веществ,
которые легко вступают в связь с белками.
Идентификация пищевых красителей – достаточно трудная задача, и
поэтому ограничение применения красителей осуществляется недопущением
использования широкого ассортимента их, а также строгой регламентацией
пищевых продуктов, подлежащих подкрашиванию.
144
Ароматизаторы.
Ароматические и душистые вещества применяются в пищевой
промышленности и в кулинарии для придания пищевому продукту
специфического аромата. С этой целью могут использоваться натуральные
экстракты и настои, плодово-ягодные соки, сиропы и пряности, ароматические
пищевые эссенции, ароматизаторы для маргариновой промышленности или
отдельные душистые вещества. Используется огромное количество
ароматизаторов, особенно широко за рубежом. Их применение ограничивается
требованием безвредности и перечнем продуктов, предназначенных для
ароматизации.
В рекомендациях международных организаций по пищевым добавкам
отмечается, что токсикологическая оценка пищевых ароматизаторов не может и
не должна осуществляться методиками, традиционно применяемыми для
изучения других пищевых добавок. При токсикологической оценке необходимо
учитывать специфику каждого соединения.
Из эфирных масел и синтетических душистых веществ составляются
отдушки, эссенции и композиции для придания определенного запаха пищевым
продуктам. Обычно отдушки применяются в очень незначительных
количествах, однако все эти вещества физиологически не безразличны для
организма: они раздражают слизистые оболочки, кожу, почечный эпителий и
мочевые пути. Состав эфирных масел достаточно сложен. В них обнаружены
терпены, алкоголи, фенолы, альдегиды, эфиры, кетоны, кислоты, лактоны,
окиси и перекиси. При хранении содержащиеся в них компоненты неизбежно
окисляются, а при дальнейших превращениях подвергаются полимеризации.
Благодаря успехам современной химии количество синтезированных
душистых веществ постоянно увеличивается. Многие из этих веществ
имитируют запах натуральных эфирных масел, другие же синтезированные
соединения имеют своеобразный аромат и не аналогичный веществам,
встречающимся в натуральных пищевых продуктах и эфирных маслах. Хотя
большинство синтетических душистых веществ входит в состав ароматических
эссенций в относительно небольших количествах, все же следует учитывать,
что до настоящего времени изучено действие на организм далеко не всех
душистых веществ. Результаты работ по изучению такового, а также влияния
натуральных эфирных масел и соединений, выделенных из натурального
растительного сырья, показали, что некоторые из них обладают токсическим
действием.
145
Так, изучая действие анисового и укропного масел, было выявлено, что
они токсичны, угнетают дыхательную и сердечную деятельность; гвоздичное
масло в опытах на собаках раздражало паренхиму почек. В известной мере это
еще раз подтверждает, что некоторые синтетические вещества не
индифферентны для организма. При введении цитраля или этилформиата
животные отставали в весе от контрольных, отмечалось нарушение пигментной
и ассимиляционной функции печени. Все это указывает на необходимость
проведения углубленного изучения биологического действия ароматизаторов.
Пряности и другие вкусовые вещества.
К натуральным пищевым ароматизаторам и веществам, придающим
пище определенные, специфические вкус и аромат, относятся пряности, специи
и некоторые другие вкусовые вещества.
Большую группу вкусовых веществ составляют пряности –
растительные продукты, обладающие выраженными вкусовыми и
ароматическими свойствами и используемые в питании человека для
улучшения вкуса и аромата пищи, а также консервирования продуктов. В
современном рациональном питании вкусовые вещества используются как
средство повышения активности пищеварения, так как под их влиянием
значительно активируется секреция пищеварительных желез различных
отделов желудочно-кишечного тракта, увеличивается количество отделяемых
соков, усиливается их ферментативная активность и качество. Особенное
значение применение пряностей и других вкусовых веществ приобретает в
условиях малой физической нагрузки, то есть при малоподвижном образе
жизни. Под влиянием вкусовых веществ происходит активация и нормализация
работы всех частей пищеварительной системы. Вкусовые вещества
способствуют нормализации и оздоровлению кишечной микрофлоры, в
результате чего снижается интенсивность гнилостных процессов в кишечнике и
снижается аутоинтоксикация организма. В этом, по-видимому, и заключается
одно из важнейших лечебных и профилактических свойств вкусовых веществ,
пряностей и пряных овощей.
Пряности представляют интерес не только как важное вкусовое
средство, а также как источник антиоксидантов. Некоторые пряности обладают
раздражающим и возбуждающим действием на центральную нервную систему,
почки, печень и др.
146
6.1.3.2. Пищевые добавки, предотвращающие микробную и окислительную
порчу продукта.
Консерванты.
Консервирование продуктов производят для предохранения от порчи.
Оно предупреждает развитие в пищевых продуктах микробной флоры.
Предохранить продукты от порчи можно путем нагревания или охлаждения,
добавлением соли, сахара, копчением. С целью длительного сохранения
продуктов в современных условиях все шире и шире находят применение
химические консерванты, добавление небольшого количества которых
позволяет задержать или прекратить рост и размножение микроорганизмов. К
химическим консервантам предъявляются определенные требования: они
должны оказывать эффективное антимикробное действие, не изменять
органолептических свойств продукта и быть безвредными для организма.
