Научная статья на тему 'НЕДОСТАТКИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ СТОЧНЫХ ВОД'

НЕДОСТАТКИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ СТОЧНЫХ ВОД Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
78
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
Область наук
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Г.Н. Красовский, Н.А. Егорова

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The paper considers unfavorable consequences of the use of biotesting to define the conditions of effluent discharge into water objects. Evaluation of discharge hazard by the index "no toxicity" in the biological tests has been shown to allow both safe 100-1000-fold excesses of hygienic MAC in water; routine short-term experiments on biotest objects are not informative as to the substances that have carcinogenic and other long-term and specific effects; biotesting cannot replace the existing state system of sanitary standards and regulations which remain the basis of the population’s health care in the field of water hygiene and sanitary protection of water reservoirs.

Текст научной работы на тему «НЕДОСТАТКИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ СТОЧНЫХ ВОД»

филактики неблагоприятного воздействия от загрязнения.

Главным врачам центров Госсанэпиднадзора субъектов УФО повысить действенность государственного санитарно-эпидемиологического надзора за реализацией Федерального закона "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".

Органам исполнительной власти Ханты-Мансийского АО решить вопрос о строительстве лабораторного корпуса окружного центра Госсанэпиднадзора. Главным управлениям ветеринарии субъектов РФ, входящих в состав УФО:

— усилить государственный ветеринарный надзор за продукцией животноводства с целью профилактики зооантропонозов и паразитозов;

— составить перечень действующих, закрытых скотомогильников, биотермических ям, иных объектов и мест утилизации сельскохозяйственных и домашних животных на территории субъекта;

— усилить контроль за ветеринарно-санитар-ным состоянием мест и объектов по сбору, уничтожению и утилизации биологических отходов.

Гостулила 12.01.2004

Гигиена окружающей среды и населенных мест

© г. н. КРЛСОВСКИЙ, н. Л. ЕГОРОВА, 2005 удк 614.777:628.31

Г. Н. Красовский, Н. А. Егорова

НЕДОСТАТКИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ СТОЧНЫХ ВОД

ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва

Общепринятым способом обеспечения безопасных условий сброса сточных вод в водные объекты является расчет предельно допустимых сбросов (ПДС) на основе гигиенических и рыбохозяйствен-ных ПДК. Однако в последнее время традиционный контроль сбросов по этим четким количественным критериям вызывает неудовлетворенность некоторых представителей природоохранных служб, которые пытаются изменить существующую систему оценки опасности сточных вод, придать ведущее значение биотестам, оттеснив при этом на второй план нормативные величины и методы их аналитического определения [2].

Методы биотестирования действительно имеют ряд положительных сторон: просты и удобны в применении, быстровыполнимы, не требуют большого штата сотрудников, обеспечения дорогостоящими реактивами и позволяют одновременно оценивать действие на тест-объекты всего спектра загрязнения воды. Эти методы привлекли внимание природоохранных служб как легкодоступное средство определения токсичности сточных вод для исчисления платы за их сброс, и с помощью биотестов был осуществлен токсикологический контроль стоков свыше 12 000 промышленных предприятий [2]. В последние 3—5 лет на разных уровнях, от депутатских чтений в Государственной думе до совещаний в Департаменте Госсанэпиднадзора МЗ и СР РФ, стали высказываться и обсуждаться предложения о внедрении результатов биотестирования как единственного критерия опасности стоков для определения условий их сброса в водные объекты, в том числе используемые населением в целях хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Рассмотрим возможные гигиенические последствия сброса сточных вод на основе методов биотестирования. Сразу же отметим, что биотестирование не лишено недостатков: оно не предусматривает определение отдельных веществ, их концен-

