CC BY
271
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК 614.78
Крятов И.А.1, Тонкопий Н.И.1, Водянова М.А.1, Русаков Н.В.1, Донерьян Л.Г.1, Евсеева И.С.1, Ушаков Д.И.1, Матвеева И.С.1, Воробьева О.В.1, ЦапковаН.Н.2
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ПРИМЕНЕНИЮ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1ФГБУ «Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава России, 119992, г. Москва; 2ГБОУ ВПО «Первый московский медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, 119991, г Москва
В работе представлены обзор действующих методических рекомендаций и правил эксплуатации противогололедных материалов (ПГМ), а также способы их переработки с целью обеспечения безопасности окружающей среде и здоровью населения. Описаны эколого-гигиенические и токсикологические свойства реагентов. Приведены результаты вегетационного опыта по оценке влияния ПГМ на газон.
Ключевые слова: противогололедный реагент; антигололед; допустимое содержание вещества в почве;
регламентирование химических веществ в почве; эколого-гигиеническая оценка противогололедных реагентов.
Kryatov I. A.1, Tonkopiy N. I.1, Vodyanova M. A.1, Rusakov N.V.1, Doneryan L. G.1, Evseeva I. S.1, Ushakov D. I.1, Matveeva I. S.1, Vorobeva O. V1, Tsapkova N. N.2 - METHODICAL APPROACHES TO THE SUBSTANTIATION OF HYGIENIC REQUIREMENTS FOR THE APPLICATION OF DEICING MATERIALS
1A. N. Sysin ResearchInstitute of Human Ecology and Environmental Health, Moscow, Russian Federation, 119121; 2I. M. Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow, Russian Federation, 119991
In the paper there is presented a review of existing guidelines and rules of operation of deicing materials (DIM), as well as opportunities for their processing with the aim to ensure the security for the environment and public health. There are described the ecological- hygienic and toxicological properties of chemicals. There are reported results of a pot experiment for the assessment of the impact of DIM on the lawn.
Key words: deicing reagent; anti-ice-covered ground; the permissible content of substance in soil; regulation of chemical substances in soil; ecological and hygienic evaluation of deicing reagents.
Основой методических подходов гигиенического регламентирования химических веществ в почве является определение критериев их безопасности для окружающей среды и здоровья населения. В соответствии с приказом Роспотребнадзора от 19.07.2007 N 224 (ред. от 12.08.2010) «О санитарно-эпидемиологических экспертизах» все антигололедные реагенты должны иметь санитарно-эпидемиологическое заключение [1], которое учитывают при принятии решения о допуске к применению противогололедных реагентов (ПГР) для зимней уборки объектов дорожного хозяйства в г. Москве» [2, 3]. Однако в отраслевом дорожном методическом документе по применению антигололедных материалов [4] в предъявляемых к ним требованиях указаны только три экологических показателя, а именно: удельная эффективная активность естественных радионуклидов для автодорожных мостов, коррозионная активность на металл и показатель агрессивности на цементобетон. Данные показатели являются лимитирующими при выборе противогололедных материалов (ПГМ) на основании системного анализа результатов аналитического мониторинга химических ПГМ, разработанного на базе CALS-технологии - непрерывной информационной поддержки жизненного цикла продукта. Однако выбранная информационная технология позволяет создать эффективную систему контроля качества самих ПГМ [5], но не обеспечить их безопасность по отношению к окружающей среде и здоровью человека.
В состав каждого химического ПГМ входят различные компоненты, среди которых выделяются мине-
Для корреспонденции: Водянова Мария Александровна; lab. [email protected]
For correspondence: Vodyanova M.A., [email protected].
ральные удобрения и мелиоранты, входящие в список агрохимикатов, которые широко используют в сельском хозяйстве. Снижение их высокой биологической активности достигается только при соблюдении научно-обоснованных и рекомендованных агротехнологий [6]. Однако с учетом поликомпонентности состава ПГР и механизма их попадания на объекты окружающей среды оценивать их как агрохимикаты не совсем корректно.
Все исследования по оценке опасности антигололедных реагентов каждого образца независимо от его физико-химических свойств проходят поэтапное изучение в лабораторных условиях в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, изложенными в основных законодательных документах, и критериями, лежащими в основе оценки отходов производства и потребления [7]. Оценка влияния противогололедных и обеспыливающих веществ на окружающую среду подробно описана в методических рекомендациях по охране окружающей среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог. В разделе 12 «Работа с противогололедными и обеспыливающими материалами» данного документа указано, что при наличии широкого ассортимента ПГМ в дорожном хозяйстве предпочтение отдают хлористому кальцию, поскольку вода, почва и растительность малочувствительны к повышению содержания в них кальция [8]. Однако по результатам токсиколого-гигиенической оценки степени опасности антигололедных реагентов установлено, что более активным является реагент на основе хлорида кальция (биологическая активность, аллергенное, мутагенное, раздражающее действие и влияние на гуморальное звено иммунитета) [9, 10].