Антимикробные
вещества
в
одних
случаях
оказывают
бактериостатическое, а в других – бактерицидное действие. Санитарным
законодательством предусмотрены количественные ограничения применения
химических консервантов. Они должны использоваться в концентрациях,
минимальных для достижения технологического эффекта. Антисептические
средства, применяемые в консервной промышленности, относятся к старым и
достаточно хорошо изученным веществам. В настоящее время перечень
консервантов, нашедших применение в большинстве стран мира, в том числе и
в России, ограничен в основном сернистым ангидритом, сернокислыми
препаратами, бензойной кислотой и ее солями, сорбиновой кислотой, борной
кислотой, уротропином, а также перекисью водорода.
Отдельную проблему представляет применение копчения и коптильных
жидкостей – препаратов для копчения рыбы, мяса и других продуктов.
Копчение – это один из способов консервирования, заключающийся в
комбинированном воздействии на пищевой продукт высушивания, соления,
нагревания и антисептического действия дыма. Оно является не только
методом консервирования, но и повышения вкусовых и ароматических свойств
пищевых продуктов. В состав дыма, используемого для копчения, входят
формальдегид, фурфурол, фенолы, смолы, которые, возможно, могут оказывать
неблагоприятное действие на организм, в частности канцерогенное. В этой
связи изыскиваются способы копчения, которые исключали бы канцерогенную
опасность продуктов.
В качестве средств, заменяющих дымовое копчение, используются
различные коптильные препараты, в том числе коптильные жидкости, которые
147
представляют собой определенным образом очищенные продукты пиролиза
древесины. Продукция, приготовленная с использованием коптильных
жидкостей, достаточно хорошо исследована с токсикологических позиций, но
подлежит дальнейшему изучению на мутагенную активность.
Антибиотики.
Эти вещества, подобно консервантам, способны задерживать порчу
многих пищевых продуктов в процессе хранения. Исследования убеждают, что
применяемые в небольших концентрациях для обработки продуктов,
антибиотики в два раза увеличивают срок их сохранности в свежем виде.
С другой стороны, известно, что длительное введение в организм
антибиотиков, даже в малых дозах, может приводить к неблагоприятным
последствиям, в частности, к изменению реактивности организма к
воздействию различных факторов внешней и внутренней среды, к
развитию антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов и изменению
кишечной микрофлоры. Под влиянием антибиотиков в результате развития
дисбактериозов могут возникать вторичные бактериальные или грибковые
инфекции, нарушается полезное участие кишечной микрофлоры в процессе
пищеварения и синтезе биологически активных соединений, например
витаминов. Не исключается и опасность, связанная с повышенной
чувствительностью к антибиотикам (аллергия). В связи с этим настороженность
по отношению к применению антибиотиков в пищевой промышленности во
многих странах мира вполне обоснована, несмотря на экономическую
целесообразность их применения.
Первым и основным условием допуска антибиотиков в пищевую
промышленности является исключение поступления в организм потребителя
даже самого минимального количества активного препарата. У них должен
быть широкий спектр действия и способность легко инактивироваться при
хранении пищевого продукта или его термической обработке.
В качестве антимикробных средств антибиотики применяют главным
образом следующими способами: хранением пищевого продукта во льду,
содержащем антибиотик, погружением пищевого продукта в раствор
антибиотика, орошением поверхности пищевого продукта раствором
антибиотика, прижизненным введением антибиотика в организм животного
непосредственно перед забоем. Сочетание использования антибиотиков с
одновременным воздействием холода повышает их эффективность и позволяет
снизить дозу используемого препарата.
148
6.1.3.3. Пищевые добавки, необходимые в технологическом процессе
производства продуктов питания.
Ускорители технологических процессов.
Одним
из
наиболее
перспективных
способов
ускорения
технологических процессов является применение ферментных препаратов. С
целью токсикологической оценки они могут быть разделены на пять классов:
1. ферменты, полученные из тканей животных, обычно используемых в пищу.
Они рассматриваются как пищевые продукты и считаются допустимыми при
условии разработки удовлетворительных химических и микробиологических
спецификаций;
2. ферменты, полученные из частей растений, используемых в пищу. Они
применяются также, как ферменты первого класса;
3. ферменты, полученные из микроорганизмов, традиционно используемых в
приготовлении пищи. Эти препараты рассматриваются как продукты
питания и считаются допустимыми при наличии удовлетворительных
микробиологических и химических спецификаций;
4. ферменты, полученные из непатогенных микроорганизмов, являющихся
контаминатами пищи. Эти препараты не считаются продуктами питания,
подлежат токсикологическому исследованию и индивидуальной оценке с
разработкой спецификации, после чего устанавливается величина
допустимого суточного потребления;
5. ферменты, получаемые из малоизвестных микроорганизмов. Они требуют
химических и микробиологических спецификаций и подробного
токсикологического изучения.