траций в воде, видов биологических эффектов, классов опасности, лимитирующих признаков вредности. Критерием безвредности сточных вод при использовании биотестирования является "отсутствие токсичности", установленное по результатам кратковременных экспресс-экспериментов (от 5 мин до 1—2 сут). Показатель "отсутствие токсичности" в отличие от вполне определенных величин СЬ50 (ЕС50) и ПДК является производным от разбавления стоков. Обычно "шаг" между действием (величиной СЬ50 или ЕС50) и недействием при биотестировании весьма небольшой и составляет не более 10 раз [10]. Это означает, что критерий "отсутствие токсичности" равен величине 0,1 СЬ50 (ЕС50). По убеждению сторонников оценки загрязнения сточных вод на основе биотестирования, "отсутствие токсичности" свидетельствует о полном благополучии в очистке стоков и может являться критерием безопасности их сброса в водный объект [2], т. е. представляет собой показатель ПДС. Из этого следует, что 0,1 СЬ50 (ЕС50) = ПДС. Для сбросов в пределах городской черты содержание загрязняющих веществ в стоках должно соответствовать гигиеническим нормативам [1], поскольку в этих условиях нельзя ожидать разбавления загрязнений, а в черте города, как правило, организуются зоны отдыха и купания населения. Следовательно, для условий сброса стоков в пределах города критерий 0,1 СЬ50 (ЕС50) следует приравнивать к ПДК.

Попытаемся оценить, какие концентрации вредных веществ можно ожидать в водных объектах, используемых населением, при определении условий сброса на основе биотестирования. Рассчитаем возможную степень превышения гигиенических ПДК в воде для органических и неорганических загрязнений сточных вод химической, целлюлозно-бумажной промышленности, цветной металлургии (табл. 1 и 2).

- Ю -

Таблица 1

Степень превышения гигиенических ПДК органических загрязнений в воде при оценке безопасности сброса стоков в черте города по критерию "отсутствие токсичности" для тест-объектов

Вещество Тест-объект С Ьзд (ЕСМ), мг/л ПДК, мг/л 0,1 СЦ ПДК

Бензол Дафнии Светящиеся 32 300

бактерии 64 0,01 640

Рыбы 63 600

Дихлорме- Дафнии 220 1100

тан Светящиеся

бактерии 2800 0,02 14 000

Рыбы 295 1500

Дихлорэтан Дафнии Светящиеся 270 1350

бактерии 705 0,02 3500

Рыбы 106 530

Инфузории 1800 9000

Сперма быка 1400 7000

Хлороформ Дафнии Светящиеся 29 50

бактерии 92,8 0,06 160

Рыбы 40 70

Инфузории 10 17

Четыреххло- Дафнии 35 1750

ристый уг- Светящиеся

лерод бактерии 28,2 0,002 1400

Рыбы 50 2500

Эпихлор- Дафнии 30 0,0001 30 000

гидрин Рыбы 1,0 1000

Метанол Дафнии Светящиеся 32 000 1100

бактерии 191 000 6400

Рыбы 80 3,0 25

Инфузории 13 000 400

Формальде- Дафнии 0,042 0,

гид Светящиеся

бактерии 906 1800

Рыбы 50 0,05 100

Инфузории 0,06 0,

Сперма быка 1,28 2,

Общая картина весьма характерна: определение "отсутствия токсичности" на основе биотестирования допускает чрезвычайно опасные для человека уровни веществ в воде водоемов, в сотни и тысячи раз превышающие гигиенические ПДК. Причем в степени превышения нормативов никакой закономерности нет ни при учете реакций разных тест-организмов на одно и то же вещество, ни реакций одного вида тест-организмов на разные вещества. Например, в первом случае для четыреххлористого углерода они достаточно близки, а для формальдегида различаются в 21 ООО раз. Во втором случае при биотестировании на дафниях допускалось превышение ПДК до 30 ООО раз.

Оценка результатов биотестирования не изменится, если перейти к определению условий сброса сточных вод, наиболее часто имеющих место в практике, ориентируясь на возможность разбавления стоков до контрольного створа в 500 м от места их выпуска [1]. В этом случае 0,1 СЬ50 (ЕС50) = ПДС = п х ПДК, где п — величина разбавления стоков. В настоящее время возможное разбавление сточных вод редко превышает 100 раз, но даже в таких наилучших условиях сохраняется вероятность превышений ПДК отдельных веществ в воде в десятки и сотни раз. В промышленно развитых регионах можно столкнуться с неблагопри-

ятной санитарной ситуацией, когда резервы самоочищения водных объектов исчерпаны и даже минимальное разбавление стоков недостижимо.

Следовательно, биотестирование стоков на основе критерия "отсутствие токсичности" не обеспечивает безопасность водопользования населения. Это один из основных недостатков указанного метода. Он объясняется тем, что биотестирование является экспресс-оценкой токсичности в кратковременных опытах, а сопоставляются его результаты с критерием безопасности воды для человека — ПДК, устанавливаемыми в хронических экспериментах. Кроме того, кумулятивные свойства веществ резко различаются для человека и тест-объектов [4].