В виду наличия методических и правовых разногласий в оценке ПГР в настоящий момент создается мето-
дическая и нормативная база для эколого-гигиенической и токсикологической оценки ПГР как отдельной подгруппы химических веществ, оказывающих негативное воздействие на компоненты окружающей среды и здоровье человека.
Практически все антигололедные средства и реагенты, которые планировалось использовать и применять на территории г. Москвы, подверглись тщательному анализу и эколого-гигиеническим экспериментальным исследованиям для оценки степени опасности (безопасности) веществ для окружающей среды и здоровья человека, а также установления безвредных и безопасных их концентраций или разведений. Гигиеническую оценку реагентов проводили по классическим показателям вредности, включая изучение физико-химических свойств реагента; исследования по общесанитарному показателю вредности (самоочищению); оценку фито-токсических свойств препарата; изучение токсических свойств на биотестах; токсикологические исследования в условиях острого, подострого эксперимента на теплокровных животных (биохимические, патоморфологиче-ские исследования); исследования по оценке возможных отдаленных последствий.
Следует отметить, что проводятся также работы по изучению влияния антигололедных реагентов на состав паровоздушной фазы над поверхностью дорожного асфальтобетонного покрытия. При этом установлено, что реагенты формируют над поверхностью дорожного покрытия агрессивную щелочную паровоздушную среду, а также способствуют отслоению битумной пленки [11], но с гигиенических позиций опасность этих процессов не изучена.
В настоящее время изучено более 35 ПГР, в том числе ХКМ (хлористый кальций модифицированный твердый и жидкий), ХКНМ (хлористый кальций-натрий модифицированный), бишофит (магний хлористый жидкий и твердый), нордикс-П (ацетат калия) и другие. Страны-производители реагентов: Россия, Китай, Финляндия, Германия, Израиль, Голландия, Туркмения. Торговые названия, химическая сущность и соотношение веществ в рецептурном составе веществ совпадают, отличия состоят в добавлении различных ингибиторов коррозии, отдушек и красителей.
Экспериментальные данные по фитотестированию антигололедных реагентов показали, что все реагенты обладают в большей или меньшей степени биологической активностью. Взаимодействие семян с растворами реагентов характеризуется последовательным увеличением фитоэффекта по мере повышения концентрации раствора, т. е. имеется четко выраженная зависимость концентрация-фитоэффект.
Образцы бишофитов обладали близкой степенью фитотоксической активностью, так как их среднеэффек-тивная концентрация была близка по своему значению (ЕС50 = 2-5 г/л). Антигололедные препараты на основе хлористого кальция характеризовались определенными различиями по ЕС50 = 0,5-2,6 г/л.
При оценке влияния некоторых антигололедных реагентов на гидробионты установили, что препараты на основе хлористого кальция отличаются более выраженными токсическими свойствами, чем препараты на основе хлорида магния. Из общей шкалы биотестов наиболее чувствительным оказался тест на выживаемость дафний. Наряду с этим результаты оценки влияния различных антигололедных средств и реагентов на процессы самоочищения почвы и биоту, а именно на
микрофлору почвы показали, что даже в значительной концентрации 50-200 г/л испытанные реагенты не оказывают существенного влияния на биологические процессы почвы.
Опыты в условиях острого эксперимента на животных (белые крысы, мыши) убедительно доказали, что антигололедные препараты относятся к слаботоксичным веществам. Результаты исследований, проведенных с препаратами ХКМ и бишофит в подостром (30 дней) эксперименте на теплокровных животных (крысы), получивших перорально различные дозы веществ - 16, 160 и 400 мг/кг (320, 3200 и 8000 мг/л), с изучением изменений различных биохимических показателей крови животных, показали, что только наибольшая доза провоцировала некоторое функциональное увеличение активности ряда ферментов. Концентрация 8000 мг/л (400 мг/кг) вызывала изменения в функциональной системе организма.
Результаты экспериментальных исследований по изучению возможного мутагенного действия препаратов ХКМ, нордикс-П, бишофита не выявили мутагенной активности в тесте Salmonella/микросомы (тест Эймса).