Ферменты, относящиеся к четвертому и пятому классам, могут
использоваться различными способами. При первом способе ферментный
препарат добавляют непосредственно в пищевой продукт. В этом случае
величина допустимого суточного потребления устанавливается при безопасном
уровне ферментного продукта в пище. Другой способ предусматривает
удаление из конечного продукта фермента в соответствии с правилом
производства. В такой ситуации может быть установлено «неуточненное»
допустимое суточное потребление при условии, что существуют большие
пределы безопасности между возможным остаточным количеством препарата в
пищевом продукте и его приемлемым потреблением. Наконец, продукты
питания могут находиться в контакте с ферментами только в процессе
обработки – это так называемые иммобилизованные ферментные препараты. В
таком случае величину допустимого суточного потребления для остаточных
149
количеств ферментного вещества, которое может оказаться в пище как
результат использования иммобилизованного фермента, устанавливать
необязательно.
Большинство ферментных препаратов представляют собой не
очищенные биологические вещества, а комплексы жизнедеятельности
микроорганизмов с питательной средой и преимущественным содержанием
определенных ферментов. Микроорганизмы-продуценты синтезируют, помимо
ферментов, огромное количество биологически активных веществ, среди
которых аминокислоты, витамины, гормоны, антибиотики, токсины и другие.
Такие вещества могут активно влиять на обмен веществ, нарушая синтез
гликогена, белков, нуклеиновых кислот, тормозя или ускоряя митоз клетки.
Они могут составлять основу примесей к ферментным препаратам и
обусловливать их отрицательное действие на организм. При этом
бактериальные препараты менее опасны, чем препараты, полученные из
микроскопических грибов, актиномицетов.
В связи с развитием генной инженерии появились ферментные
препараты, получаемые из генетически модифицированных микроорганизмов,
соответственно возникла необходимость оценки таких препаратов.
Рассмотрение метода получения с определением идентичности и
чистоты вещества является важной составной частью оценки безопасности
любой пищевой добавки. Возникающие в этих случаях сомнения, касающиеся
безопасности препаратов, уменьшаются за счет того, что активные компоненты
ферментных препаратов, полученных из трансгенных источников, сходны с
аналогичными
компонентами
ферментных
препаратов,
полученных
традиционными способами и оказавшихся безопасными в ходе ранее
проведенной оценки. Важно добиться, чтобы вредные загрязнения не были
внесены в конечный продукт организмом, являющимся источником
генетического материала. При этом необходимо обращать внимание на
возможное наличие жизнеспособных клеток трансгенных микробовисточников, экспрессию плазмид или носителей, а также на наличие
фрагментов ДНК и неферментных белков. Следует также учитывать латентную
способность организма донора или хозяина к токсинообразованию. При
проведении токсикологической оценки конечного продукта большое значение
имеют данные о предшествующей экспозиции человека к данным микробам
или об их предшествующем изучении.
150
Нитраты и нитриты.
Нитраты, нитриты и другие азотсодержащие соединения в пищевых
продуктах в настоящее время привлекают особое внимание гигиенистов. Доля
колбасных изделий, изготовленных с применением нитратов и нитритов, в
последние годы возрастает. Систематическое поступление в организм
повышенных количеств этих веществ чревато неблагоприятными сдвигами в
жизнедеятельности и здоровье, возрастанием риска онкологических
заболеваний. Нитраты и другие азотсодержащие соединения широко
распространены не только в пище, но и в биосфере вообще – они присутствуют
в воде, почве.
Поступив в организм через пищеварительный канал, часть нитратов и
нитритов метаболизируется микрофлорой кишечника, а остальное количество
легко всасывается. Нитриты, поступая из кишечника в кровь, взаимодействуют
с гемоглобином, окисляя двухвалентное железо, в результате чего образуется
нитрозогемоглобин, трансформирующийся в метгемоглобин и частично в
сульфгемоглобин. В патогенезе острой нитритной интоксикации основную
роль играет трансформация гемоглобина в метгемоглобин, неспособный
осуществлять обратимое связывание кислорода. При хроническом воздействии
нитритов снижается содержание в организме ретинола, аскорбиновой кислоты,
токоферолов, тиамина и пиридоксина.
В связи с токсичностью нитритов и нитратов применение их в качестве
пищевых добавок строго регламентируется. В настоящее время во многих
странах проводятся исследования с целью полной замены использования
нитритов в качестве пищевой добавки.
Технологические пищевые добавки.
Ассортимент технологических пищевых добавок чрезвычайно
разнообразен. В эту группу входят разрыхлители теста, отбеливатели,
желеобразователи, пенообразователи, полирующие и другие вещества. Они
также относятся к пищевым добавкам, улучшающим внешний вид,
консистенцию и органолептические свойства продуктов.
6.1.4. Установление безопасности пищевых добавок и регулирование их
применения.
В последние десятилетия количество пищевых добавок, применяемых во
многих отраслях пищевой промышленности во всех странах мира, резко
возросло. В этой связи основное требование, предъявляемое к пищевым
добавкам – их безвредность.