Но главный по тяжести последствий для населения недостаток биотестирования — это невозможность выявления в воде веществ, оказывающих канцерогенное действие, поскольку обычно используемые для оценки стоков биотесты реагируют лишь на общетохсическое действие веществ, а канцерогенный эффект не воспроизводится. Привлекательная простота определения "отсутствия токсичности" скрывает тысячекратные и более превышения гигиенических ПДК канцерогенов, таких как дихлорметан, дихлорэтан, четыреххлористый углерод (см. табл. 1). Отметим, в частности, что при сбросе на основе биотестирования (со спермой быка) сточных вод, содержащих канцерогенный ак-риламид (ПДК 0,0001 мг/л, СЬ50 5600 мг/л [3]), допускается его концентрация в воде объекта, в 5,6 млн раз превышающая гигиеническую ПДК, что вообще выходит за все мыслимые пределы и может служить примером тяжелых последствий практического использования биотестов в санитарной охране водоемов.

Неинформативными являются кратковременные биотесты и в отношении веществ, оказывающих другие отдаленные и специфические виды действия. В них регистрируются лишь неспецифические токсические эффекты: гибель, угнетение роста, гашение светимости, снижение подвижности, — ничего не говорящие об аллергенном, ате-

Таблица 2

Степень превышения гигиенических ПДК неорганических загрязнений в воде при оценке безопасности сброса стоков в черте города по критерию "отсутствие токсичности" для тест-объектов

Вещество Тест-объект си (ЕСМ), мг/л ПДК, мг/л 0,1 сь^пдк

Аммиак и ам- Рыбы

моний-ион 0,068 1,5 0,0045

Кадмий Дафнии Светящие- 0,009 0,9

ся бактерии 25,4 0,001 2500

Рыбы 2,3 200

Инфузории 0,007 0,7

Медь Дафнии Светящие- 0,005 0,0005

ся бактерии 8,0 1,0 0,8

Рыбы 0,1 0,01

Инфузории 2,0 0,2

Мышьяк Дафнии Светящие- 0,16 1,6

ся бактерии 14,0 0,01 140

Рыбы 1,1 11

Таллий Дафнии 2,0 0,0001 2000

Рыбы 10,0 10 000

рогенном действии, нейротоксичности веществ и др.

Отметим также, что параметры биотестирования (СЬ50, ЕС50, "отсутствие токсичности") одного и того же вещества, установленные в разных экспериментах, для дафний и рыб могут различаться в 10—100 раз и более, для светящихся бактерий — в 10—15 раз [5, 8, 9]. Возможные колебания этих величин, неточность их установления являются еще одним недостатком биотестирования стоков.

Правда, сторонники применения биотестирования справедливо указывают на более высокую надежность биотестов, если для повышения их чувствительности использовать результаты хронических опытов. Однако здесь неминуемо возникает трудноразрешимая задача: следует ли изучать в течение 28-дневного эксперимента на биотест-объ-ектах однократно отобранную пробу или усредненную за этот же период пробу сточных вод? При этом необходимо учитывать цикличность производства и соответственно неравномерность состава стоков, периодическую смену технологий производства с формированием нового состава сточных вод, изменение режима сброса из-за сезонных колебаний водности водоема и др. Такая дилемма будет возникать ежемесячно в течение года. В то же время данная проблема легко решается с минимальными затратами времени при использовании аналитических методов и нормативных величин с ориентацией на приоритетные показатели состава стоков, канцерогены и другие высокоопасные для здоровья населения вещества.

При определении условий сброса методами биотестирования токсичность стоков принимается как исчерпывающая характеристика воздействия стоков на водные объекты. Однако не следует упускать из внимания, что токсичность далеко не всегда единственный показатель опасности сточных вод. Почти 50% гигиенических нормативов установлено по органолептическому признаку вредности. Сточные воды многих отраслей промышленности, например целлюлозно-бумажной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, кожевенной, текстильной, пищевой и многих других, имеют резкий неприятный запах, или интенсивную окраску, или способность к пенооб-разованию. Городские сточные воды являются смешанными, обладают выраженным специфическим запахом. Однако биотесты не реагируют на вещества, изменяющие органолептические свойства воды. Поступление в водоисточники сточных вод, содержащих такие вещества, не выявленные при биотестировании, может приводить к катастрофическим последствиям, в частности, при переходе загрязнений из водоисточников в питьевую воду. Сброс стоков, содержащих красители, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, в зонах рекреации также вызовет нарушение условий водопользования населения.