Результаты натурных исследований показали, что наиболее интенсивное накопление химических компонентов, входящих в состав антигололедных препаратов, происходило непосредственно у обочин проезжей части. Отмечено превышение предельно допустимой концентрации в воде водоемов хлоридов, ионов магния, натрия в снеговой воде у обочины дороги в 1,2-2,8 раза. Из анионов хлориды, а из катионов натрий и кальций наиболее контрастно по сравнению с фоном накапливались в талой воде вблизи практически всех обследованных дорог. На расстоянии 5 м от дороги содержание компонентов значительно снижалось во всех проанализированных снеговых пробах. Также результаты отбора снежных проб в период зимы 2012-2013 гг. показали, что в составе талой воды помимо классических катионов натрия и калия в большей мере присутствуют хлориды, а также органические соединения, нехарактерные для ПГР. Следует отметить, что после схода снега на обочинах проезжей части и газонах образуются пустые участки почвы, на которых не происходят вегетационные процессы.
С целью выявления негативного воздействия ПГМ на газонные участки поставили пилотный модельный эксперимент по изучению влияния ПГМ на основе хлорида натрия с примесями хлоридов кальция, магния и калия на газонную траву, высеваемую на придорожные газонные участки. В эксперименте исследовали контрольный образец - почву без внесения ПГМ; почву, загрязненную исходным веществом ПГМ в разведениях R= 1 (без разбавления), R = 10, R = 100, R = 1000. В работе использовали газонную траву, высеваемую на территории г. Москвы, сочетающую различные виды трав, которые характеризуются зимней стойкостью. При контрольном высеве семена дают 99% всхожести. Все пробы исследовали в 4-кратной повторности. Опыт проводили в вегетационной камере при температуре 24оС и влажности 60%. Световой день, выбранный с учетом весенне-летних месяцев, составил около 16 ч в сутки. Полив проводили из расчета 60% влажности от полной влагоемкости почвы. Статистическая обработка экспериментальных данных и регрессионный анализ осуществляли в соответствии с установленной методикой расчета по фитотестированию [12]. Отличия в постановке и экспозиции эксперимента выявили необходимость доработки данной методики с последующим включением в фитотести-
рование работы с растениями (вегетационный опыт).
При анализе полученных результатов установили, что нативный препарат и его разведение R = 10 оказывают резкое угнетающее действие на развитие зеленой массы растений (100% гибель). Несмотря на наличие снижения токсического эффекта в разведениях ПГМ R = 100 и R = 1000, исследуемый образец имеет высокие значения среднеэффективного (ER50 = 96,6) и порогового (limR=783) разведений. Таким образом, попадание данного реагента без соблюдений условий разведения на газоны не рекомендовано в виду высокой опасности и токсичности.
Результаты натурных и модельных экспериментальных исследований по оценке влияния ПГМ на объекты окружающей среды и здоровье населения показывают, что все методические рекомендации по их использованию нуждаются в доработке. Каждый ПГМ - это сложное поликомпонентное химическое вещество, использование которого подразумевает как предварительную серию экспериментальных исследований по установлению безопасной концентрации, так и гигиенический мониторинг объектов окружающей среды. Следует отметить, что нельзя делать вывод о безопасности (опасности) того или иного ПГМ по его основному компоненту, так как другие химические соединения, входящие в рецептурный состав ПГМ, способны нанести больший вред окружающей среде.
На основании результатов комплексной санитарно-гигиенической и токсикологической оценки разработан алгоритм проведения гигиенических исследований по определению опасности (безопасности) антигололедных реагентов, который станет основой эколого-гигие-нических рекомендаций по условиям безопасного применения антигололедных реагентов.
Таким образом, каждый ПГМ в обязательном порядке должен пройти эколого-гигиеническую экспертизу по определению степени опасности для окружающей среды и здоровья населения с последующим мониторингом результатов его применения.
Литер ату р а
1. ОДМ 218.5.006-2008. «Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений».
2. Приказ Роспотребнадзора от 19.07.2007 № 224 (ред. от 12.08.2010). О санитарно-эпидемиологических экспертизах, обследованиях, исследованиях, испытаниях и токсикологических, гигиенических и иных видах оценок.
3. Постановление Правительства Москвы № 242-ПП от 10 апреля 2007 года. О порядке допуска к применению противогололедных реагентов для зимней уборки объектов дорожного хозяйства в городе Москве.
4. Постановление Правительства Москвы № 367-ПП от 7 июня 2013 г. О внесении изменений в постановление Правительства Москвы от 10 апреля 2007 г. № 242-ПП.