151
В группу пищевых добавок входит много различных веществ и их
ассортимент постоянно меняется. Объем этих веществ продолжает постоянно
расширяться, в связи с чем во многих странах возникла серьезная гигиеническая проблема в связи с их возможной опасностью. Однако в ряде
случаев в средствах массовой информации, да и просто в разговорах, на те или
иные добавки ставится клеймо, порой необоснованное, чрезвычайно опасного,
вредного для организма человека химиката.
Но нельзя забывать и о другом. Неблагоприятное воздействие
химических веществ – компонентов пищевых продуктов и рационов в целом,
может быть чрезвычайно разнообразным как по своему характеру, так и по
интенсивности. Многие вещества при поступлении в организм в течение более
или менее длительного времени, особенно в комбинации с другими подобными
веществами даже в относительно небольшом количестве, могут оказаться
далеко не безразличными для организма. Это неблагоприятное действие
компонентов пищи, в том числе и пищевых добавок, может проявляться в виде
острого или хронического отравления, а также мутагенного, канцерогенного
или другого неблагоприятного эффекта.
Таким образом, проблема пищевых добавок сложна и многообразна и
для органов здравоохранения многих стран остается чрезвычайно актуальной.
В настоящее время в мире вопросами применения пищевых добавок
занимается специализированная международная организация – Объединенный
комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и контаминантам (загрязнителям) – JECFA. (ФАО – от англ. FAO – Food and Agricultural
Organization – специализированное учреждение ООН по вопросам
продовольствия и сельского хозяйства; ВОЗ – Всемирная организация
здравоохранения). В рамках Европейского Сообщества действует аналогичная
комиссия, а в России и других странах СНГ решение вопроса о применении
пищевой добавки является прерогативой Министерства здравоохранения, медицинской промышленности и Государственного комитета санитарноэпидемиологического надзора. В соответствующих научно-исследовательских
институтах, лабораториях и кафедрах медицинских вузов проводятся необходимые токсикологические и другие исследования для оценки безвредности того
или иного вещества, предлагаемого в качестве пищевой добавки. Понятно, что
органы здравоохранения всего мира, в том числе и нашей страны, прислушиваются к рекомендациям Объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ по
пищевым добавкам.
152
Каждое практическое предложение о внедрении той или иной пищевой
добавки, сделанное научно-исследовательскими институтами различных
отраслей пищевой промышленности, требует гигиенической оценки, которая
нередко даже при небольшом подозрении на возможность неблагоприятного
действия на организм влечет постановку специальных экспериментальных
исследований. В некоторых случаях замена одного химического вещества другим вызывается не только соображениями технологической или экономической
целесообразности, но и необходимостью, возникшей в результате получения
новых научных данных, указывающих на неоспоримую вредность этого
вещества.
В любом случае, в соответствии с «Санитарными правилами по
применению пищевых добавок» № 1932-78, ходатайство о разрешении новой
добавки должно содержать:
• детальную характеристику вещества или препарата, предлагаемого для
использования в качестве пищевой добавки, включая его физикохимические свойства, способ получения, содержание основного вещества,
наличие и содержание полупродуктов, примесей, степень чистоты,
действующие нормативно-технические документы (ГОСТы, ТУ и др.) или
их проекты;
• подробное обоснование цели и необходимости применения нового
препарата, его преимущества перед уже применяемыми способами
достижения того же технологического эффекта;
• проект технологической инструкции по производству продукта и
проведению технологического процесса, связанного с применением
пищевой добавки, в котором должны быть отражены способ применения и
количество вводимой добавки, количественное содержание (концентрация)
добавки в конечном продукте;
• перечень продуктов, в которые вводится пищевая добавка;
• круг потребителей пищевого продукта, изготовленного с применением
предлагаемой пищевой добавки;
• методы определения добавки и(или) продуктов ее превращения в пищевом
продукте (предлагаемые методы должны быть специфичными и достаточно
чувствительными);
• доступную отечественную и зарубежную информацию о веществе,
механизме достижения желаемого эффекта, возможных продуктах
взаимодействия вещества, предлагаемого в качестве пищевой добавки, с
веществами продукта и т. д.
153
В случае, если предлагается импортная пищевая добавка, наряду с
изложенными выше представляются документы об их составе и(или)
разрешение органов здравоохранения на их применение в стране-экспортере.
Основным критерием при допуске новой пищевой добавки во всех случаях
является безвредность как самой добавки, так и пищевых продуктов,
обработанных теми или иными препаратами. Введение новых пищевых добавок
или изменение условий их применения может считаться определенным и
допустимым только тогда, когда это служит достижению следующих целей:
1. сохранению натуральных качеств и пищевой ценности продукта (снижение
пищевой ценности может быть допустимо лишь в случае, предусмотренном
следующим пунктом);
2. преднамеренному введению или извлечению некоторых компонентов
(пищевых веществ) при изготовлении продуктов, имеющих особые
диетические свойства;
3. увеличению сохранности качества и стабильности пищевого продукта или
улучшению его органолептических свойств при условии, что это не
изменяет сущности пищевого продукта, а также не вводит в заблуждение
потребителя и не увеличивает риска вредного влияния продукта на здоровье,
по сравнению с применяемыми способами;
4. улучшению условий подготовки, обработки, расфасовки и других
производственных процессов, а также упаковки, транспортировки и
хранения пищевых продуктов. Но при этом применение пищевой добавки не
должно способствовать сокрытию пороков сырья или изменений в продукте,
возникающих из-за несоблюдения установленных технологических правил и
санитарно-гигиенического режима производства на любом его этапе.