Использование биотестов не обеспечивает безвредность сточных вод и в отношении водных экосистем для водоемов рыбохозяйственного назначения [7]. При этом следует учитывать, что для большинства веществ (почти 75%) рыбохозяйственные нормативы ниже гигиенических. Например, превышение рыбохозяйственных ПДК в сточных водах при определении условий сброса на основе "от-

Таблица 3

Степень превышения рыбохозяйственных ПДК при определении условий сброса стоков на основе биотестирования на дафниях

Вещество ЬСМ, мг/л ПДК, мг/л 0,1 Що/ПДК

2,4-Дихлорфенол 2,6 0,0001 2600

Диэтиленгликоль 10 000 0,05 20 000

Нитробензол 27 0,01 270

Трихлорбензол 2,72 0,001 272

Хлороформ 29 0,005 580

Циклогексанон 800 0,0005 160 000

Четыреххлори-

стый углерод 35 0,000014 250 000

Этиленгликоль 50 450 0,25 20 180

сутствия токсичности" (0,1 СЬ50/ПДК) в тесте на дафниях составляет для циклогексанона 160 000 раз, а для четыреххлористого углерода — 250 000 раз (табл. 3).

Небольшая группа — 10—14% веществ — избирательно токсичны для тест-объектов, в частности, медь, аммиак, серебро, пестициды. Контроль стоков на основе биотестирования приведет к абсурдной ситуации, когда в водные объекты питьевого и хозяйственно-питьевого назначения нельзя будет сбрасывать сточные воды, содержащие такие вещества даже в концентрациях на уровне гигиенических ПДК для питьевых вод.

В заключение подчеркнем, что определение условий сброса сточных вод на основе биотестирования — не что иное, как легализация повсеместного и опасного загрязнения водных объектов страны. Внедрение биотестирования стоков взамен аналитического контроля ПДС и ПДК фактически открывает возможность для сброса токсичных веществ в недопустимо высоких концентрациях и неизбежно приведет к существенному превышению гигиенических нормативов не только в водоисточниках, но и в питьевой воде, поскольку эффективность очистки воды от химических загрязнений на водопроводных сооружениях ограниченна.

Одним из веских аргументов, подчеркивающих недостатки биотестирования при оценке сточных вод, является тот факт, что, по заключению одного из авторов, рекомендовавших этот метод, свыше 80% сточных вод 6 ведущих регионов России оцениваются в биотестах как нетоксичные или малотоксичные [2|. В действительности по Российской Федерации в целом лишь не более 11% стоков сбрасываются нормативно очищенными, т. е. обеспечивающими соблюдение гигиенических и рыбохозяйственных ПДК в воде [6]. К тому же нет никакого соответствия между результатами биотестирования стоков и данными о санитарном состоянии водных объектов в тех же ведущих регионах России. Так, в Нижегородской области доля проб воды водоисточников, не отвечающих гигиеническим нормативам, превышает 80%, а в Кировской области составляет почти 60%.

Поэтому недопустимо необоснованное распространение результатов биотестирования на оценку водопользования населения. Контроль без гигиенических нормативов как меры безвредности воды для человека делает невозможным выполнение главной функции санэпиднадзора — предупреждения неблагоприятного влияния загрязнений на здоровье населения.

Проведенный анализ не следует расценивать как категорическое неприятие методов биотестирования в гигиенических исследованиях. При определенных условиях эти методы оказываются полезными в гигиене. Например, биотесты могут быть эффективны и допустимы к применению для выявления аварийных сбросов; изменений технологических процессов; поиска дополнительных источников загрязнения; для скрининга веществ, попавших в воду в результате террористических актов; для скрининг-обнаружения токсичных компонентов, пропущенных при обзорных анализах спектра химического загрязнения воды; для установления нарушений режима условий формирования стоков.

В целом биотестирование не может заменить существующую государственную систему санитарных норм и правил, которые остаются основой охраны здоровья населения в области гигиены воды и санитарной охраны водоемов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература

1. Гигиенические требования к охране поверхностных вод: Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.5.980-00. - М., 2000.