5. Бессарабов А.М., Глушко А.Н., Степанова Т.И., Лобанова А.В. Аналитический мониторинг химических противогололедных материалов на основе концепции CALS. Вестник СГТУ. 2012; 1 (64); вып. 2: 225-9.
6. Хомяков Д.М. Экологические риски и правовые аспекты использования агрохимикатов в качестве противогололедных реагентов на объектах дорожного хозяйства. АГРОЭКОИН-ФО; Издательство «Всероссийский научно-исследовательский институт информатизации агрономии и экологии» (п. Немчиновка-1). 2012; 1: 104-7.
7. СП 2.1.7.1386-03. Санитарные правила по определению
класса опасности токсичных отходов производства и потребления. Дата введения: 30 июня 2003 г.
8. ОДМ 218.3.031-2013. Методические рекомендации по охране окружающей среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог (утверждены распоряжением Росавтодора от 24.04.2013 № 600-р).
9. Чудакова С.Б. Токсиколого-гигиеническая оценка степени опасности антигололедных реагентов: Дисс. ... канд. мед. наук. М.; 2006.
10. Крятов И.А., Тонкопий Н.И., Донерьян Л.Г., Пиртахия Н.В., Чудакова С.Б., Стародубов А.Г. Сочетание методов санитарной токсикологии и биологического мониторинга при оценке антигололедных реагентов. В кн.: Рахманин Ю.А., ред. Материалы пленума Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и МЗ Российской Федерации 17-19 декабря 2003 г. М.; 2003: 194-6.
11. Худякова Т.С., Купрейчик И.М. Влияние антигололедного реагента «Нордвей-Супер» на асфальтобетон. Наука и техника в дорожной отрасли. 2009; 4: 36-7.
12. МР 2.1.7.2297-07. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности.
References
1. Industry guidance document (ODM) 218.5.006-2008. Guidelines for the use of environmentally friendly anti-icing materials and technologies in the content of bridges. (in Russian)
2. Order Rospotrebnadzora from 19.07.2007 N 224 (as amended on 12.08.2010). On the sanitary-epidemiological expertise, studies, research, testing and toxicological, hygienic and other types of assessments. (in Russian)
3. Moscow Government Decree № 242-PP dated 10 April 2007. On the procedure for admission to the use of anti-icing agents for cleaning winter road facilities in the city of Moscow. (in Russian)
4. Moscow Government Decree № 367-PP dated June 7, 2013. On Amending Resolution of the Government of Moscow on April 10, 2007 № 242-PP. (in Russian)
5. Bessarabov A.M., Glushko A.N., Stepanova T.I., Lobanova A.V. Analytical monitoring of chemical anti-icing materials based on the CALS concept. Vestnik SGTU. 2012; 1 (64); Issue 2: 225-9. (in Russian)
6. Khomyakov D.M. Environmental risks and legal aspects of the use of agrochemicals as anti-icing agents on road facilities. AGROEKOINFO; Publisher All-Russian Research Institute for Information Technology Agronomy and Ecology (n. Nemchinovka-1). 2012; 1: 104-7. (in Russian)
7. SP 2.1.7.1386-03. Sanitary rules on the definition of hazard class of toxic waste production and consumption. Introduction date: June 30, 2003. (in Russian)
8. Industry guidance document (ODM) 218.3.031-2013. Guidelines for Environmental Protection in construction, repair and maintenance of roads (approved by the order of the Federal Road Agency of 24.04.2013 № 600-p). (in Russian)
9. Chudakova S.B. Toxicological and hygienic evaluation of the degree of danger anti-icing agents. Diss. Moscow; 2006. (in Russian)
10. Kryatov I.A., Tonkopiy N.I., Doner'yan L.G., Pirtakhiya N.V., Chudakova S.B., Starodubov A.G. The combination of health toxicology and biological monitoring in the evaluation of anti-icing chemicals. In: Rakhmanin Yu.A., ed. Materials of plenum of the scientific council for human ecology and environmental health RAMN, and the Russian Federation Ministry of Health of 17-19December, 2003. Moscow; 2003: 194-6. (in Russian)
11. Khudyakova T.S., Kupreychik I.M. Influence anti-icing agent «Nordvey-Super» blacktop. Nauka i tekhnika v dorozhnoy otrasli. 2009, 4: 36-7. (in Russian)
12. Guidelines 2.1.7.2297-07. Justification hazard class waste production and consumption of phytotoxicity. (in Russian)
Поступила 17.02.14 Received 17.02.14