Пищевые
добавки,
согласно
российскому
санитарному
законодательству, не допускается использовать в тех случаях, когда необходимый эффект может быть достигнут технологическими методами, технически и
экономически целесообразными. Не разрешается также введение пищевых
добавок, способных маскировать технологические дефекты и порчу или
снижать ценность пищевого продукта.
Пищевые продукты, специально предназначенные для питания грудных
детей, должны, как правило, изготавливаться без применения пищевых
добавок.
При рассмотрении допустимых концентраций добавки (или продуктов
ее взаимодействия с компонентами пищевых продуктов) в пищевом продукте
учитываются результаты токсикологических и других биологических ис-
154
пытаний вещества, предлагаемого в качестве пищевой добавки, его вероятное
суммарное суточное поступление в организм человека из всех источников,
принимаются во внимание имеющиеся рекомендации относительно уровня
содержания добавки в продукте и приемлемого суточного поступления ее в
организм человека с пищей, содержащиеся в официальных материалах
Всемирной
организации
здравоохранения
или
Комиссии
Кодекс
Алиментариус – специализированной Комиссии по разработке стандартов на
продовольственные товары. Принципиально может быть разрешена
наименьшая концентрация добавки в продукте, необходимая для достижения
технологического эффекта. Исходным для определения концентрации пищевой
добавки является так называемое приемлемое суточное поступление пищевых
добавок в организм человека – максимально допустимое для животных количество вещества, с учетом «коэффициента запаса», то есть уменьшенное в 100,
а иногда и в 500–1000 раз.
Основной
формой
государственного
законодательства,
регламентирующего качество пищевых продуктов в России, а также применяемых пищевых добавок, являются государственные стандарты и «Медикобиологические требования и санитарные нормы качества продовольственного
сырья и пищевых продуктов» № 5061-89 и Дополнения к ним № 01 19/42-11.
Наличие пищевых добавок в продуктах, как правило, должно
указываться на потребительской упаковке, этикетке, банке, пакете и др. в
разделе рецептуры. Пищевая добавка может обозначаться как индивидуальное
вещество, например нитрит натрия, сорбиновая кислота, лецитин и т. д., либо
групповым названием, например консервант, эмульгатор, синтетический
краситель и т. д. Если в состав рецептуры продукта входят другие пищевые
продукты или вкусовые приправы, содержащие пищевые добавки, то
обозначение на потребительской упаковке наличия добавки в конечном
продукте не обязательно (за исключением диетических продуктов и продуктов
для питания детей). В последнее время за рубежом, особенно в странах
Европейского Сообщества, все более широкое распространение принимает
обозначение пищевой добавки в виде индексов Е с трех- или четырехзначным
номером, условно обозначающих те или иные добавки. Индексы Е (от
усеченного слова Europe) заменяют собой зачастую длинные и
труднопроизносимые названия пищевых добавок. Однако эти коды или
идентификационные номера используются только в сочетании с названиями
функциональных классов добавок.
155
Ниже приводится список классов Е-номеров пищевых добавок с
указанием их целевого назначения:
АН — Антиоксидант, антиокислитель
Оч — Рафинирование, очистка
Вл — Регулятор влажности
Пе — Регулятор пены
Га — Газ для упаковки продуктов
Пр — Пропеллент
Гл — Вещество для глазирования,
покрытия продукта
Ра — Разрыхлитель
Ди — Диспергирующее,
размельчающее вещество
Рд — Разделитель, вещество, препятствующее слёживанию
Же — Желеобразующее вещество
Си — Синергист антиоксидантов
За — Загуститель
Со — Связывающее вещество
Кп — Кислота, регулятор
кислотности
Сл — Подсластитель
Ко — Консервант
Ст — Стабилизатор
Кр — Краситель
Сц — Стабилизатор цвета
Му — Средство для обработки муки
Те — Текстурирующее вещество
На — Наполнитель
Ус — Усилитель вкуса
От — Отбеливающее вещество
Эм — Эмульгатор
Ох — Охлаждающее вещество
Уп — Уплотнитель
В некоторых случаях после названия пищевой добавки или
заменяющего его индекса может стоять ее концентрация. Так, например, в
нашей стране концентрация выражается в мг на 1 кг или 1 л продукта.
Список разрешенных пищевых добавок для производства пищевых
продуктов или продажи населению постоянно пересматривается и обновляется
в связи с получением новых научных данных об их свойствах и внедрении новых препаратов. Следует отметить, что в нашей стране список разрешенных
препаратов значительно меньший, чем за рубежом, например в США или
странах Западной Европы.