2. Жмур Н. С. // Токсикол. вестн. - 1999. - № 3. -С. 7-13.

3. Каюмов Р. И., Еськов А. П. Экспресс-оценка общей острой токсичности методом in vitro с использова-

нием спермы быка в качестве клеточного тест-объекта. - М., 1997.

4. Красовский Г. Н., Егорова Н. А., Антонова М. Г. // Токсикол. вестн. - 2000. - № 6. - С. 13-19.

5. Набока М. В. // Гиг. и сан. - 1993. - № 6. - С. 75-76.

6. О санитарно-гигиенической обстановке в Российской Федерации в 2001 г.: Государственный доклад. - М, 2002.

7. Филенко О. Ф. // Методы биотестирования качества водной среды. - М., 1989. - С. 119-122.

8. Canadian Water Quality Guidelines. 3.0. Freshwater Aquatic Life. — Ottawa, 1989.

9. Green J. C., Miller W. E., Debacon M. K. et al. // Arch. Environ. Contain. Toxicol. — 1985. — Vol. 14. — P. 639-667.

10. Koivisto S. Selection of hazardous substances for the risk management. — Helsinki: Finnish Environment Institute, 2001. — 58 p. Интернет — www.vyh.fi/palvelut/ julkaisu/elektro/symon239/symon239.pdf

Поступила 26.03.04

Summary. The paper considers unfavorable consequences of the use of biotesting to define the conditions of effluent discharge into water objects. Evaluation of discharge hazard by the index "no toxicity" in the biological tests has been shown to allow both safe 100-1000-fold excesses of hygienic MAC in water; routine short-term experiments on biotest objects are not informative as to the substances that have carcinogenic and other long-tern; and specific effects; biotesting cannot replace the existing state system of sanitary standards and regulations which remain the basis of the population's health care in the field of water hygiene and sanitary protection of water reservoirs.

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2005 УДК 614.777:579.68(571.1/.5)

Л. М. Мамонтова, Е. Д. Савилов, Ю. А. Рахманин

УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЕ В ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ СИБИРИ

Институт эпидемиологии и микробиологии ГУ НЦ медицинской экологии ВСНЦ СО РАМН, Иркутск; ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва

Основной средой обитания сапрофитных микроорганизмов является не очень богатая органическим веществом окружающая среда — почва, водоем. В процессе эволюции у некоторых сапрофитных бактерий выработалась способность существовать еще и в богатой органической среде, каковой является организм человека или животного. Эта большая группа разнородных по систематическому положению микробов вступает с организмом человека (животного) в различные взаимоотношения, которые зависят от многих факторов, в том числе и от биологического (микробного) окружения. Образуются сложные системы "человеческий организм—микробное сообщество" со специфическими закономерностями развития.

В одних случаях в симбиозе преобладают отношения антагонизма или паразитизма, в других — комменсализма или нейтрализма. Учитывая указанные взаимоотношения, микрофлору по отношению к человеческому (животному) организму подразделяют на патогенную и нормальную (природную). Симбиоз с нормальной микрофлорой вооружил человека эффективными механизмами иммунитета, также велика их витаминообразующая и ферментообразующая роль.

Благодаря присущей бактериям высокой физиологической пластичности и исключительно быстрой реакции на изменение физико-химических и биологических параметров среды, предложенное разделение является довольно условным. Между облигатно патогенными и облигатно природными микроорганизмами находятся бактерии, обладающие широкой специализацией, которая позволяет им вести двойной образ жизни, вызывающий и не вызывающий заболевание человека. Следовательно, в условиях организма они могут вести себя как паразиты или как нормальная микрофлора (в окружающей среде — как сапрофиты). Этих бактерий относят к факультативным паразитам, условно-патогенным или потенциально патогенным.

Следует заметить, что микробиоценозы человека или животного на протяжении всего жизненного цикла не остаются постоянными, а обновляются за счет микроорганизмов из окружающей среды и, наоборот, в окружающую среду поступают бактерии из организма. Этот процесс циркуляции "окружающая среда—организм (человек, животное)— окружающая среда" продолжается непрерывно и характеризует не только нормальную микрофлору, но и патогенную. Поэтому в процессах становления нормальной микрофлоры человека большое

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.