156
6.2. Биологически активные добавки (БАД).
6.2.1. Общие сведения о БАД.
Биологически активные добавки к пище – это компоненты натуральных
или идентичных натуральным биологически активных веществ. Предназначены
для непосредственного приёма или введения в состав пищевых продуктов с
целью обогащения рациона питания человека биологически активными
веществами или их комплексами.
Биологически активные добавки к пище получают в виде
фармацевтических форм – порошков, таблеток, капсул, сиропов, экстрактов,
настоев, концентратов из растительного, животного или минерального сырья, а
также химическими и биотехнологическими способами.
Биологически активные добавки к пище нельзя отождествлять с
пищевыми добавками, представляющими собой красители, антиоксиданты,
эмульгаторы, корригирующие вещества, изменяющие органолептические
свойства продуктов, но не обладающие биологической активностью.
Биологически активные добавки к пище содержат вещества,
необходимые для поддержания нормальной жизнедеятельности и повышения
неспецифической резистентности организма, а также средства сопутствующей
или вспомогательной терапии при различных заболеваниях.
Биологически активные добавки к пище делят на две группы:
нутрицевтические средства и парафармацевтические препараты.
Нутрицевтические
средства представляют собой эссенциальные
биологически активные вещества, которые являются основными компонентами
организма: витамины или их предшественники, макро- и микроэлементы
(железо, кальций, селен, цинк, фтор и т.д.), полиненасыщенные жирные
кислоты, незаменимые аминокислоты, некоторые моно- и дисахариды,
пищевые волокна, применяемые для коррекции химического состава пищи
человека.
Парафармацевтические препараты – биологически активные
вещества, обладающие определённой фармакологической активностью и
применяемые для профилактики, вспомогательной терапии и поддержки в
физиологических границах функциональной активности органов и систем. К
ним относятся биофлавоноиды, алкалоиды, гликозиды, сапонины, органические
кислоты, эфирные масла, полисахариды, то есть это препараты растительного и
животного происхождения или их синтетические аналоги – так называемые
«натурпродукты».
157
К веществам, используемым в качестве БАД, предъявляются
определённые
требования.
Нутрицевтические
средства,
являющиеся
источниками пищевых веществ, применяются в дозах, не превышающих
6-суточных потребностей человека. При этом содержание витаминов не должно
превышать суточную потребность более чем в три раза для витаминов А, D, В 1 ,
В 2 , В 6 , В 12 , ниацина, фолиевой кислоты, пантотеновой кислоты, биотина и не
более чем в 10 раз – для витаминов С и Е. Суточная доза
парафармацевтического
средства
не
должна
превышать
разовую
терапевтическую дозу, определённую при применении этих веществ в качестве
лекарственных средств, при условии приёма БАД не менее двух раз в сутки.
6.2.2. Цели использования БАД в питании человека.
Биологически активные добавки к пище используются для следующих
целей:
• рационализация питания, а именно для наиболее быстрого восполнения
дефицита поступающих с пищей биологически активных веществ,
потребление которых снижено (аминокислоты, полиненасыщенные жирные
кислоты, витамины, макро и микроэлементы, пищевые волокна,
экстрактивные вещества и др.), а также для подбора наиболее оптимального
соотношения питательных и энергетических веществ для каждого
конкретного человека с учётом пола, возраста, энергозатрат,
физиологических потребностей, что отвечает основным принципам
современной концепции сбалансированного питания (А.А. Покровский) и
является традиционным для отечественной диетологии;
• уменьшение калорийности рациона, регулирование массы тела. Так,
например, с одной стороны, применение комплексных БАД, содержащих
витамины и минеральные вещества, позволяет снизить калорийность
традиционного рациона, с другой стороны, ряд БАД, приготовленных на
основе лекарственных растений, таких как фенхель, можжевельник, ревень,
сенна и др., оказывают анорексигенное действие (угнетающее аппетит) или
мягкое послабляющее влияние;
• удовлетворение физиологических потребностей в пищевых веществах
больного человека, уменьшая при этом нагрузку на поражённые
патологическим процессом метаболические звенья. Так, включение в диету
больных сахарным диабетом топинамбура – основного источника
фруктозы – позволяет удовлетворять потребности организма в углеводах без
риска развития гипергликемии. БАД необходимы при некоторых
врождённых заболеваниях, связанных с недостаточностью ферментных
•
•
•
•
•
158
систем, результатом чего является непереносимость ряда продуктов.
Например, при фенилкетонурии организм не вырабатывает фермент
фенилаланингидроксилазу, катализирующую превращение аминокислоты
фенилаланина в тирозин, что приводит к накоплению фенилаланина в
тканях и развитию умственной недостаточности. Для предотвращения этого
необходимо исключить из диеты продукты, содержащие фенилаланин, то
есть применять БАД к пище, содержащей комплекс аминокислот без
фенилаланина. Другим примером может служить применение к пище БАД,
содержащих комплекс витаминов и минеральных солей, больными
глютеновой энтеропатией, проблемы которых связаны с исключением из
питания основных источников витаминов группы В – продуктов из
пшеницы, ржи, овса;
повышение неспецифической резистентности организма к воздействию
неблагоприятных факторов окружающей среды. Для этих целей широко
используются вещества растительного происхождения, созданные на основе
женьшеня, элеутерококка, родиолы розовой и т.д.;
профилактика нарушения обменных процессов и возникновения связанных с
этим хронических заболеваний. БАД, содержащие полиненасыщенные
жирные кислоты, пищевые волокна, обладают гиполипидемическим
действием, влияя таким образом на центральное звено патогенеза широко
распространённых хронических заболеваний – атеросклероза и ишемической болезни сердца;
направленное изменение метаболизма, связывание и ускоренное выведение
из организма токсических и чужеродных веществ, что происходит при
применении, например, адсорбента – полифепама, а также компонентов
лекарственных растений, оказывающих мочегонное и послабляющее
действие;
восстановление
сниженной
иммунной
системы
организма;
иммуномодулирующим действием обладает целый ряд БАД, содержащих
витамины, минеральные вещества, экстракты биологически активных
веществ из растений, адаптогены, экстракты тимуса и т.д.;
нормализация состава и функционирования сапрофитной кишечной
микрофлоры. Для этой цели используются БАД, созданные на основе
естественных микроорганизмов кишечника человека (бифидобактерин,
лактобактерин и т.д.), ограничивающие размножение патогенных
микроорганизмов, а также фруктоолигосахариды, создающие условия для
размножения и жизнедеятельности сапрофитных бактерий;
159
• осуществление в физиологических границах регуляции функций организма.
Продукты и БАД, содержащие кофеин, стабилизируют артериальное
давление при гипотонии, оказывают психостимулирующий эффект и
повышают работоспособность. Антиоксиданты, ограничивая перекисное
окисление липидов при патологических процессах, тем самым обеспечивают
нормальное функционирование различных органов и систем, улучшают
качество жизни больных.
Конечной целью использования нутрицевтиков является улучшение
пищевого статуса человека, укрепление здоровья и профилактика ряда
заболеваний; парафармацевтиков – профилактика и вспомогательная терапия
различных патологических состояний и регуляция деятельности организма в
границах функциональной активности.
6.2.3. Контроль качества БАД.
Для контроля качества БАД разработаны методические указания
«Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок
к пище» Они устанавливают гигиенические требования по определению
безопасности и эффективности для человека биологически активных добавок к
пище и сырья для их производства.
Методические указания разработаны с целью обеспечения единого,
научно-обоснованного подхода к оценке эффективности и безопасности
биологически активных добавок к пище на этапах разработки, экспертизы,
регистрации и обращения БАД.
Качество и безопасность каждой партии (серии) биологически активных
добавок к пище подтверждается производителем в удостоверении о качестве.
Постановка на производство новых биологически активных добавок к
пище, производство БАД допускается только после проведения регистрации
данной биологически активной добавки к пище в соответствии с процедурой,
устанавливаемой Министерством здравоохранения Российской Федерации.
Производитель
биологически
активных
добавок
к
пище,
предназначенных для реализации на территории Российской Федерации,
должен выпускать их маркированными в соответствии с законодательством
Российской Федерации и нормативной документацией, регламентирующей
вопросы маркировки продукции.
Расфасованные и упакованные биологически активные добавки к пище
должны иметь этикетки, на которых на русском языке указывается:
• наименование продукта и его вид;
• номер технических условий (для отечественных БАД);
160
• область применения;
• название организации-изготовителя и ее юридический адрес (для
импортируемых на территорию Российской Федерации продуктов – страна
происхождения и наименование фирмы-изготовителя);
• вес и объем продукта;
• наименование входящих в состав продукта ингредиентов , включая пищевые
добавки;
• пищевая ценность (калорийность, белки, жиры, углеводы, витамины,
микроэлементы);
• условия хранения;
• срок годности и дата изготовления;
• способ применения (в случае, если требуется дополнительная подготовка
БАД);
• рекомендации по применению, дозировка;
• противопоказания к использованию и побочные действия (при
необходимости);
• особые условия реализации (при необходимости).
Рекомендации по применению биологически активных добавок к пище
должны быть составлены на основе экспериментального изучения БАД и
клинических испытаний и содержать сведения о дозировке БАД, курсе приема
препарата, противопоказаниях и побочных эффектах.
Организация, осуществляющая реализацию биологически активных
добавок к пище, обязана обеспечить условия реализации в соответствии с
согласованными при регистрации регламентами, а также санитарными
правилами и нормами в области обеспечения ее безопасности.
Не допускается реализация биологически активных добавок к пище:
• не соответствующих санитарным правилам и номам в области обеспечения
качества и безопасности;
• без удостоверения о качестве;
• с истекшим сроком годности;
• при отсутствии надлежащих условий реализации;
• без информации о проведении обязательной регистрации БАД;
• без этикетки, а также в случае, когда информация на этикетке не
соответствует информации, согласованной при регистрации;
• идентифицировать которые не представляется возможным.
161
Не допускается использование при производстве БАД к пище
растительного сырья и продукции животноводства, полученных с применением
генной инженерии (трансгенных продуктов), без разрешения на то
Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Таким образом, анализируя показания к применению БАД и сравнивая
их с лекарственными препаратами, можно отметить следующую основную
направленность использования БАД и лекарственных препаратов. С учётом
того, что состояние человека можно охарактеризовать как здоровье,
предболезнь или болезнь, лекарственные препараты применяются в основном
для лечения различных заболеваний, для их профилактики в состоянии
предболезни и очень редко у здоровых людей (например, контрацептивные
препараты, адаптогены), при этом часть лекарственных препаратов,
применяемых у здоровых людей, в настоящее время можно отнести к разряду
БАД (например, комплексные препараты, содержащие витамины, макро- и
микроэлементы, дозировки которых соответствуют критериям БАД). В отличие
от лекарственных препаратов БАД в основном применяются у здоровых людей
по перечисленным выше показаниям, реже в состоянии предболезни, в
состоянии болезни эти вещества могут применяться только как дополнение
основной терапии, но ни в коем случае не как средства монотерапии.
6.3. Контрольные вопросы.
Объясните понятие «пищевые добавки» и их значение в питании человека.
Назовите современные классификации пищевых добавок.
Дайте токсико-гигиеническую оценку основным группам пищевых добавок.
Как устанавливается безопасность пищевых добавок?
Каким образом регулируется применение пищевых добавок?
Назовите нормативные документы, контролирующие производство и
применение пищевых добавок.
7. Объясните понятие «биологически активные добавки» и их значение в
питании человека.
8. Объясните, с какими целями применяются нутрицевтики.
9. Объясните, с какими целями применяются парафармацевтики.
10.Как обеспечиваются условия применения и контроль качества БАД?
11.Назовите отрицательные моменты использования пищевых и биологически
активных добавок.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
6.4. Темы рефератов.
1. Современные представления о пищевых добавках.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
162
Система оценки безопасности и доброкачественности пищевых добавок.
Причины использования БАД в питании современного человека.
Вклад отечественных ученых в создание БАД.
Основные направления в применении БАД.
Современная концепция разработки и производства БАД.
Области применения двух
групп БАД
–
нутрицевтиков и
парафармацевтиков.
Сравнительная характеристика БАД и лекарственных препаратов.
Использование БАД для профилактики и лечения патологических
состояний.
6.5. Литература.
1. Безопасность пищевых продуктов. Оценка некоторых пищевых добавок и
загрязнителей // Бюллетень ВОЗ. – 1991. – № 5. – 115 с.
2. Биологически активные добавки к пище XXI век: Материалы IV
Международного симпозиума. – Санкт-Петербург, 2000.
3. Булдаков А.С. Пищевые добавки: Справочник. – М.: «Медицина», 1996.
4. Все о пище с точки зрения химика: Справочное издание / Скурихин И.М.,
Нечаев А.Р. – М.: Высшая школа, 1991. – 288 с.
5. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических
веществ / Габович Р.Д., Припутана Л.С. – К.: Здоров'я, 1987. – 248 с.
6. Дополнения к «Медико-биологическим требованиям и санитарным нормам
качества продовольственного сырья и пищевых продуктов». Пищевые
добавки. – № 01-19/42-11. – Москва, 1994.
7. Люк Э., Яир М. Консерванты в пищевой промышленности. – СанктПетербург, 1998.
8. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества
продовольственного сырья и пищевых продуктов. – № 5061-89. – Москва,
1990.
9. Принципы оценки безопасности пищевых добавок и контаминантов в
продуктах питания: Гигиенические критерии состояния окружающей
среды. – Выпуск 70. – ВОЗ, Женева, 1991. – 159 с.
10.Санитарные правила по применению пищевых добавок. – № 1923-78 от
29.09.79. – М., 1979.
11.Определение безопасности и эффективности биологически активных
добавок к пище. – М.: Минздрав России, 1999.
12.Федеральный реестр биологически активных добавок к пище. – М.:
Издательство «Когелет», 2000.
163
Учебное издание
ФАУСТОВ Анатолий Степанович
ФЕРТИКОВА Татьяна Евгеньевна
ПОПОВ Валерий Иванович
КАМЕНЕВ Владимир Иванович
МЕХАНТЬЕВА Людмила Евгеньевна
ЛЕОНОВ Виктор Иванович
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОСНОВАМ ЭКОЛОГИИ
И ОХРАНЫ ПРИРОДЫ
для студентов фармацевтического факультета
Издательство «ИСТОКИ»
394087, г.Воронеж, ул.Мичурина, 1
Телефон 53-57-97
Подписано в печать 20.06.2008 г. Формат 60x84 1/ 16 .
Гарнитура «Times New Roman». Печать офсетная.
Бумага газетная. Объем 10,1 п.л. Тираж 100 экз.
__________________________________________________________________
Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригиналмакета в типографии «ИСТОКИ»
394087, г.Воронеж, ул.Мичурина, д.1
Телефон 53-77-28